Устройство для циклического преобразования перемещения в код

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетских

Соцналистических

Рес ублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.05.81 (21) 328773б/18с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

Опубликовано 1512.82. Бюллетень Йо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 15. 1;-2

E:

Г (72) Автор изобретения

1 !

В.С.Шикалов

Киевский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к системам контроля и преобразования перемещений в электрический сигнал, а именно к устройствам для циклического преобразования углового перемещения в код.

Известно устройство для цикличес-. кого преобразования угла поворота вала в код, содержащее два эвукопровода, выполненные в виде полуколец, концы. которых зажаты в глушителях, входной и выходной электроакустические преобразователи и генератор импульсов (11.

Недостаток этого устройства состоит в его сравнительно невысокой точности.

Наиболее близким к -своему техническому решению к данному является устройство для циклического преобразования углового перемещения в код, содержащее звукопровод в виде кольца, выполненный из магнитострикционного материала, концы которого для устранения отражений зажаты. глушителем, датчик циклов, входной электроакустический преобразователь, подключенный к выходу усилителя записи, выходной электроакустический преобразователь,связанный с перемещакщимся объектом и подключенный к усилителю считывания-, триггер, элементы И и ИЛИ, причем выход усилцтеля считывания соединен с одним иэ входов элемента И, к другому входу которого подключей выход триггера а выход датчика циклов подключен на вход триггера и на один.иэ входов элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом элемента И, а выход элемента ИЛИ вЂ” с входом усилителя записи (2).

Однако это устройство имеет низкие разрешающую способность и точ15 ность преобразования при небольших пределах изменения перемещения.

Цель изобретения — повышение точ-, ности и разрешающей способности. устройства:.для циклического преобразования углового перемещения в код.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для цикличес-. кого преобразования перемещения в код, содержащее эвукопровод иэ магнитострикционного материала, концы которого зажаты в глушителе, входной неподвижный.и выходной связанный с валом электроакустические преобразователи, подключенные соответственно к выходу усилителя записи и к

982050 входу усилителя считывания, выход усилителя считывания соединен Q первым входом первого элемента И, выход которого подключен к одному входу элемента ИЛИ, к другому входу ко- торого подключен выход датчика циклов, .выход элемента ИЛИ соединен с входом усилителя записи, и триггер, введены второй и третий элементы И, счетчик импульсов в цикле, счетчик выходных импульсов, инвертор, дешифраТор, дешифратор и генератор импульсов, выход датчика циклов подключен

1 к установочным входам счетчика импульсов в цикле, счетчика выходных импульсов и к первому входу триггера, выход усилителя считывания соединен 5 с.первым входом второго элемента И и с сигнальным входом счетчика числа импульсов в цикле, выход которого соединен с входом дешифратора, (и- t) -й выход дешифратора соединен с 20 вторым входом первого элемента И и через инвертор — с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к второму входу триггера, выход триггера соединен с первым 25 входом третьего элемента И, к второму входу которого подключен генератор импульсов, выход третьего элемента

И соединен с сигнальным входом счетчика выходных импульсов. 30

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство для циклического преобразования перемещения в код содержит звукопровод 1, глушитель 2, выходной электроакустичекий преобразователь 3, связанный с валом 4, усилитель 5 считывания, входной элек.троакустический преобразователь 6, усилитель 7 записи, первый, второй 40 и третий элементы И 8-10, счетчик

11 импульсов в цикле, дешифратор 12, элемент ИЛИ 13, датчик 14 циклов, счетчик 15 выходных импульсов, триггер 16, инвертор 17, генератор 18 импульсов. 45

Устройство работает следующим образом.

При поступлении одиночного импульса (старт-импульса) с датчика 14 циклов счетчик 11 числа импульсов в .цикле и счетчик 15 выходных импульсов устанавливаются в нулевое состояние. Старт-импульс, отмечающий начало временного интервала, поступает также на вход триггера 16 и устанавливает его в такое состояние, чтобы сигнал с его выхода был разрешающим для элемента И 10. При этом через элемент И 10 на счетчик 15 начинают поступать импульсы от генерато- 60 ра 18, имеющего высокую стабильность частоты. Кроме этого старт-импульс с выхода датчика 14 циклов поступает через элемент ИЛИ 13 на вход усилителя 7 записи, а затем на обмотку 65 входного преобразователя 6. Под.действием этого усиленного импульса в звукопроводе 1 в зоне его прямого преобразования вследствие прямого эффекта магнитострикции возникает импульс механического напряжения.

