Пребразователь перемещения в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/24 

Изобретение относится к контроль- «чо-измерительной технике и может быть vicnojibsoBaHO в устройствах для измерения и регистрации перемещений, в том числе в дискретных уровнемерах жидкостей.

Цель изобретения - повьппение точности преобразователя перемещения в код.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя перемещения в код, на фиг. 2 - схема датчика; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу датчика.

Преобразователь содержит генератор 1 синусоидальных напряжений,датчик 2 перемещений, магнит 3 на поплавке (не показан), коммутатор 4, формирователь 5 импульсов, блок 6 управления, формирователь 7 кода уровня и формирователь 8 кода перемещения .

Блок 6 управления вьшолнен в виде счетчика 9 циклов,.порогового элемента 10, элемента ИЛИ-НЕ 11 и счетчика 12 импульсов.

Формирователь 7 кода признака уровня выполнен в виде блока 13 триггеро и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ U. Формирователь 8 кода перемещения вьтолнен в виде регистров 15 и 16,. сумматора 17 и преобразователя 18 кода. Дат чик 2 может быть выполнен в виде немагнитной трубы (не показана) , уста- навливйемой в контролируемые резервуары с агрессивной жидкостью. На трубе на одинаковом расстоянии расположены катуижи 19-28 индуктивности, соединенные попарно последовательно, а пары - параллельно (фиг, 2), т.е. дифференциально.

Преобразователь перемещения в код работает следующим образом.

Выходной сигнал катушки 19-28 формируется за счет взаимодействия с перемещающимся магнитом 3 на поплавке, отслеживающим уровень жидкости.- При отсутствии магнита 3 в зоне действия электромагнитного поля дифференциальной пары катушек 19-28 амплитуда выходного сигнала равна нулю, а при взаимодействии возникают баланс но-модулированные колебания . Причем в зависимости от того, поле какой катушки 19-28 датчика 2 пересекает магнит 3, фаза сигнала на его выходах принимает значение О или 180 относительно опорной (фиг,, За), По

Д30912

скольку магнит 3 может перекрыть по длине одну или частично две катушки 19-28, то в определенный времени сигнал выделяется только на ном либо на двух выходах датчика 2 одновременно.

Комбинация сигналов различной амплитуды и фазы на выходах датчика 2 определяет положение магнита 3 отно10 сительно катушек 19-28. В исходном состоянии на первом выходе датчика 2

на первом выходе датчика сигнал имеет фазу О относительно опорной (фиг. 36) - первый уровень отсчета. При появлении на втором вы15 ходе да1тчика 2 сигнала с фазой 180 (фиг. Зв) относительно опорной имеем второй уровень отсчета, т.е, когда одновременно присутствуют сигналы на первом выходе датчика 2 с.фазой О

;го (фиг. 36) и на втором выходе с фазой 180 (фиг. Зв) . Третьему уровню отсчета соответствует сигнал только на втором выходе, с фазой 180 , четвертому уровню - сигнал на втором выходе

с фазой (фиг. Зв) и сигнал на третьем выходе с фазой 0° (фиг. Зг) и т. д .

С выхода генератора 1 напряжения с фазой О (опорное) и 180 посту30 дают на входы датчика 2 (фиг. 2), а опорное (фиг. За) - на вход формирователя 5 импульсов. Использование фазы сигналов повьш1ает точность отсчета и уменьшает количество выходов

35 датчика 2, необходимых для отсчета дискретных уровней. Выходы датчика 2 соединены с аналоговыми входами коммутатора 4 таким образом, что для уровней 1-9 (фиг. 3) сигналы, синфаз40 ные с опорным напряжением, будут только на нечетных входах коммутатора 4, а для уровней 10-19 (фиг. 3) - на четных.

С; вЕ 1хода формирователя 5 импульсы поступают на. счетный вход счетчика 9 прклй, с выхода которого информация в двоичном коде поступает на управ- ляюЕЗЗ 1е входы коммутатора 4 и соответ- ствзл(шц-1й вход коммутируется на выход. Каждым восьмым импульсом счетчик 9 тдакла сбрасывается в исходное состояние., завершая цикл опроса входов коммутатора 4. С выхода коммутатора 4 сигнал поступает на вход порового элемента 10, где сравнивается с заданным порогом, и на его выходе появится импульс,. Этот импульс поступает на С-входы В-триггеров блока 13 и

и ко- Сигнал с фазой О

на информационный вход счетчика 12 управления записью в регистры, который считает по модулю два и производит запись .в регистры 15 или 16.

При появлении кода 000 на выходе счетчика 9 1щкла и уровня Лог. О на первом выходе счетчика 12 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 11 появляется импульс, которьп устанавливает счет- чик 12 управления записью в регистры в нулевое состояние. С выходов счетчика 9 цикла двоичный код поступает на D-входы триггеров блока 13, а на D-вход одного из них - опорный импульс с выхода формирователя 5.

