Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/02 

со

со

05

о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испапь- зовано для измерения линейных перемещений объектов.

Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения разрешающей способности преобразования информационного сигнала в регистрируемые данные о величине перемещения.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит обмотки 1 и 2 индуктивного датчика 3, магнитный сердечник 4, конденсатор 5, резистор 6, обмотки 7 и 8 трансформатора 9, генератор 10 переменного напряжения, усилитель 11, фазочувствительный детектор 1Z, компаратор 13, интегратор 14, RS-триггер 15, компаратор 16,дифференциатор 17, шину 18 нулевого потенциала, усилитель 19, блок 20 индикации, источник 21 опорного напряжения, регистр 22, блок 23 задержки, реверсивный счетчик 24, блок 25 установки кода и источник 26 опорной частоты.

Выход фазочувствительного детектора 12 подключен к инверсному входу компаратора 13, выходом подключенного к S-входу RS-триггера 15, выход которого через дифференциатор 17 подключен к синхровходу регистра 22, выход последнего подключен к входу блока 20 индикации.

Устройство работает следующим образом.

На обмотки 1 и 2 индуктивного датчика 3 подается переменное напряже- ние питания с обмотки 8 выходного трансформатора 9 от генереатора 10 переменного напряжения. Так как обмотка 8 и обмотки 1 и 2 датчика образуют мост, при перемещении сердечни- ка 4 на входе усилителя 11 появляется сигнал, амплитуда которого прямо пропорциональна величине перемещений. Усиленный в усилителе 11 сигнал подается на вход фазочувствительного де

тектора 12, на другой вход которого через усилитель 19 подается опорный сигнал с фазосдвиганлдей цепочки, состоящей из конденсатора 5 и резистора 6, подключенной параллельно обмотке 8 трансформатора 9. При помощи фазо- сдвигающей цепочки компенсируются фазовые сдвиги переменного сигнала,возникающие в обмотках 1 и 2 и в тракте

усиления усилителя. II. При перемещении магнитного сердечника 4 в одну или другую сторону от среднего положения на выходе детектора 12 появляется сигнал соответственно положительной или отрицательной полярности который подается на инверсный вход компаратора 13. При появлении, например, в момент времени с на выходе RS-триггера 15 отрицательного сигнала -и р напряжение на выходе интегратора 14 начинает строго линейно возрастать. При достижении в момент времени t сигнала „,подаваемого на инвертирующий вход компаратора 13, он переключается скачкообразно, переключая тем самым триггер 15 в противоположное состояние. Положительный сигнал поступает на вход интегратора 14, на выходе которого напряжение начинает уменьшаться. При достижении в момент времени t значения отрицательного опорного напряжения Uj,, подаваемого с источника 21 опорного напряжения на прямой вход компаратора 16, его выходное напряжение скачкообразно изменяется, переключая тем самым триггер 15 в противоположное состояние. На вход интегратора 14 вновь поступает отрицательное напряжение, и цикл повторяется. Таким образом в процессе измерения на выходе триггера 15 формируется прямоугольный импульс, длительность Т которого

Т 2(t , - с,)

2RC(U , - Uo)

и

Т

де RC Ux Ur,постоянная времени интех- ратора 14;

отрицательное опорное напряжение;

амплитуда измерительного сигнала;

амплитуда выходного напряжения триггера 15.

Как видно из формулы, длительность периода Т выходного импульсного сигнала RS-триггера 15 линейно зависит от амплитуды измерительного сигнала и,. Импульсный сигнал с выхода триггера 15 дифференцируется в блоке 17, короткие импульсы с выхода которого поступают на синхровход регистра 22 и через блок 23 задержки к входу начальной установки реверсивного счетчика 24 (фиг. 2). Время задержки блока 23 значительно меньше периода

эталонного сигнала источника 26 опорной частоты. Последний вырабатывает сигнал с периодом, много раз меньшим периода преобразования Т, и подает его на вычитающий вход реверсивного счетчика 24. Длительность периода эталонного сигнала подбирается в зависимости от заданной точности измерения. При Начальной установке реверсивного счетчика 24 в него записывается количество импульсов, соответствующее среднему значению Tjp периода преобразования при среднем положении магнитного сердечника 4 датчи- ка 3. В процессе измерения при каждом переключении триггера 15 как положительные, так и отрицательные импульсы фронтов сигнала записывают в регистр 22 результат измерения в виде значения содержания реверсивного счетчика 24, который получается при вычитании количества импульсов, пос- тупакицих с источника 26, При этом в зависимости от знака измерения значение- содержания счетчика вначале уменьшается до нуля (при достижении среднего положения сердечника 4), после чего начинает увеличиваться с противоположным знаком. Результат измере- ния регистрируется в блоке 20 индикации.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее инд уктивный датчик с двумя обмотками, конденсатор, резистор, трансформатор с двумя обмотками, генератор переменного нап ряжения, два усилителя, фазочувстви- тельный детектор и щину нулевого потенциала, начало первой и конец второй обмоток индуктивного датчика объединены и через первый усилитель подключены к первому входу фазочув- ствительного детектора, начало втоQ

5

с

рой обмотки ИНДУКТ1ШНО1-О датчика через последовательно соединенные резистор и конденсатор подключено к концу первой обмотки индуктивног датчика и началу первой обмотки трансформатора, конец и средний вывод которой подключены соответственно к началу второй обмотки индуктивного датчика и шине нулевого потенциала, соединенные выводы резистора и конденсатора через второй усилитель подключены к второму входу фазочувствитель- ного детектора, выходы генератора переменного напряжения подключены к выводам второй обмотки трансформатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два компаратора, интегратор, RS-триггер, ИСТОЧН1Ш опорного напряжения, дифференциатор), блок задержки, источник опорной частоты, реверсивный счетчик, блок установки кода, регистр и блок индикации, ЕЫХОД фазо- чувствительного детектора подкл:очен к инверсному входу первого компаратора, Вокод которого подключен к S- входу RS-триггера, выход которого подключен к входам дифференциатора и интегратора, выход которого подключен к прямому вхбду первого компаратора и инверсному входу второго компаратора, выход которого подключен к R -входу RS-триггера, выход источника опорного напряжения подключен к прямому входу второго компаратора, выход дифференциатора подключен к синхровходу регистра к через блок задержки к входу разрешения предустановки реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу данных регистра, выход которого подключен к входу блока индикации, выходы источника опорной частоты блока установки кода подключены соответственно к вычитающему входу и входу предустановки реверсивного счетчика.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов. С целью повьшения точности за счет увеличения разрешающей способности преобразования информационного сигнала в регистрируемые данные о величине перемещения в устройство, содержащее обмотки 1, 2 индуктивного датчика 3 с магнитным сердечником 4, конденсатор 5, резистор 6, обмотки 7, 8 трансформатора 9, генератор 10 переменного напряжения, усилитель 11, фазочувствительный детектор 12, усилитель 19 и шину 18 нулевого потенциала, введены компараторы 13, 16, интегратор 14, RS-триг- гер 15, дифференциатор 17, блок 20 индикации, источник 21 опорного напряжения, регистр 22, блок 23 задержки, реверсивный счетчик 24, блок 25 установки кода, источник 26 опорной частоты. Выходной сигнал фазочувстви- тельного детектора 12 преобразуется в длительность импульса на выходе триггера 15, в течение которой реверсивным счетчиком 24 подсчитываются импульсы источника 26 опорной частоты. Результат заносится в регистр 22 и вьшодится на блок 20 индикации. 2 ил. (Л