Этот импульс распространяется по звукопроводу 1 со скоростью звука У > и поступает в зону обратного преобразования выходного преобразователя

3, где он вследствие обратного эффекта магнитострикции преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается и формируется в импульс усилителем 5 считывания..Этот импульс задерживается по отношению к стартимпульсу при нулевой скорости пере" мещения измеряемого объекта и при минимальной рабочей температуре на время s — р зад Ч з где   — длина звукопровода между. входным 6 и выходным 3 преобразователями.

Если скорость перемещения объектта больше нуля, то за время с рабочая длина звукопровода между входным 6 и выходным 3 преобразователями изменяется на величину Зь "зад пер что в свою очередь вызывает приращение времени задержки на величину пЕъв, Ч пе подпер „, поп

Изменение окружающей температуры на 5 T о относительно минимальной рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину о

& Ат йт6ЪОАдт так как температурный коэффициент задержки для звукопроводов из различных материалов может иметь положительный или отрицательный знак, а величина его определяется температурными изменениями 4 и длины звукопровода.

Таким образом, на выходе усилителя 5 считывания появляется первый имйульс, который эадерживается по отношению к старт импульсу с учетом влияния скорости перемещения объекта и изменения окружающей температуры на время ф, = +д1 4 и зад задпер- ъадт .Этот импульс поступает на вход счетчика 11 числа импульсов в цикле, а также на один из входов первого элемента И 8 и второго элемента И 9.

На другой вход элемента И 9 поступает запрещающий потенциал с выхода

982050. Отсюда следует, что полученный интервал времени 4 р„, соответствующий измеряемому перемещению в момент действия старт-импульса .в каждом цикле, состоит иэ действительного значения

5 . t = àä

А ! 1и- 1, н приращения Ь „=И1, „Ы 0 дпер, +ь )обусловленного погрешностью из-за, влияния скорости перемещения объекта !

О и изменения окружающей температуры.

Для устранения влияния погрешности b,|è на число импульсов,-подсчитанных в счетчике 15 импульсов, необходимо, чтобы

15 ЬФ„<Т„, где Т„ — период повторения импульсов генератора 18.

Отсюда с учетом приведенных соотнбшеннй определяем требуемую величи"

20 ну И для верхнего предела измеряемого перемещения рЧ е Чпе вмакс

Д( м максЮ Ер Чвв в случае использования звукопрсвода с положительным температурным коэффициентом задержки 1" и

7 И Ч Ъб " Ч и Е р 4В маке

И<

30 Ъв макс Р" пЕр t) Ч"ЪВ

И ТеДе

Таким образом, на выходе усилителя 5 считывания формируется последо,вательность импульсов с нарастающим периодом повторения, где каждый последующий период между. импульсами превышает прерщдущий íà величинуЬ одпер

Эти импульсы подсчитываются счетчиком

11 числа импульсов в цикле, причем (И-4)-й импульс этой последователь- 35 ности проходит через первый элемент

И 8 и далее по цепи циркуляции и, кроме этого, поступая на вход.счетчи- ка 11, вызывает появление на (И-4)-м, выходе дешифратора 12 запрещающего 40 потенциала для элемента И 8, а на выходе инвертора 17 появляется разрешающий потенциал для элемента И 9.

После этого цепь циркуляции импульсов

РазРывается, и очередной И-й импульс 45 (стоп-импульс), появляющийся на выходе усилителя 5 считывания, проходит только через элемент И 9 на выход триггера 16, устанавливая его в состояние, при котором элемент И 10 за. крывается, и прекращается поступление импульсов с генератора 18 на вход счетчика 15. . Таким образом, в каждом цикле, задаваемом датчиком 14 циклов, происходит преобразование перемещения в час- 55 тоту,.которая в свою очередь преобразуется в интервал заданной длительности, равный времени между стартимпульсом и стоп-импульсом

1„= И 1. „(И- I) Jht д „ или с учетом приведенных соотношений ! (Ъ1- 4 и„= вцд+ 4 и вадпер дт ннвертора 17, на вход которого поступает потенциал с (И-4)-го выхода дешифратора 12, и поэтому на выходе элемента И 9 отсутствует импульс.

