Магнитострикционный преобразователь перемещения в код Советский патент 1987 года по МПК H03M1/50 

11

Изобретение относится к системам контроля и преобразрвания перемещений в электрический сигнал, а именно к устройствам для циклического преобразования углового и линейного пе ремещения в код.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя.

Магнитострикционный преобразователь перемещения в код содержит зву- копровод 1, глушитель 2, выходной электроакустический преобразователь 3, связанный с валом 4, усилитель 5 считЬтания, входной электроакустический преобразователь 6, усилитель 7 записи, элементы И 8 и 9, счетчик 10 циклов, элемент ИЛИ 11, дешифратор 12, инвертор 13, триггер 14, элемент И 15, генератор 16 импульсов счетчик 17 импульсов, элемент 18 задержки, элемент ИЛИ 19, генератор 20 одиночного импульса.

Преобразователь работает следующи образом.

При поступлении одиночного импульса с генератора 20 одиночного импульса через элемент ИЛИ 19 счетчик 10 циклов и счетчик 17 импульсов уста- навливаются в нулевое состояние. Старт-импульс, отмечаюш;ий начало временного интервала, поступает на вход триггера 14 и устанавливает его в такое состояние, чтобы сигнал с его выхода был разрешающим для элемента И 15. После этого через элемент И 15 на счетчик 17 начинают поступать импульсы от генератора 16, имеющего высокую стабильность часто- ты. Кроме этого, старт-импульс с выхода элемента ИЛИ 19 поступает через элемент ИЛИ 11 на вход усилителя 7 записи, а затем на обмотку входного электроакустического иреобразовате- ля 6. Под действием этого усиленного импульса в звукопроводе 1 в зоне его прямого преобразования вследствие прямого эффекта магнитострик- цни возникает импульс механического напряжения. Этот импульс распространяется по звукопроводу 1, поступает в зону обратного преобразования выходного преобразователя 3, где он вследствие обратного эффекта магни- тострикции преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается и формируется в импульс уси-- лителем 5 считывания. Этот импульс

122

задерживается по отношению к старт- импульсу при нулевой скорости перемещения измеряемого объекта и при г-шнимальной рабочей температуре на время

1 Ь

Зад

V

16

где длина звукопровода между электроакустическими преобразователями 3 и 6; Vj - скорость распространения ультразвуковых импульсов

в звукопроводе 1. I

Если скорость перемещения объекта больше нуля, за время tj, рабочая длина звукопровода между электроакустическими преобразователями 3 и 6 изменится на величину

гь д-Vnpp ,

что вызывает приращение времени задержки на величину

At t Р .пер -ЗaA у,. оЬ

где У„рр - средняя скорость перемещения измеряемого объект Изменение окружающей температуры на йТ° относительно минимальной рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину

4o.ftT ±ТЧ«А Т%

где -IP - температурный коэффициент

задержки.

Таким образом, на выходе усилителя 5 считывания появляется первый импульс, который задерживается по отношению к старт-импульсу с учетом влияния скорости перемещения объекта и изменения окружающей температуры на время

и3«А

+ Ч«4.пЕр .Т

Этот импульс поступает на вход счетчика 10 циклов, а также на один из входов элементов И 8 и 9.

Если на второй вход элемента И 9 поступает запрещающий потенциал с выхода инвертора 13, на вход которого поступает потенциал с (п-1)-го выхода дешифратора 12, на выходе элемента И 9 отсутствует импульс. В

то же время на второй вход элемента И 8 поступает разрешающий потенциал с (п-1)-го выхода дешифратора 12 и поэтому импульс, снимаемый с усилителя 5 считывания, проходит через элемент И 8 и элемент ИЛИ П, поступает на усилитель 7 записи, совершив циркуляцию по приведенной цепи, вновь появляется на выходе усилителя 5 считывания через время t относитель- но старт-импульса, являясь вторым в частотной последовательности, где

tui 2t,

+ 4t

го(д. пер

Этот второй импульс, вновь совершив циркуляцию по приведенной цепи, появляется на выходе усилителя 5 считывания через время t относительно старт-импульса

и 3t,, + 2 dt

Зйд .пер

и т.д.

