Устройство для измерения перемещений Советский патент 1987 года по МПК G01B7/00 

11

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для цифрового измерения больших перемещений в робототехнике.

Цель изобретения - повьппение точности и сокращение времени измерения больших перемещений за счет компенсации температурного дрейфа и расширения динамического диапазона чувствительности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства на фиг. 2 - график зависимости частоты выходного сигнала датчика от величины перемещения; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) преобразователь 1, конструктивно объединяющий датчик 2 перемещения и датчик 3 температуры, стержень 4, датчик 5 начала отсчета, регистры 6-8, цифровые компараторы 9-13, RS- триггеры. 14-16, элементы 17-19 за- держки, задатчики 20-25 кодов, элемент ИЛИ 26, элемент И-НЕ 27, элемент ИСКЛЮЧАМДЕЕ ИЛИ 28, одновибра- торы 29-33, D-триггер 34, реверсивный счетчик 35, дешифраторы 36 и 37, индикатор 38 старших разрядов, индикатор 39 младших разрядов, счетчики 40-43, блоки 44 и 45 памяти, генератор 46 импульсов, шину 47 пита- ния.

Выход датчика -2 подключен к счетному входу счетчика 40, выход которого подключен к адресному входу блока 44 памяти, выход данных которого через дешифратор 37 подключен к индикатору 39 младших разрядов.

Выход датчика 5 подключен к установочному входу D-триггера 34, выход которого подключен к счетному входу счетчика 35, выход которого через дешифратор 36 подключен к индикатору 38 старших разрядов.

Устройство работает следующим обом.

По переднему фронту интервала та и (фиг. 3) разрешается заь кода N в счетчик 40 и послещий счет импульсов f 3,, по вхоЕ счетчика. За интервал счета

на выходах D-счетчика 40 формиру- 55 адреса N. я код FT

f бЫХ

По сигналу тора 31 (фиг. ментом 17, си ется запись к выходов котор 50 на входы В ко

На входах помощью задат са N.

j, а на 10 с помощью

В результа

N

(N,

(1)

мируется при

частоты f8Ых

симальном зна

где t - длительность единичного

состояния сигнала U ; п - число двоичных разрядов

счетчика 40, Значение кода N выбрано из условия

f вых.

мин

где fgt,,r ии минимальное значение

5

0

5

0

частоты fg,x датчи- . ка 2.

По заднему фронту U интервала U происходит считывание двоично-десятичного- кода N у из ячейки с адресом N . блока 44 памяти. Этот код по сигналу и с выхода блока 44 заносится в регистр 7,. где хранится до конца следующего цикла преобразования частоты f 5(,ц в код Nj. На индикаторе 39 высвечивается значение х, малых перемещений. С выходов регистра 7 код N у подается на выход устройства для автоматической регистрации и управления перемещением (при необходимости). Код N,. можно счи- тьшать при наличии сигнала N , который кратковременно принимает нулевое значение лишь при перезаписи информации в регистр 7.

Формирование кода N, из частотного сигнала f,- происходит аналогичг

но формированию кода N

х 1В результате счета импульсов f в течение интервала U в счетчике 43 к концу интервала формируется код

N

Л2

(N.

+ 1) - 2. -2

где t, - длительность интервала U

2

45

q - число двоичных разрядов

счетчика 43.

По сигналу и 4 с выхода одновибра- тора 31 (фиг. 2) задержанному элементом 17, сигналом U,,, осуществляется запись кода N в регистр 6, с выходов которого код N подается 50 на входы В компараторов 9-11.

На входах А компаратора 9 с . помощью задатчика 20 задан код адреса N.

j, а на входах А компаратора 10 с помощью задатчика 21 задан код

адреса N.

В результате этого сигнал U,. формируется при

частоты f8Ых

ГЗ минимальном значении

а сигнал с при максимальном значении частоты f g(,,,: . По

каждому из сигналов U и U,, формируется счетный импульс Ug, который подается на вход +1 реверсивного счетчика 35 (фиг. 2). Режим работы счетчика 35 задается по входу Е сигналом и : если U 1, то счетчик 35 работает на сложение, при U, 0, счетчик 35 работает на вычитание. Сигнал формируется D-триггером 34, на тактовый вход которого подается сигнал Ujj, формируемый при изменении направления перемещения стержня 4 относительно датчика 2 (фиг. 1) с помощью компаратора 11 триггера 16 и одновибратора 29.

Триггер 16 необходим для запоминания результата сравнения на время отсутствия кода N, на входах А компаратора 11. Элемент ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 28 разрешает прохождение сигна

па Ujj на триггер 34 только при несовпадении сигналов и и (при формировании сигнала U). Триггер 34 работает в режиме делителя частоты следования сигналов , а каждьй сигнал информирует о смене знака перемещения х. Сигналы Ug формируются после изменения х на величину 1 (длина секции стержня 4), поэтому код N,2 накопленный в счетчике 35, соответствует перемещению х, Nу

i л -2 С

Длительность t интервала U-, равна:

с

N4 + Nfc

f

On

код с задатчика 23;

корректирующий код с выходов регистра Sj частота следования импульсов на выходе генератора 46. ьность t, интервала U2

Nr -2где

Nr - код с задатчика 24.

