Измеритель положения вала Советский патент 1987 года по МПК G01B7/30 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для преобразования углового положения вала в код.

Целью изобретения является повышение быстродействия измерений за счет уменьшения времени между измерениями без увеличения статической ошибки измерителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого измерителя,

Измеритель положения вала содержит электрический датчик 1 положения, например потендиометрический, связанный с контролируемым валом (не показан) , первый и второй компараторы 2 и 3, источник 4 тока, преобразователь 5 длительности импульсов.в код, D- триггер 6, логический элемент ИЛИ 7, электронный переключатель 8, инвертор 9, RS-триггёр 10, генератор 11 пилообразного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующими входами компараторов 2 и 3. Инвертирующий вход первого компаратора 2 соединен с шиной 12 нулевого потенциала, инвертирующий вход второго ком-

13

паратора 3 соединен с выходом датчика 1, выход первого компаратора 2 соединен с D-входом D-триггера 6, с первым входом элемента ИЛИ 7 и с первым входом переключателя 8. Выход второго компаратора 3. соединен с вторым входом переключателя 8, с вторым входом элемента ИЛИ 7 и с С-входом D-триггера 6, выход которого соединен с первым входом преобразователя 5 и с управляющим входом переключателя 8, выход элемента ИЛИ 7 соединен с вторьм входом преобразователя 5, первый выход переключателя 8 соединен с S-входом RS-триггера 10, второй выход переключателя соединен через инвертор 9 с R-входом RS-триг ге- ра 10, выход которого через источник 4 тока соединен с управляющим входом генератора 11 пилообразного напряжения. Датчик 1 положения запитан от источников разной полярности (не показаны) . I

Измеритель работает следующим образом.

Подробно рассмотрен случай, когда датчик 1 положения имеет отрицательный угол поворота, при котором на ег выходе присутствует постоянное напря10

5 ве359661 - 2

жение отрицательной полярности с личиной напряжения U }, .

В определенный момент времени выходное напряжение генератора 11 пилообразного напряжения имеет отрицательную полярность и уменьшается со временем (по абсолютной величине).

Это напряжение прикладывается к неинвертирующим входам компараторов 2 и 3, на выходе компаратора 2 возникает напряжение, соответствующее логическому О, а на выходе компаратора 3 возникает напряжение, соответствующее логической 1. D-триг- гер установлен в состояние, определяемое предшествующими сигналами, и на его выходе напряжение равно логическому О.

Вследствие того, что на управляющий вход переключателя 8 напряжение не подается, он находится в таком состоянии, когда его входы соединены с левыми крайними выводами, как это показано на чертеже.

На входе инвертора 9 имеется, напряжение, соответствующее логической 1, поступающей с выхода компаратора 3, и поэтому на выходе инвертора 9 напряжение соответствует логическому О RS-триггер 10 установлен в таком положении предшествующими сигналами, при котором на его выходе напряжение соответствует логическо- му О,

Из-за того, что на управляющем входе источника 4 тока напряжение равно нулю, источник тока заперт, и ток через его выход не протекает, вследствие чего и происходит умень20

25

30

35

40

5

0

5

шение отрицательного напряжения с выхода генератора 11 пилообразного напряжения, так как накопительный элемент интегратора генератора 11 стремится приобрести заряд равный

+и.2.

I

На выходе логического элемента

ИЛИ 7 и, следовательно, входе преобразователя 5 присутствует напряжение, соответствующее логической.

В некоторый момент времени уровень напряжения на выходе генератора 11 превысит уровень напряжения равный нулю на инвертирующем входе компаратора 2, компаратор 2 сработает, и на его выходе будрт сформировано напряжение положительной полярности, соответствующее логической 1. Это напряжение передается через

электронный переключатель 8 на вход S триггера 10, вследствие чего на . выходе .триггера 10 будет сформирован передний фронт напряжения, которое поступит на управляющий вход источника 4 тока. Последний откроется, и через управляющий вход генератора 11 потечет ток разряда накопительного элемента генератора 11. Вследствие разряда накопительного элемента генератора 11 напряжение на выходе генератора 11 начнет возрастать по абсолютной величине и стремиться приобрести отрицательный потенциал -U источника 4 тока.

Положительное напряжение с выхода компаратора 2, соответствующее логической 1, поступает на информационный вход D D-триггера 6. Однак срабатывания D-триггера не произойдет, так как отсутствует изменение логического уровня с нуля до единицы на тактирующем входе С в этот момент времени. При этом состояние D- триггера 6 определяется по предшествующим сигналам.

В момент времени, когда напряжение с выхода генератора 11 пилообразного напряжения превысит напряже- ние, поступающее на неинвертирующий вход компаратора 3 с датчика 1 положения, компаратор 3 сработает, и на его выходе будет сформирован задний фронт положительного напряжения, вы- ходное напряжение компаратора 3 станет соответствовать логическому О. Это напряжение через переключатель 8 прикладывается к входу инвертора 9, вследствие чего на его выходе и R- входе триггера 10 будет сформирован передний фронт положительного импульса, и триггер 10 переключится, т.е. вернется в исходное состояние, при котором напряжение на его выходе ста- нет соответствовать логическому О. Источник 4 тока выключится, и накопительный элемент генератора 11 вновь начнет заряжаться, и отрицательное

напряжение на выходе генератора 11 начнет уменьщаться. Как только это напряжение станет меньше напряжения с датчика 1 положения, компаратор 3 вернется в исходное состояние и на его выходе вновь появится напряжение соответствующее логической 1.