В то же время на второй вход элемента И 8 поступает разрешающий потенциал с (И-4) -выхода дешифратора

12, и поэтому импульс, снимаемый,с усилителя 5 считывания, проходит через элемент И 8, элемент ИЛИ 13, . поступает на усилитель 7 записи и, совершив циркуляцию по вышеприведен ной цепи, вновь появляется на выходе усилителя 5 считывания через время и относительно старт-импульса, являясь вторым в частотной последовательности, где и . и„водпе1.

Этот второй импульс, вновь совершив циркуляцию по приведенной цепи, появляется на выходе усилителя 5 считывания через время Ь относител

Ъ но старт-импульса и =Ми +тдЪЪ„пЕР в случае использования звукопровода с отрицательным температурным коэффициентом задержки f .

Счетчик 15 импульсов преобразует

-интервал времени 1В в число импульсов, в котором зафийсировано число и» н +t4„n Сьота т„т„т

Мк ,дй= — с ( так как по условию

Таким образом, чем большим будет число И при одинаковом $>OA, тем будет большим зафиксировано число импульсов Й в счетчике 15 и, следовательно, тем будет выае точность и разрешающая способность преобразования перемещения в цифровой код.

Увеличение И и Й, а значит увеличение точности преобразования может быть достигнуто при использовании звукопровода с минимальным температурным коэффициентом задержки ) и, если это возможно, путем уменьшения скорости перемещения Чпер измеряемого объекта. Наибольшая точность преобра" зов ани я может быть достигнут а при использовании звукопровода с отрицательным температурным коэффициентом задержки 3, точность может быть . резко увеличена, если условие.И„Е

=:тЧ,вbT

Для удобства приведенного анализа; заключающегося в устранении не982050

8 однозначности знака слагаемого фЧ ь аТО, принят отсчет изменения температуры относительно минимальной рабочей температуры.

С целью достижения наибольшей точности преобразования перемещения в цифровой код,возможно эвукопровод выполнять из .дясперсионно-твердеющих злинварных сплавов. Температурный коэффициент задержки $ эвукопровода, выполненного из этого сплава, зависит от предварительного режима его термической обработки и даже может изменять свой знак. Подобрав оптимальный режим термической обработки, можно получи ь коэффициент. 35

Я требуемой величины, в том числе близкий к нулю или с отрицательным знаком.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства обус-" рО ловлен отмеченными его техническими преимуществами.

Формула изобретения

Устройство для циклического преобразования перемещения в код, содержащее эвукопровод иэ магнитострикционного материала, концы которого зажаты в глушителе, входной непбдвижный и выходной связанный с валом электроакустические преобразователи, подключенные соответственно:к выходу усилителя записи и к входу усилителя считывания, выход усилителя

35 считывания соединен с первым входом первого элемента И, выход которого

1 подключен к одному входу элемента

ИЛИ, к другому входу .которого подключен выход датчика циклов, выход элемента ИБИ соединен с входом усизтителя записи, и триггер, о т л и -. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способйости устройства, в него введены второй и третий элементы И, счетчик импульсов в цикле, счетчик выходных импульсов, инвертор, дешифратор и генератор импульсов, выход датчика циклов подключен к установленным входам счетчика импульсов в цикле, счетчика выходных импульсов и к первому входу триггера, выход усилителя считывания соединен с первым входом второго элемента И и с сигнальным входом счетчика числа импульсов в цикле, выход которого соединен с входом дешифратора, (-ч) -й выход дешифратора соединен с вторым входом первого элемента И и через инвертор - с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к второму входу триггера, выход триггера которого соединен с первым входом третьего элемента И, к второму входу которого подключен генератор импуль-, сов, выход третьего элемента И соединен с сигнальным входом счетчика выходных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 385305, кл. 5 08 С 9/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 ..3000078/18-24, кл. 508 С 9/04, 1980 (прототип) .

Составитель Н.Вазаркина

Редактор Е.Лаэуренко Техред М.Гергель Корректор Г.Qrap

Заказ 9717/71 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4