Преобразователь скорости линейного перемещения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Ai.80„14 7 98 (51) 4 Н 03 М )/24

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4033794/24-24; 4062327/24-24;

4062328/24-24; 4062406/24- 24 (22) -04.03,86 (46) 15.1?.88. Бюл. ?? 42 (75) С.Б,Демин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

S 1070483, кл. 6 01 Р 5/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 568022, кл. G 01 P 5/00, ?977. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения и контроля скорости линейного перемещения. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности преобразователя.

Для этого в преобразователь скорости линейного перемещения, содержащий датчик скорости, формирователь импульсов. опроса, первый блок счетчиков, блок вычислений, генератор импульсов, блок элементов И, введены два усилителя-формирователя, три элемента ИЛИ, два Т-триггера, второй блок элементов И, второй блок счетчиков, два преобразователя код — код, два регистра, триггер управления, блок контроля, блок анализа, Поставленная цепь достигается за счет того, что генератор импульсов выполнен многофаэным и формирует на своих выходах импульсы, сдвинутые по времени на часть периода следования.

С каждого выхода импульсы суммируются соответствующим счетчиком блоков счетчиков. Коды на выходах блоков счетчиков суммируются между собой и в результате получаются коды с более высокой разрядностью, которые соответствующим образом обрабатываются и получают выходной код преобразователя. 3 s.ï. ф-лы, 5 ил.

1437998

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике н может быть использовано для измерения и контроля скорости линейного перемещения °

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности преобразователя.

На фиг.1 приведена схема предлага- 10 емого преобразователя скорости линейного перемещения; на фиг.2 — 4 — схемы преобразователя скорости линейного перемещения с другими вариантами выполнения блока вычислений; на фиг,5-15 временная диаграмма, поясняющая работу преобразователя.

Преобразователь скорости линейного перемещения содержит датчик 1 скорости, состоящий по первому варианту из 20 магнитострикционного звукопровода 2, акустических поглотителей 3, стабилизатора 4 натяжения, элемента 5 опроса и элементов 6 и 7 считывания, преобразователя 8 напряжение — ток, 25 усилителей-формирователей 9 и 10, и формирователь 11 импульсов опроса, усилители-формирователи 12 и 13, элементы ИЛИ 14 и 15, Т-триггеры 16 и 17, элемент ИЛИ 18, многофазный генератор 30

19 импульсов, блоки 20 и 21 элементов

И блоки 22 и 23 счетчиков, преобразователи 24 и 25 код - код, блок 26 вычислений, регистр 27, формирователь

28 импульсов, элемент 29 задержки, блок 30 анализа, регистр 31, блок 32 контроля, триггер 33 управления, шину

34 запроса, входную шину 35, разрядные шины 36-38, шины 39 и 40 контроля.

Блок 26 вычисления по первому варианту (фиг.1) содержит элемент 41 сравнения кодов, элемент 42 вычитания кодов, Блок 26 вычисления по второму варианту (фиг.2) содержит элемент 41 сравнения кодов, элемент 42 вычитания кодов, элементы 43 и 44 вычисления кодов обратной величины. Блок 26 вычисления по третьему варианту (фиг.3) содержит элемент 41 сравнения кодов и элемент 45 вычисления кодов отношения по модулю, Блок 26 вычисления по четвертому варианту (фиг.4). содержит элемент 41 сравнения кодов, элемент 42 вычитания кодов, элемент.

46 сложения кодов, элемент 47 вычисления кодов отношений.

Датчик 1 скорости по второму варианту выполнен в виде магнитострикционного звукопровода 2, элемента 5 опроса, элементов 6 и 7 ° считывания и усилителей-формирователей 9-10.

Преобразователь работает следующим образом.

В первоначальный момент преобразователь находится в исходном состоянии. По выходной шине 34 запроса выставляется цифровой сигнал "Запрос" (фиг,5а), в ответ на который через время реакции по шине 38 выставляется сигнал "Запуск" (фиг,5б), по которому производится запуск формирователя

12 импульсов, А по первым 2х и-разрядным информационным входам блока

32 контроля устройства выставляются коды И, и Н „ границ скорости линейного перемещения. При этом на выходах формирователя 12 импульсов формируются сигналы, по которым производится переключение триггера 33.управления в единичное состояние, снимая, тем самым, сигнал запроса на обслуживание по шине 34, а также перевод Т-триггеров 16 и 17 в единичное состояние (фиг.5е,ж) и запуск преобразователя 8 напряжение — ток, установленного в корпусе датчика 1 скорости. Перевод триггеров 33 и 16, 17 в единичное состояние вызывает разблокирование входов усилителейформирователей 12 и 13 (фиг.5в,н,о), разблокирование блоков 20 и 21 элементов И и запуск многофазного генератора 19 (фиг.5и-м}„ импульсы которого проходят соответственно, через блоки 20 и 21 элементов И на счетные

К-входы блоков 22 и 23 счетчиков.