На выходе усилителя 5 считывания формируется последовательность импульсов с нарастающим периодом повторения, где каждый последующий период между импульсами превышает пре- дьщущий на величину itg ер Эти импульсы подсчитываются счетчиком 10 циклов, причем (п-1)-и импульс этой последовательности проходит через элемент И 8 и далее по цепи циркуляции и, кроме этого, поступая на вход счетчика 10, вызывает появление на (п-1)-м выходе дешифратора 12 запрещающий потенциал для элемента И 8, а на выходе инвертора 13 появляется разрешающий потенциал для элемента И 9, После этого цепь циркуляции импульсов разрывается, и очередной п-й импульс (стоп-импульс), появляющийся на выходе усилителя 5 считывания, проходит только через элемент И 9 на вход триггера 14, устанавливая его в состояние, при котором элемент И 15 закрывается, и прекращаетс поступление импульсов с генератора 16 на вход счетчика 17,

Таким образом, в каждом цикле, задаваемом старт-импульсом с выхода элемента ИЛИ 19, происходит преобразование перемещения в частоту, которая преобразуется в интервал здцан- ной длительности, равный времени между старт-импульсом и стоп-импульсом

nt,. + (п-1) д t

Зс(А. пер.

Отсюда следует, что полученный

интервал времени t,, , соответствующий измеряемому перемещению в момент действия старт-импульса в каждом цикле, состоит из действительного значения

Vt ,

п- t

зад

и приращения

п ч

,A.nep± ДЧ«А.Г)

обусловленного погрешностью из-за влияния скорости перемещения объекта и изменения окружающей температуры.

Для устранения влияния погрешности fjt на число импульсов, подсчитанных в счетчике 17 импульсов, необхо- димо, чтобы

t.

tr

i

где Тр - период повторения импульсов

генератора 16. Счетчик 17 импульсов преобразует

i

интервал времени t,.

в число импуль

i

сов, в котором зафиксировано число

N Li т„

Помимо этого, стоп-импульс, появ- ляюш;ийся на выходе элемента И 9, проходит через элемент 18 задержки и поступает на вход элемента ИЛИ 19. Время задержки элемента 18 задержки должно быть не меньше длительности стоп-импульса. На выходе элемента ИДИ 19 появляется следующий старт- импульс, который устанавливает в нулевое состояние счетчики 10 и 18 и весь процесс преобразования перемещения в код снова повторяется и т.д.

i

Формула изобретен и я

Магнитострикционный преобразователь перемещения в код, содержаЕций звукопровод из магнитострикционного материала, концы которого зажаты в глушителе, входной неподвижный и выходной, связанный с перемещающимся объектом, электроакустические преоб- разоватепи, подключенные соответственно к выходу усилителя записи и к входу усилителя считывания, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И и со

513093126

счетным входом счетчика циклов, вы-установочный вход счетчика импульсов ход первого элемента И соединен ссоединен с установочным входом счет- первым входом первого элемента ИЛИ,чиков циклов и вторым входом первого выход которого подключен к входуэлемента ИЛИ, отличающийся усилителя записи, выход счетчика дик- тем, что, с целью повьшения точности лов соединен с входом дешифратора,преобразователя, в него введены вто- выход которого соединен с вторымрой элемент ИЛИ, генератор одиночно- входом первого элемента И и черезго импульса и элемент задержки, выход инвертор - с торым входом второговторого элемента И соединен через элемента И, выход которого подключен 10элемент задержки с первым входом вто- к первому входу триггера, выход ко-рого элемента ИЛИ, второй вход кото- торого соединен с первым входом треть-рого подключен к выходу генератора его элемента И, к второму входу ко-одиночного импульса, выход второго торого подключен генератор импульсов,элемента ИЛИ соединен с установочным выход третьего элемента И соединен со 5входом счетчика импульсов и с вторым счетным входом счетчика импульсов,входом триггера.

Изобретение относится к системам контроля и преобразования перемещений в электрический сигнал, а именно к устройствам для циклического преобразования углового и линейного перемещения в код. Целью изобретения является повышение точности магнитострикдионного преобразователя f перемещения в код. Для этого в маг- нитострикционный преобразователь перемещения в код, содержащий звуко- провод 1 из магнитострикционного материала, входной 6 и выходной 3 электроакустические преобразователи, усилители записи 7 и считывания 5, счетчик циклов, счетчик импульсов, триггер 14, элемент ИЛИ 11, три элемента И 8, 9, 15, инвертор 13, дешифратор 12, генератор 16 импульсов,- введены второй элемент ИЛИ 19, генератор 20 одиночного импульса, элемент 18 задержки. Поставленная цель достигается за счет того, что в преобразователе интервал времени между импульсами в звуководе зависит от величины перемещения объекта, за счет чего сокращается мертвое время между интервалами, в течение которых формируются стробирующие импульсы. 1 ил. i СЛ С оо о х оо 1с