Прецизионный датчик перемещений Советский патент 1985 года по МПК G01B7/00 

, 11

вой пятивходовой схемы И и к двум прямым входам второй пятивходсвой схемы И, выход первой пятивходавой схемы И соединен через линию задержки с R входом R5 - триггера и первым входом первой дополнительной схемы И, а выход второй пятивходовой схемы И подключен через лийию задержки к 5 входу ЯЗ-триггера и первому входу второй дополнительной .схемы И, прямой выход R5 -триггера подключен к второму входу первой дополнительной

8856

схемы И, а инверсный выход - к второму входу второй дополнительной-схемы И, а выходы дополнительных схем И подключены к первым входам схем Ш1И, вторые входы которых связаны с выходами, двух схем И, выход первой схемы ИЛИ подключен к входу прямого счета реверсивного счетчика, а выход f второй схемы ИЛИ соединен с входом обратного счета реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика подключен к блоку цифрового отсчета.

ПР-ЕЦИЗИОННЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий генератор высо. кой частоты, кодовую линейку в форме меандра, Ш-образную магнитную головку с двумя обмотками, два усилителя, три схемы И, три триггера Шмитта, два Р-триггера, КЗ-триггер, сумматор по модулю два, два формирователя, линию задержки, инвертор, реверсивный счетчик, счетчик, генератор высокой частоты подключен к кодовой линейке в форме меандра и к третьему триггеру Шмитта, а выход двух обмотак Й-образной магнитной головки через усилители и триггеры Шмитта -подключен к входам синхронизации двух I) -триггеров и к входам R и 5Р5-триггера, D входы D-триггеров соединены с вькодом третьего триггера Шмитта, а выходы D-триггеров подключены через сумматор по модулю два, первый формирователь и инвертор к первому входу первой схемы И, второй вход которой .подключен через 1зторой формирователь к выходу 5-триггера, выход второго формироплтрля через линию задержки подключен к первым входам второй и третьей схем И, вторые входы которых соединены с прямым и инверсным выходами счетчика, вход которого подключен к выходу первой схемы И, отличающийся тем, что,. с целью повышения точности за счет регистрации информации внутри шага меандра, он снабжен П-образной магнитной головкой с обмотгой, смещенной отност1тельно Ш-образной на 1/3 шага мендра, дополнительными усилителями, двумя детекторами с фильтрами, двумя .аналого-цифровыми преобразователями, дешифратором, регистром, тремя линиями задержки, двумя пятивхбдовыми схемами И, вторым RS-триг(Л гером, двумя дополнительными двухвходовыми схемами И, двумя двухвходовыми схемами ИЛИ и блоком цифрового отсчета, причем обмотка П-образной (магнитной головки и одна из обмоток Щ-образной магнитной головки через усилители соединены последовательно с двумя детекторами с фильтрами, 00 00 СП вых-оды которых подключены к входам двух аналого-цифровых преобразователей, .выход первого .аналого-цифрового преобразователя соединен с дешифраоь тором и через линию задержки с двумя первыми входами двух пя.тивходовых схем И, выход второго аналого-цифрового преобразователя подсоединел к дешифратору, выход дешифратора соединен, с блоком цифрового отсчета и с входом регистра, вь1ходы регистра .подключены к двум прямым входам первой пятивходовой схемы И и к двум инверсньгм входам второй пятивходовой схемы И, а входы регистра подключены к двум инверсным входам пер

I

Изобретение относится к измерению неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано для измерения перемещений в автоматике и измерительной технике.

Цель изобретения - повышение точности путем регистрации информации внутри шага меандра.

На чертеже представлена схемапредлагаемого датчика.

Прецизионный датчик .перемещений содержит генератор 1 высокой частоты, кодовую линейку 2 в форме меандр Ш-образную магнитную головку 3 с обмотками 4 и 5, усилители 6 и 7, триггеры Шмитта 8 - 10, R5-триггер Л, D-триггеры 12 и 13, сумматор 14 по модулю два, формирователи 15 и 16, линию 17 задержки, схемы 18 и 19 И, инвертор 20, схему 21 И, счетчик 22, П-образную магнитную головку 23 с обмоткой 24, дополнительный усилитель 25, два детектора 26 и 27 с фильтрами, два аналого-цифровых преобразователя 28 и 29, дешифратор 30, регистр 31, линию 32 задержки, две пятивходовые схемы 33 и 34 И, две схмы 40 и 4} ИЛИ, реверсивный 42 и блок 43 цифрового отсчета, . Генератор 1 высокой частоты питает меандр кодовой линейки 2, над которым перемещается чувствительный элемент - Ш-образная магнитная головка 3 с обмотками 4 и 5. Выход обмоток 4 и 5 через усилители 6 и 7 соединен с триггерами Шмитта 8 и 9. D-триггеры 12 и 13 соединены с.обмотками 4 и 5 через усилители 6 и 7 и триггеры 8 и 9. D-входы триггеров

12 и 13 соединены с генератором 1 высокой частоты через триггер 10 Шмитта. Выходы D -триггеров 12 и 13 через сумматор 14 по модулю два и выход R5-триггера 11 соединены с формирователями. Выход PS-триггера 11 соединен с формирователем 15, а выход сумматора 14 по модулю два - с формирователем 16. Выход формирователя 15 через линию 17 задержки соединен с первыми входами схем 18 и 19 И. Выход формирователя 16 через инвертор 20 подключен к первому входу схемы 21 И, к другому входу которой подключен выход формирователя 15. Выход схемы 21 И соединен с входом счетчика 22, прямой и инверсный выходы которого подключены к вторым-входам схем 18 и 19 И.