СП

Формула изобретения

Устройство для измерения перемещений, содержащее стержень, датчик, три счетчика, два дешифратора, индикатор старших разрядов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения больших перемещений, в него введены датчик начала отсчета, три регистра, пять дифрон(,|х компара

торов, три RS-триггера, три элемента задержки, шесть задатчиков кодов, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, пять одновибраторов, D-триггер, реверсивный счетчик, индикатор младших разрядов, дополнительный счетчик, два блока памяти, генератор импульсов и шина питания, а датчик выполнен в виде конструктивно объединенных датчика перемещения и датчика температуры, выходы первого и второго задатчиков кодов подключены к первым входам соответственно, первого и второго цифровых компараторов, прямой выход первого цифрового компаратора и инверсный выход второго цифрового компаратора подключены к S-входам, соответственно, первого и второго RS-триггеров, выходы которых подключены к входам элемента, ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, выход которого подключен к синхровходу D-триггера, выхоД которого подключен к информационному входу реверсивного счетчика, выход которого через первый дешифратор подключен к входу инд икатора старших разрядов, прямой выход первого цифрового компаратора через первый элемент задержки подключен к R-входу второго RS-триггера и первому входу элемента МИ, выход которого подключен к входу управления реверсивного

счетчика, инверсный выход второго цифрового компаратора через второй элемент задержки подключен к К-входу первого RS- триггера и второму входу элемента ИЛИ, инверсный выход Dтриггера подключен к его информационному входу, выход датчика температуры подключен к установочному входу D-триггера и входу сброса реверсивного счетчика, выход третьего задатчика кода подключен к входу предустановки первого счетчика, выход которого подключен к первому входу третьего цифрового компаратора и информационному входу первого регистра,

выход которого подключен к вторым входам первого, второго и третьего цифровых компараторов, прямой и инверсный выходы третьего цифрового компаратора подключен соответственно

к R- и S-входам третьего RS-триггера, выход которого через первый од- новибратор подключен к второму входу элемента И-НЕ, выход датчика перемещения подключен к информационно5

му входу первого счетчика, выход которого подключен к адресному входу первого блока памяти, выход данных которого подключен к информационному входу второго регистра, выход которого через-второй дешифратор подключен к входу индикатора младших разрядов выход генератора импульсов подключен к информационному входу второго счетчика, выход которого подключен к первому входу четвертого цифрового компаратора, инверсный выход которого через последовательно соединенные второй одновибратор и третий элемент задержки подключен к входу управления первого регистра, инверсный выход четвертого компаратора через третий одновибратор подключен к входу управления предустановкой первого счетчика, инверсный выход четвертого компаратора подключен к входу управления счетом первого счетчика, .выход четвертого задатчика кода подключен к группе старших разрядов второго входа четвертого цифрового компаратора, прямой выход которого подключен к входу сброса второго счетчика, выход генератора импульсов подключен к информационному входу третьего счетчика, выход которого подключен к первому входу пятого цифрового компаратора, инверсный выход которого через четвертый одновибратор подклю57695

чен к входу сброса второго блока памяти, выход данных которого подключен к информационному входу третьего

регистра, выход которого подключен к о

группе младших разрядов четвертого

цифрового компаратора, выход второго одновибратора подключен к входу сброса первого блока памяти, управ Q ляющий выход которого подключен к входу управления второго регистра, выход пятого задатчика кода подключен к второму входу пятого цифрового компаратора, инверсный выход кото15 рого подключен к входу управления счетом дополнительного счетчика и входу пятого одйовибратора, выход которого подключен к входу управления предустановкой дополнительного

2Q счетчика, выход которого подключен If. адресному входу второго блока памяти, управляющий выход которого подключен к входу управления третьего регистра, выход шестого задатчи25 ка кода подключен к входу предуста-. новки дополнительного счетчика, выход датчика температуры подключен к информационному входу дополнительного счетчика, прямой выход пятого цифро30 вого компаратора подключен к входу сброса третьего счетчика, шина питания подключена к входам четвертого и пятого задатчика кода.

SCR

f6

37

KodXi

M

mi

RD

8

w

y4J

4

2ff

-3

(PU2.Z

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени измерения больших перемещений. Устройство содержит преобразователь, конструктивно объединяющий датчик перемещения и датчик температуры, стержень, датчик начала отсчета, регист ры, цифровые компараторы, RS-триггеры, элементы задержки, задатчики кодов, элемент ИЛИ, элемент И-НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, одновибраторы, D-триггер, реверсивный счетчик, дешифраторы, индикаторы старших разрядов, индикатор младших разрядов,счетчики, блоки памяти, генератор импульсов, шину питания. Выходные сигналы датчиков преобразуются в код NXJ больших перемещений, в код N, малых перемещений, в корректирующий код N (для компенсации температурной погрешности датчика). В частотно-цифровом преобразователе малых перемещений для обеспечения прямого отсчета нелинейной характеристике датчика использован блок памяти, а в частотно-цифровом преобразователе термозависимого сигнала использован блок памяти для формирования кода коррекции N. 4 ил. (Л со СП 05 СО сд

сриг.З

Редактор Г.Волкова

Составитель В.Подолян

Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 5986/37Тираж 677Подписное

ВНИШИ 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

иг.