При поступлении импульса записи на вход преобразователя 8 напряжение— ток на его выходе формируется соответствующий токовый импульс записи, который проходит в элемент 5 опроса, выполненный в виде радиальной микрокатушки индкутивности и установленный соосно со звукопроводом 2 растянутого относительно его корпуса посредством стабилизатора 4 натяжения,.

В следующий момент под элементом 5 опроса в звукопроводе 2 возбуждается ультразвуковая импульсная волна механической деформации (эффект Джоуля)„ которая распространяется в обе стороны от источника со скоростью V.

Так, при линейном перемешении со скоростью Ч„ элементов 5 - 7, кинематически соединенных с внешним обьекгде 1 — расстояние между элементом 5 опроса и элементами 6 и 7 считывания, и, проходя по звукопроводу 2 под ними, наводит на их выходах импульсы напряжения считывания (эффект Виллари), которые усиливаются-усилителями-формирователями 9 и 10.

Далее эти импульсы поступают через усилители-формирователи 12 и 13 и восстанавливаются по форме (фиг.5г, д), проходят через элементы ИЛИ 14 и 15 на счетные входы Т-триггеров

16 и 17 и переключают их в исходное (нулевое) состояние (фиг,5е,ж). Перевод Т-триггеров 16.и 17 в исходное состояние приводит к блокированию входов усилителей-формирователей 12 и 13 и блоков 20 и 21 элементов И, препятствуя, таким образом, прохождению импульсов генератора 19 на счетные входы блоков 22 и 23 счетчиков и исключая возможность проникновения в устройство механических импульсных помех вне цикла преобразования с выходов элементов 6 и 7 считывания. В результате, íà Кхп -разрядных выходах блоков 22 и 23 счетчиков, выполненных из К параллельно включенных двоичных счетчиков типа сумматор— регистр (на фиг.1 не показано), за интервалы времени Т и Т формируются К-коды, которые можно записать как

N<. = (Т, - (-1) t) х, Ng,, (i где К

gt=const

f =1/Т том контролируемого перемещения, вдоль звукопровода 2 в пределах зоны установленной ограничителями перемещения, размещенными на его концах, наведенная в нем импульсная ультразвуковая волна механической деформации достигает элементов 6 и 7 считывания, выполненных в виде радиальных микрокатушек индуктивности, через время

Т<=1/(V V%) it Та=l/(V+ V„,) р (1) (2) (Т2-(1-1) Де1 fî.,;

1 2, K).

- число дискретных шкал генератора 19 (для фиг.5и-м

К=4);

1 элементарный временной сдвиг К-дискретных шкал; опорная частота генератора 19, 437998

4 а генератор 19 импульсов останавливается (фиг.53), Одновременно запускается формирователь 2S импульсов, синхроимпульс которого проходит на вход элемента 29 задержки.

Вычисленные коды N <, и N<, поступают на входы соответственно преобразователей 24 и 25 код — код, вы)p полненных по схеме комбинационного многовходового сумматора, и преобразуются в п-разрядные коды согласно выражению

t к

Nt=.KNi. и N= rN,;; (i = 1, 2,...,К), (3) которые поступают на входы блока 26 вычислений, В зависимости от обработки этих

20 кодов можно получать ту пли иную зависимость выходного кода от величины скорости линейного перемещения.

Так, например, при реализации блока 26 по первому варианту (фиг.1) зависимость величины Н„ выходного кода от скорости перемещения имеет вид

2 IVII

N =1 -.у — — Кf

V -V I д 1 к при реализации блока 26 по второму

30 варианту (фиг.2) зависимость величины N< выходного кода от скорости V„

i перемещения имеет вид

Iv, I .N = 2- — К f х 1 д 35 .прч реализации блока 26 по третьему варианту (фиг.3), зависимость величины N выходного кода от скорости V„ перемещения имеет вид

V+ VK

40 Ч7Чх

При реализации блока 26 по четвертому варианту (фиг.4) зависимость величины N выходного кода от скорости V перемещения имеет вид

45 1 Ь1

N к

На m-разрядном выходе элемента 41 сравнения формируется код N „ знака скорости линейного перемещения, ко50 торый поступает на управляющие входы элемента 42 вычитания, определяя полярность вычисления, и на информационные входы регистра 31, В следующий момент по синхроимпуль55 су формирователя 28, задержанного элементом ?9 задержки, в регистр 27 заносится код И„ результата текущего преобразования. Одновременно в регистр 31 записывается код N „ знака

5 14379 скорости текущего значения, который с его выходов приходит на шину 37 знака скорости, в регистры блоков 30 и 32 анализа результата и контроля

5 (на фиг,1 не показано) соответственно заносятся код N результата прех дыдущего преобразования с выходов регистра 27 и коды N М„ границ скорости линейного перемещейия, выставленных по первым информационным входам блока 32, Так, код Nq результата текущего значения проходит через блок 30 анализа результата на шину 36 результата и сравнивается его 15 цифровым компаратором равнозначности

I (на фиг.! не показано) с кодом N„результата предыдущего преобразования, и в случае совпадения результатов

