Преобразователь перемещения в код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к измерительной .технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных перемещений.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя и расширение диапазона измерения перемещений.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя перемещения в код; на фиг.2 - структурная схема преобразователя частоты в число импульсов; на фиг.З - структурная схема блока управления.

Преобразователь перемещения в код родержит ферромагнитный сердечник 1, катушку 2 индуктивности, выполненную в виде секций 3-, 4-5, 5-6, 6-7, 7- 8, 8-9, 9-10, 10-11, 11-12, 12-13 одинаковой длины 0, ключи 14 - 24, генератор 25, преобразователь 26 частоты в число импульсов, арифметический блок 27, блок 28 индикации, блок 29 управления, блоки 30-31 сравнения, реверсивный счетчик 32.

Преобразователь 26 частоты в число импульсов выполнен в виде ключей 33 - 36 и счетчиков 37 - 40. . Блок 29 управления выполнен в виде генератора 41 тактовых импульсов, распределителя 42 команд, дешифратора 43 команд.

Преобразователь перемещений в кЬд работает следующим образом.

Ферромагнитный сердечник 1 перемещается внутри катушки 2, выполненной в виде идентичных одна другой секций 3-4, 4-.5,..., 12-13 длиной©.

Принимаем, что начальному положению соответствует положению сердечника 1, симметричное относительно расположенных в средней части катушки 2 секций 6-8 и 9-11. При этом обеспечивается возможность измерения перемещений как в положительном, так и в отрицательном направлениях.

Положению Х ферромагнитного сердечника 1 соответствует нулевое состояние реверсивного счетчика 32. За положительное принимается направление движения ферромагнитного сердечника 1, указанное стрелкой на фиг.1. Рассмотрим процесс измерения X, лежащего в пределах .

Измерение проводится в четьфе такта. По сигналам с блока 29 управления 55 8, больше значения N3, соответствую- последовательно открываются следующие щего подключению секции 7-9, , пары ключей: 17и19;20и22;18и а значение N4, соответствующее под- 20; 21 и 23. При этом на вход преоб- ключению секции 10-12, больше значе

5

0

5

0

5

0

5

0

разователя 26 частоты в число импульсов поступают , связанные со ( следую1цими значениями перемещения ферромагнитного сердечника 1: X - X - при подключении к задающему контуру генератора 25 секции 6-8; Хр+ +Х - секция 9-11; (Х+0) - секции 7-9; Х +СХ+е) - секции 10-12. При этом коды на выходе преобразователя 26 частоты в число импульсов соответственно равны N1 ,,N2,N3 ,N4.

Последовательность тактов измерения задается генератором 41 тактовых импульсов и распределителем 42 команд блока 29 управления.

Коды N1,N2,N3,N4 связаны с перемещением X зависимостями

()2+b()+C; I (X -X)2+b(X,+Х)+С; П)

(Х+б)(Х+0)+С;

,+ (X+0)(X+0) +С.

Коды N1,N2,N3,N4 и весовой код реверсивного счетчика 32 поступают в арифметический блок 27, где рассчитывается значение

Y-/ N1-N2 , . .„. ) (ЙЗ:Й4) ™ ) 0 (2)

где m - состояние реверсивного счетчика 32 в момент измерения текущего значения X (при положении Х сердечника 1 ).

Каждому состоянию реверсивного счетчика 32 соответствует определенный участок выходной характеристики преобразователя 26 частоты в число импульсов. Его длина всегда равна шести секциям катушки 2. Нулевому состоянию реверсивного счетчика 32 в нашем случае соответствует начальный рабочий участок катушки 2, ограниченный выводами 6-12.

Отметим, что в движении ферромагнитного сердечника 1 в некоторую секцию 3-13 1 атушки 2 индуктивность этой секции возрастает, а частота генератора 25 при подключении соответствующей секции 3-13 к его задающему контуру уменьшается. Таким образом, при принятом, исходном положении ферромагнитного сердечника 1 значение N1, соответствующее подключению к задающему контуру генератора 25 секции 6

31

ния, соответствующего подключению секции 9-11., . Соблюдение неравенств и является признаком выхода на рабочий участок характеристики катушки 2. При перемещении ферромагнитното сердечника 1 в направлении, указанном стрелкой на фиг.1, значения N1 и N2 возрастают, а значения N3 и N4 убывают. При полном введении ферромагнитного сердеч- ника 1 в.секцию 9-11 значение N2 становится минимальным и при дальнейшем перемещении сердечника 1 в этом направлении начинает возрастать.

При собочюденни соотношения срабатывает блок 31 сравнения и на суммирующий вход (+1) реверсивного счетчика 32 поступает импульс, изменяющий состояние реверсивного счетчика 32 на плюс единицу. Весовой код реверсивного счетчика 32 поступает на вход блока 29 управления, что обеспечивает смещение рабочего участка на катушке 2 на одну секцию 3-13 в положительном направлении, т.е. на величину 0 от исходного положения.