П-обраЗная магнитная головка 23 с обмоткой 24, смещенной относительно обмотки 4 на 1/3 шага Ь меандра, перемещается над кодовой линейкой.2.. Выход обмотки 24 через усилитель 25 соединен с входом детектора с фильтром 26. Выход усилителя 6 соединен с входом детектора с фильтром 27. Входы аналого-цифрового преобраз(ователй 28 и 29 соединены с выходами детекторов с фильтрами 26 и 27 соответственно. Входы дг шифратора 30 подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя 28 и 29. Выход .дешифратора 30 связан с входом регистра 31 . Один из выходов аналого5цифрового преобразователя 28 подключен к входу линии 32 задержки. Сигналы с выходов дешпфрятора 30, регистра 31 и линии 32 задержки поступ-тюТ на входы пятивходовых схем и 33 и 3 И. Выход шифратора 30 связан с двум прямыми входами схемы 34 И и двумя инверсными входами схемы 33 И. Выхо ды регистра 31 подключены к двум инверсным входам схемы 34 И и к дву прямым входам схемы 33 И. Выходы пя входовых схем 33 и 34 через линии задержки 35 и 36 соответственно под ключены к R и 5 входам RS -тригге ра 37, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами соответствующих схем 38 и 39 И, вторые входы которых соответственно соединены с выходами пятивходовых . схем 33 и 34 И. Выходы схем 38 и 39 связаны с пбрвыми входами схем 40 и 41 ИЛИ соответственно. На второй вход схемы 40 ИЛИ поступает сигнал с выхода схемы 18 И, а на второй вход схемы 41 ИЛИ - сигнал с выхода схемы 19 И. Выходы схем 40 и 4-1 ИЛИ связаны с входами прямого и обратно го счета реверсивного сче. 42 соответственно. Выход реверсивного счетчика 42 подключен к входу старших разрядов блока 43 цифрового отсчета, к младшим разрядам которого подключен выход дешифратора 30. , Прецизионный датчик перемещения работает следующим образом. Переменный ток высокой частоты с генератора 1 питает меандр кодовой линейки 2. Над меандром перемещается Ш-образная и П-образная магнитные головки 3 и 23 с обмотками. В обмотках этих чувствительных элементов наводится ЭДС, амплитуда которой изменяется внутри шага меандра. За счет смещения Ш- разных магнитных .головок на 1/3 1 изменения ЭДС по амплитуде внутри шага изменяется по квазилинейному закону. При переходе через шаг меандра фаза сигнала изменяется на противоположную, что позволяет осуществлять цифровой отсчет шагов меандра. Данная регистрация (регистрация шагов меандра) происходит следующим образом. Переменное напряжение с обмоток 4 и 5 усиливается усилителями 6 и 7 и формируется прямоугольными импульсами триггерами 8,9 Шмитта. Сиг налы.с выходов триггеров 8 и 9 Шмит та поступают на входы Рб-триггера 11 и входы С-триггеров 12 и 13.На входы -трит;геров 12 и 13 поступают через фор- да 564 мирователь прямоугольных импульсов, триггер 10 сигналы с генератора 1.. При смене состояний триггера 11 формируются счетные импульсы формирователем 15. Смена состояний триггеров 12 и 13 приводит к cMette состояния сумматора 14 по модулю два, что используется для определения направления перемещения. При прямом направлении счетные импульсы с триггера 11 через формирователь 15 и линию 17 задержки поступают на схему 18 И и при единичном состоянии счетчика 22 проходят через схему 40 ИЛИ в реверсивный счетчик 42. При обратном направлении данный импульс проходит через схему. 19 И и при нулевом состоянии счетчика 22 через схему 41 ИЛИ поступает в реверсивный счетчик 42. Так осуществляется работа датчика по каналу грубого отсчета, Канал точного отсчета использует изменение амплитуды сигнала внутри шага Ь меандра. Сигналы с обмо.ток 4 и 24 через усилители 6 и 25 поступают на детекторы с фильтрами 26 и 27, где выпрямляются и сглаживаются. Далее выпрямленный сигнал поступает на входы аналого-цифрового преобразователя 28 и 29, где он преобразуется в цифровой код. Выходы аналого-цифрового преобразователя 28 и 29 соединены с входом дешифратора 30, где деиифрируется сигнал с аналого-цифрового преобразователя . и определяется положение головки внутри шага меандра. Эта информация поступает в блок 43 цифрового отсчета на младшие разряды индикатора. Для- определения изменения направления движения в канале точного отсчета сигнал с дешифратора 30 подается в буферный регистр 31, где запоминается. На пятивходовых схемах 33 и 34 И происходит сравнение кода дешифратора предьщущего отсчета и наступившего вследствие подачи прямых и инверсных сигналов с регистра 31 и дешифратора 30. При изменении направления перемещения срабатывает одна из пятивходовых схем И и через линии 35 и 36 задержки, необходимые для обеспечения прохождения сигнала изменения, направления с канала грубого отсчета подаются на.триггер 37. И лишь после прохождения сигнала с выхоодной из пятивходовых схем И

через схемы 38, и 39 И триггер 37 изменяет свое состояние, т.е. определяет направление перемещения для канала точного отсчета. Счетный импульс в этом случае прохЬдит с одной из пятивходовых схем И на

вход оОратного счета poni.ju-ииного счетчика 42 черс: г:у.( 39 И и 41 ИЛИ. Выход peijepcHBHoro счетчика 42 соединен с блоком 43 цифропого отсчета, где регистрируется информа.ггия о перемещении.