И„=И „на выходе равнозначности блока 20

30 сформируется цифровой сигнал "Дублирование результата ", который проходит на шину 39 контроля дублирования результата (фиг.5p). В блоке 32 контроля на его цифровых компарато- 25 рах (на фиг,l не показано) выполняется текущее сравнение кодов И

N „р и N „, результатом которого яв 0.т ляется тп-разрядный код N „ состояния перемещения, поступающий с выходов 30 блока 32 на шину 38 состояния перемещения. По этому же синхроимпульсу формирователя 28 производится переключение триггера 33 управления в исходное (нулевое) состояние, следовательно, блокирование входов усилителей- формирователей 12 и 13 и формирование по шине 34 сигнала запроса на обслуживание.

В другой момент по синхроимпульсу 4О формирователя 28, задержанного элементом 29 задержки, на шине 40 синхронизации выставляется цифровой импульсный сигнал "Синхронизация" (фиг.5п). На этом текущий цикл пре-. 45 образования устройства завершается, устройство подготовлено к очередному циклу преобразования, который начинается с приходом очередного цифрового сигнала "Запуск" по входной шине

35 внешнего управления.

Формула изобретения !. Преобразователь скорости линей- 55 ного перемещения, содержащий датчик скорости, формирователь импульсов опроса, первый выход которого соединен- с входом датчика скорости, пер98 6 вый блок счетчиков, блок вычислений, генератор импульсов, выходы которого соединены с информационными входами первого блока элементов И, выходы которого соединены с соответствующими счетными входами первого блока счетчиков, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьппения точности преобразователя, в него введены первый и второй усилители-формирователи, три элемента ИЛИ, два Т-триггера, второй блок элементов И, второй блок счетчиков, два преобразователя код - код, два регистра, триггер управления, блок контроля, блок анализа, формирователь импульсов, элемент задержки, а генератор импульсов выполнен многофазным, первый и второй выносы датчика скорости соединены с информационными входами соответственно первого и второго усилителей-формирователей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с Т-входами соответственно первого и второго Т-триггеров, первые выходы которых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго блоков элементов И и первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, а вторые выходы — с первыми управляющими входами соответственно первого и второго усилителей-формирователей, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом формирователя импульсов и входом генератора импульсов, выходы которого соединены с,информационными входами второго блока элементов И, выходы которого соединены с соответствующими счетными входами второго блока счетчиков, выходы блоков счетчиков соединены через соответствующие преобразователи код " код с первой.и второй группами блока вычислений, первая и вторая группы выходов которого соединены с информационными входами соответственно первого и второго регистров, выходы первого регистра соединены с информационными входами блока анализа и блока контроля, второй выход формирователя импульсов опроса соединен с вторыми входами первого> и второго элементов

ИЛИ и первым входом триггера управленин, первый выход которого соединен с вторыми управляющими входами уси1437998 лителей-формирователей, выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки, первый выход которого соединен с входами установки нуля блоков счетчиков, с входами записи регистров, управляющими входами блока анализа и блока контроля и вторым.входом триггера управления, вход формирователя импульсов опроса явля- 0 ется входом опроса преобразователя, а выходы блока контроля являются выходами кода интервала скорости, выходы второго регистра и разрядные выходы блока анализа являются выходами ко- 15 да знака и кода скорости соответственно, дополнительный выход блока анализа является выходом дублирования, второй выход элемента задержки является выходом синхронизации, а 20 второй выход триггера управления является выходом запроса преобразователя.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что датчик скорости содержит магнитострикционный звукопровод, два акустических поглотителя, стабилизатор натяжения, элемент опроса, два элемента считывания и три усилителя-формирователя, 30 один конец магнитострикционного звукопровода соединен с корпусом через первый акустический поглотитель, а другой — через последовательно соединенные второй акустический поглотитель и стабилизатор натяжения, элементы опроса и элементы считывания расположены вдоль магнитострикционного звукопровода, элементы считывания расположены по обе стороны от элемента опроса на одинаковом расстоянии, выход первого усилителя-формирователя соединен с элементом опроса, вход является входом датчика скорости, входы второго и третьего усилителей-формирователей подключены к выходам соответствующих элементов считывания, а выходы являются выходами датчика скорости.

3. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок вычислений содержит элемент вычитания кодов и элемент сравнения кодов, первые и вторые группы информационных входов которых соответственно соединены между собой и являются соответственно первой и второй группами входов блока, выходы элемента вычитания кодов являются первой группой выходов блока, выходы. элемента сравнения кодов соединены с управляющими входами элемента вычитания кодов и являются второй группой выходов блока, 1437998

У 38

Фие.,3

1437998

Запрос

34

И

Щ

Ю

/б

28 о

Фу про юи р зу вл т

Фиг У

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

42

Ю

Составитель Е,Бударина

Редактор Т.Парфенова . Техред M.äèäûê Корректор M.Øàðomè

Заказ 5969/56 Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

8 е ж

К и и а

И