Если сердечник 1 перемещается в направлении, противоположном указанному на фиг.1, то при соблюдении соотношения N1&N3 срабатывает блок 30 сравнения. При этом на вычитающий вход (-1) реверсивного счетчика 32 поступает импульс, изменяющий состояние реверсивного счетчика 32 на минус единицу, что обеспечивает смеще- ние рабочего участка на катушке 2 на одну секцию 3-13 в направлении, противоположном указанному на фиг.1, т.е. на величину минус 0 от исходног положения XQ.

В момент включения преобразователя ферромагнитный сердечник 1 занимает положение в катушке 2, зависяще от текущего значения X. Это положение , а следовательно, и расположение рабочего участка на катушке 2 неизвестно. Поиск рабочего участка осуще- ствляется автоматически следующим. образом. При включении питания реверсивный счетчик 32 устанавливается в исходное состояние . Проводится описанный цикл измерения, состоящий из четырех тактов, на участке характеристики , принятом за начальный (этот участок ограничен выводами 6- 12). Полученные при зтом коды N1,N2 N3,N4 анализируются блоками 30 и 31 сравнения, которые в случае несовпа

дения рабочего участка с начальным, выдают на реверсивный счетчик 32 сигналы, обеспечивающие смещение участка Э на выходной характеристике катушки 2 на расстояние плюс в или минус Q в нужном направлении до тех пор, пока этот участок не совпадает с рабочим. Число m шагов просчитывается реверсивным счетчиком 32. Весовой код реверсивного счетчика 32 поступает на вход арифметического блока 27, в котором производятся соответствующие вычисления.

Перепишем (2) в виде

,(3

где X

0

(N1-N2)-(N3-N4)

Из (3) видно, что X определяет перемещение сердечника 1 в пределах рабочего участка катушки 2, atm8 определяет расстояние, на которое сказывается смещенным рабочий участок катушки 2 относительно положения, принятого за начальное.

Таким образом, измерение больших перемещений с помощью предлагаемого устройства всегда осуществляется с использованием участка функции преобразования, не превьш1ающего по длине 60 . При этом величина 0 выбирается из условия обеспечения необходимой точности аппроксимации участка квад- (ратичной параболой. Это позволяет

повысить точность измерения перемещений за счет снижения методической погрешности аппроксимации и расширения диапазона измерения без потери . точности благодаря скольжению по характеристике при изменении я .

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в код, содержапщй ферромагнит-сердечник, расположенный внутри катушки .индуктивности, вьгооды секции которой соединены с входами ключей, объединенных в группы по два ключа в каждой, выходы ключей четных групп соединены с первым входом генератора, выходы ключей нечетных групп соединены с вторым входом генератора, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты в число импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с входами арифметического блока, выход которого

соединен с входом блока индикации, блок управления, к выходов которого соединены с управляющими входами ключей, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности преобразователя и расширения диапазона измерения, в него введены два блока сравнения и реверсивный счетчик, секции катушек индуктивности выполнены идентичными, входы первого блока сравнения соединены с первым и третьим выходом преобразователя частоты

9065 6

в количество импульсов, входы второго блока сравнения соединены с вторым и четвертым в ыходом преобразователя частоты в количество импульсов, вьгхо- 5 ды блоков сравнения соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с управляющим входом арифметического блока и с входом блока управления, (к + 1),-й выход которого 1C подключен к второму входу преобразователя частоты в число импульсов .

2S

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных перемещений. Целью изобретения является повышение точности преобразователя и расширение диапазона измерений перемещений. Для этого в преобразователь перемещений в код, содержащий катушку индуктивности, выполненную в виде секций, ферромагнитный сердечник, генератор, преобразователь частоты в число импульсов, арифмети ческий блок, блок индикации, блок уп равления, введены два блока сравнения и реверсивный счетчик. Поставленная цель достигается за счет того, что в преобразователе измерение перемещения производится в четьтре такта, а перемещение X определяется по Формуле: X()/ (N,-N,-(N3- -N)ll:ml0, где N, ,N2,N, N - количества импульсов, получаемые на выходе преобразователя частоты в количество импульсов на 1-м, 2-м, 3-м и 4-м тактах работы; m - состояние реверсивного счетчика в момент измерения текущего значения; 9- длина секции катушки индуктивности. 3 ил. ifi (Л с: 1чЭ со О а ел

33

Q

/

j

От генератора 25

J5

36

От длока 29

Л

-

«о

:з

О

txv

Сч,

I

5

40

J

Ф .2.

1279065

К упраВляюсцим дходам 14- 2Ц

ч.

Фиг.З