Цифровой датчик линейных перемещений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

409270

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 10.VIII,1971 (№ 1690611/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано ЗО.Х1.1973. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 16.IV.1974

М. Кл. G 08с 9/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий

УДК 531.71:531.14 (088.8) Авторы изобретения

О. Г. Баратов, Ю. В. Богунеико и А. М. Горбань

Заявитель

ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕШЕНИЙ

Устройство отйосится к системе автоматйческого контроля и регулирования.

Известны цифровые датчики линейных перемещений, содержащие механический резонатор, соединенный с генератором возбуждения, бесконтактный измерительный элемент, выполненный в виде последовательно раоположенных осветителя, диафрагмы и фотоприемника, к выходу которого подключен усилитель, и реверсивный счетчик.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем установлены умножитель частоты и логические элементы совпадения, причем один из входов каждого логического элемента соединен с выходом бесконтактного измерительного элемента, другой вход — с одними выходами генератора возбуждения, другие два выхода генератора через умножитель частоты связаны со счетным входом реверсивного счетчика, а входы управления счетчика— с выходами логических элементов.

Такое выполнение позволяет повысить точность и надежность работы устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема датчика; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие работу устройства.

Датчик содержит механический резонатор 1, генератор 2 возбуждения, осветитель 3, диафрагму 4, фотоприемник 5, усилитель 6, логические элементы 7 совпадеш я, реверси«ный счетчик 8, умножитель 9 частоты.

Механический резонатор выполнен в виде струны или камертона, подключенного к автогенератору возбуждения,,предназначенного для генерирования периодического электрического сигнала, вызывающего синхронные механические колебания резонатора (магнитная система на рисунке для простоты не показа10 на). Резонатор .помещен перпендикулярно с«етовому потоку, создаваемому осветителем 3 и диафрагмой 4. В исходном положении оптическая система (не показанная для простоты на чертеже) проектирует изображение днафраг15 мы 4 на поверхность резонатора, который перекрывает оптическую связь осветителя и фотоприемника 5. Диафрагма механически связана с входом датчика, на который:поступает измеряемое перемещение Х, направленное

20 перпендикулярно положению равновесия струны. Выход фотоприемника через усилитель 6 соединен с входами логических элементов 7 совпадения, а вторые входы этих элементов — . с выходами управления генератора 2. На вы25 ходах управления генератора при его работе присутствуют сигналы прямоугольной формы, синхронные с напряжением на входе «озбуждения генератора, при этом длительность сигналов управления однозначно определяют

30 прямой и обратный ход напряжеши возбуж409270 дения. Прямым ходом при этом считается восходящий участок напряжения возбуждения между точками экстремумов, а обратным ходом — нисходящий, падающий участок этого напряжения. Выходы логических элементов соединены с входами управления цифрового измерителя — реверсивного счетчика 8.

Реверсивный счетчик предусмотрен для сложения и вычитания счетных импульсов частотой fp, поступающих на его счетный вход, соединенный с выходом умножителя 9 частоты, вход которого связан с выходом генератора 2.

Работает предлагаемый датчик следующим образом.

При работе автогенератора, образованного резонатором 1 и генератором 2, резонатор приводится в колебательное движение, описываемое выражением

Хр — Х, sin т где Х, Т вЂ” амплитуда и период колебаний соответственно.

Струна резонатора периодически открывает и перекрывает оптическую связь осветителя 3 и фотоприемника 5. При этом на выходе усилителя 6 фотоприемника формируются отсчетные импульсы, например, в моменты перекрытия светового потока изображения диафрагмы телом струны. Под действием измеряемого перемещения диафрагма смещается на величину Х. Разность временных интервалов t> и 4 между отсчетными импульсами (см. фиг. 2), формируемыми за один период колебания струны резонатора, равна

7, — 7, = (— + 24tl — (— +25t) = + 4>t. 2 / 2

Величина М определяется из равенства

Х= X sin М, Т откуда

М = arcsin

-т Х

277 777

Отсчетные импульсы с усилителя распределяются сигналами управления с генератора с помощью логических элементов так, что импульсы, формируемые при прямом ходе струны резонатора, подаются на вход сложения счетчика, переводя его в режим суммирования импульсов с умножителя частоты, который умножает в и раз частоту напряжения возбуждения. и

В связи с этим /О= —. Импульсы, формируемые фотоприемником и усилителем во время обратного хода струны резонатора, поступают па вход вычитания счетчика, переводя его в режим .вычитания импульсов fp. Остаток ЛЛ(, фиксируемый в счетчике в конце каждого периода измерения, равен A = f,(t, — r,) = - arcsin г(;т . х

77 Xm

2n . Х

ar csin

7t х откуда

Х = - Х sin ЬЛ(.

272 г0

Величины Х, и известны заранее, поэтому остаток кода AN в реверсивном счетчике однозначно определяет величину и знак цифрового эквивалента измеряемого перемещения Х.

25 Формирование счетных импульсов непосредственно из сигнала возбуждения устраняет погрешность измерения, вызываемую нестабильностью частоты колебаний струны резонатора.

Предмет изобретения

Цифровой датчик линейных .перемещений, содержащий механический резонатор, соеди35 ненный с генератором возбуждения, бесконтактный измерительный элемент,,выполненный в виде последовательно расположенных осветителя, диафрагмы и фотоприемника, к выходу которого подключен усилитель, и реверсив40 ный счетчик, отл ич а ющийся тем, что, с целью павы щения точности и надежности работы устройства, в нем установлены умножитель частоты и логические элементы совпадения, причем один из входов каждого логиче45 ского элемента соединен с выходом бесконтактного измерительного элемента, а другой вход соединен с одними выходами генератора возбуждения, другие выходы которого через умножитель частоты соединены со счетным

50 входом реверсивного счетчика, входы управления,которого соединены с выходами логических элементов.

409270

Фиг.

Редактор И. Грузова

Корректор Т. Хворова

Заказ 858,11 Изд. № 1116 Тираж 602 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2

Оричи ад !

Жрат кад

Составитель В. Рыгалин

Техред 3. Тараненко