В момент времени, когда напряжение с выхода генератора .11 превысит напряжение на выходе датчика 1 положения, на оба входа логического элемента ИЛИ 7 подается напряжение, соответствующее логическому 0 и на выходе этого элемента будет сформирован задний фронт положительного импульса. Как только начнется уменьшение напряжения (по абсолютной величине) с генератора 1 и сработает компаратор 3, на входе элемента ИЛИ 7 вновь появится напряжение, соответствующее логической 1, и на выходе элемента ИЛИ 7 и входе преобразователя 5 будет сформирован передний фронт импульса, длительность которого и является длительностью ин- фбрмационного импульса.

Чем больше будет (по абсолютной величине) напряжение с выхода датчика 1 положения, тем длиннее информационный импульс.

D-триггер 6 переключается при по- явлении на его С-входе переднего фронта положительного импульса в состояние, которое имеется в этот момент времени на информационном входе D.

Так как в рассматриваемые моменты времени на его входе D напряжение соответствует логическому О, то и на выходе триггера 6 при отрицательном напряжении с датчика 1 положения всегда поддерживается напряжение,соответствующее логическому О, а преобразователь 5 в соответствии с этим указывает реверсное отклонение вала от базовой отметки.

Чем больше величина напряжения с выхода датчика 1 положения, тем большее максимальное напряжение на выходе генератора 11 пилообразного напряжения, тем больший заряд накопительных элементов генератора 11, тем большее время требуется для разряда накопительных элементов, тем реже формируются импульсы на выходе элемента ИЛИ 7, тем шире импульс на входе преобразователя 5.

Длительность импульса на выходе элемента ИЛИ 7 составляет сумму времен нарастания напряжения с выхода генератора 11 и убывания напряжения на выходе генератора 11 между порогами срабатывания компараторов 2 и 3. Цикл работы измерителя при положительном повороте вала протекает аналогично, с той разницей, что на выходе D-триггера 6 присутствует сигнал логической 1, соответствуюш {й

положительной полярности входного сигнала. При этом электронный пере- к ючатель переключится в крайнее правое положение, и источник тока будет подключаться к генератору 11 в момент достижения пилообраэным напряжением уровня сигнала с выхода датчика 1 полЬжения.

Формула изо

р е т е н и я

Измеритель положения вала, содержащий электрический датчик положения связываемый с контролируемым валом, генератор пилообразного напряжения, подключенные к его выходу нёинверти- рующими входами два компаратора, D- триггер, преобразователь длительности импульсов в код, первым входом. . подключенный к выходу D-триггёра, инвертирующий вход первого компаратора соединен с шиной.нулевого потенциала, инвертирующий вход второго

компаратора подключен к выходу датчи- 25 входами D и С D-триггера.

Составитель Ю.Петраковский Редактор Э.Слиган Техред М.ДИДЫК

Корр Подпи

6146/44 Тираж 677

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

10

59661в

ка положения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстр.о- действия измерений, он снабжен электронным переключателем, первый и второй входы которого подключены соответственно к вьпсодам первого и второго компараторов, управляющий вход - к выходу D-триггера, инвертором,связанным с вторым выходом электронного переключателя, RS-триггером, S-вход которого соединен с первьш выходом электронного переключателя, второй - с выходом инвертора, источником тока, подключенным между выходом RS- триггера и управляющим входом генератора пилообраз ного напряжения, элементом ИЛИ, nepBbiM и вторым входами подключенным к выходам соответственно первого и второго компараторов, выходом--г к второму входу преобразователя длительности импульсов в код, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с

15

20

Корректор М.Максимишинец Подписное

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для преобразования углового положения вала в код. Целью изобретения является повышение быстродействия измерений за счет уменьшения времени между измерениями без увеличения статической ошибки измерителя. Сигнал с электрического датчи- ка 1 положения вала поступает на инвертируюш;ий вход компаратора 3,на неинвертирующие входы компараторов 2 и 3 поступает сигнал с выхода генератора 11 пилообразного напряжения. В зависимости от последовательности срабатывания компараторов 2 и 3 на выходе D-триггера 6 формируются сигналы логического нуля и единицы, соответствующие знаку полярности измеряемого напряжения с датчика 1. Электронный переключатель 8 через инвертор 9 и триггер 10 воздействует на. источник 4 тока, который подключается к управляющему входу генератора 11, осуществляя заряд или разряд время- задающей цепи генератора. Начало и конец временного интервала, пропорционального измеряемой величине, формируется элементом ИЛИ 7, с выхода которого указанные сигналы поступают на преобразователь 5 длительности импульсов в код. 1 ил. с € (Л с