Функциональное назначение блока 13 триггеров - буферная память кода коммутируемого входа коммутатора 4 да фазы сигнала (опорная) кодируется уровнем Лог. 1 а с фазой 180 - уровнем Лог. О. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 формирует бит признака положения магнита 3, который-принимает значение Лог. О в пределах 1-9 уровней, а Лог. 1 - в остальных. Такое кодирование достигается за счет того, что при нахождений магнита 3 в пределах уровней 1-9 сигнал с фазой О появляется только на нечетных входах коммутатора 4 и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ Г в это время имеется уровень Лог. О. В пределах остальных уровней сигнал с фазой О есть только на четных входах коммутатора 4 и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 имеется уровень Лог. 1. Бит признака положения магнита 3 позволяет увеличить количество измеренных дискретных отсчетов. В течение одного цикла опроса на выходе порогового элемента 10 по- являютс.ч два или один импульс (сигналы H4J яли на одном выходе датчи- г.а 2) .

В первом случае соответствующий код с выхода формирователя 7 кода уровня записыва ч в регистры 15 и 16, во втором случае - в регистр 15 а в следующем цикле - в регистр 16. Коды выходов регистров 15 и 16 суммируются сумматором 17..На выходе последнего формируется код уровня, отличающийся от двоичного, поэтому он преобразуется в двоичный. Преобразователь 18 кодов представляет собой постоянное запоминающее устройство. С выхода сул/матора 17 код уровня поступает на адресные входы преобразова1243091 .4

теля 18, в ячейках которого записан двоичный (при необходимости двоично- десятичный) код уровня.

Формула изобретения

1. Преобразователь перемещения в код, содержащий генератор синусоидальных напряжений, первый выход которого соединен с первым входом датчика перемещений, против которого расположен магнит, формирователь импульсов, формирователь кода перемещения, о т jf и чающийся тем, что,

с целью повышения точности преобразователя, в него введены коммутатор, блок управлешм, формирователь кода уровня, второй выход генератора синусоидальных напряжений соединен с входом формирователя импульсов и с вторым входом датчика перемещений, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен с информационным входом блока управления, выход формирователя импульсой соединен с тактовыми входами формирователя кода уровня и блока управления, информационные выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и формирователя кода уровня, управляющие выходы- с управляющими входами формирователя кода перемещения, тактовый выход соединен с тактовым входом формирователя кода уровня, выходы формирователя кода уровня соединены с информационными входами формирователя кода перемещения, выходы которого являются выходами преобразователя.

2. Преобразователь по п. 1, о т- личающийся тем, что блок управления выполнен в виде счетчика циклов, элемента ИЛИ-НЕ, порогового элемента и счетчика импульсов, вход порогового элемента является информационным входом блока управления, а выход соединен с первым тактовым входом счетчика импульсов и является тактовым выходом блока управления, выходы счетчика импульсов являются управляющими выходами блока управления, первый из которых соединен с вторым тактовым входом счетчика импульсов и первым входом элемента ИПИ- НЕ, выход которого соединен с входом установки нуля счетчика импульсов, первый тактовый вход счетчика циклов является тактовым входом блока управления, выход старшего разряда счетчи

512430916

ка циклов соединен с входом установ- ются информационными выходами блока ки нуля счетчика циклов, а выходы ос- управления, выход младшего разряда тальных разрядов соединены с осталь- счетчика циклов соединен с вторым

ными входами элемента ИЛИ-НЕ и явля-j тактовым входом счетчика циклов.

L20

Lf9 L

271 L

т L

От ге/ efla- шо/}а сглу

COf/(b/7A//6/

o/fedoff /u

5 L

f w f

вых1 6bfx2 6ь/ 3вь/л

фиг. г

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения и регистрации перемещений, в том числе в дискретных уровнемерах жидкостей. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Преобразователь работает следующим образом. От генератора синусоидальных напряжений осуществляется питание двумя напряжениями, сдвинутыми относительно друг друга на 180 , датчика, выполненного в виде катушек индуктивности. В зависимости от положения магнита на одном или двух выходах датчика появляется напряжение, которое передается через коммутатор в блок управления, вьтолненный в виде порогового элемента, элемента ИПИ- НЕ и двух счетчиков. Коммутатор управляется блоком управления, который формирует управляющие сигналы от сигналов генератора и формирователя импульсов. По результатам обработки сигнала с выхода коммутатора блок управления управляет работой формирователя кода признака уровня, выполненного в виде блока триггеров и элемента ИСКгаОЧАЩЕЕ ИЛИ, и формирователя кода перемещения, выполненного в виде двух регистров, сумматора и преобразователя кода. 1 з.п. ф-лы. 3 ил. СЛ to 00

ш

Ш

f

1 г 3 If 5 6 7 8 9 101112131 1516171813

Уроёш/

Фиг.З .

Редактор И.Дербак

Заказ 3716/55

Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель А.Сидоренко

Техред О.Сопко Корректор С.Шекмар