Устройство для измерения угловых перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/30 

рторичион обмотки дифференцирующего трансформатора 13 формируется колоко- ,сообразный импульс наггряжения с амплитудой, пропорциональной относительному разбалансу двух индуктивнос- |гей и ( L --Li;)/(L +Lii ) , где L,,-,

392350

L.j катушки индуктивности, подключенные к дифференцирукчцему трансформатору 13 в i-M такте. Относительньп1 разбаланс индуктивностей определяется угловым положением вала 2 индуктивного датчика 1. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых угловых перемещений до О... 360 град. и повьшение точности измерения, которая достигается за счет того, что градуи- ровочная характеристика на диапазоне 0.. .360 град, формируется из шести зон о прихода импульсов с генератора 34 тактовых импульсов на всех выходах блока 18 управления присутствует нулевой уровень. Ключи 3, 4, 5, 6, 7, 8 ff разомкнуты, так как на их управляющих входйх присутствует низкий потенциал с выходов группы 10 логических схем 2И. Импульс с первого выхода блока 18 управления поступает на вход распределителя 12. Высокий потенциал с выхода распределителя 12 разрешает прохождение импульса с второго выхода блока 18 управления через группу 10 логических схем 2И на ключи 3, 8. Катушки индуктивности L1 и L3, источник 9 постоянного напряжения, замкнутые ключи 3, 8 и дифференцирующий трансформатор 13 образуют измерительную цепь. Измерение углового перемещения происходит за шесть тактов, каждий из которых начинается с прихода импульса с генератора 34 тактовых импульсов в блок 18 управления. В первом такте замыкаются ключи 3 и 8, во втором - ключи 4 и 7, в третьем - ключи 6 и 7, в четвертом - ключи 5 и 8, в пятом - ключи 4 и 5, в шестом - ключи 3 и 6. В каждом такте на концах (О Put.f

11

I. .

I Изобретение относится к измери- |гельной технике, а именно к устройст ам для измерения угловых перемеще- ий.

; Цель изобретения - расширение диа 1азона измеряемых угловых перемещений и снижение относительной погреш- юсти устройства, которая достигает я за счет того, что градуировочная Характеристика устройства формируется из шести зон.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - датчик; на фиг.З - графики измерения индуктивностей катушек датчика от углового смещения вала; на фиг.4 - графики изменения отношения разности индуктивностей катушек датчика к ик сумме от углового смещения вала; на фиг.З - графики зависимости выходного сигнала цифрового комнаратора 20 от углового смещения вала (для шести опросных тактов); на фиг.6 - временные диаграммы выходных импульсов блока 18 управления и рас.пределителя 12; на фиг.7 - таблица истинности преобразователя 29 кодов; на фиг.8 - схема преобразователя 29 кодов; на фиг.9 - схема блока 18 управления.

Устройство содержит индуктивньм датчик 1 с тремя катушками индуктивности L

1

L ,j и L 3,

соединяемый с валом 2, ключи 3-8, источник 9 постоянного напряжения, группу 10 логических схем 2И, группу 11 дизъюнкто- ров, распределитель 12, дифференцирующий трансформатор 13, парафазный усилитель 14, временной селектор 15, амплитудный детектор 16, аналого-цифровой преобразователь 17, блок 18 управления, постоянное запоминающее устройство 19, цифровой компаратор

0

5

20, регистры 21-26 данных, схему 27 совпадения, регистр 28 признаков,преобразователь 29 кодов, мультиплексор 30, регистр 31 номера зоны, регистр 32 результата, шинньй конъюнктор 33 и генератор 34 тактовых импульсов.

Катушки индуктивности L и L, одним концом соединены с выходом источника 9 постоянного напряжения, второй вывод L соединен с информационным

входом ключа 3, второй вывод L соединен с информационным входом ключа 6, выход ключа 3 соединен с первым выводом первичной обмотки дифференцирую5 щего трансформатора 13, выход ключа 6 соединен со вторым выводом первичной обмотки дифференцирующего трансформатора 13, отводы от середин первичной и вторичной обмоток дифференцирующего трансформатора 13 подключены к земляной шине, вьшоды вторичной обмотки дифференцирующего трансформатора 13 соединены со входами парафазно- го усилителя 14, выход которого соединен со входом временного селектора 15, выход временного селектора 15 соединен со входом амплитудного детектора 16, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 17, на управляющий вход которого поступает импульс Запуск с четвертого выхода блока 18 управления, а с пятого выхода блока 18 управления импульс Сброс поступает на управляю5 Щий вход амплитудного детектора 16, третий выход блока 18 управления соединен с управляющим входом временного селектора 15, второй выход блока 18 управления соединен с первыми входами группы 10 логических схем 2И, вторые входы группы 10 логических схем 2И соединены с выходами группы 11 дизъюн- кторов, выходы группы 10 логических

0

0

схем 2И соединены с управляющими входами ключей 3-8.

Катушка индуктивности L первым выводом соединена .с выходом источника 9 постоянного напряжения, второй вывод LJ соединен с информационными входами ключей 7 и 8, информационньй вход ключа 4 соединен с информацион- ным входом ключа 3, информационный вход ключа 5 соединен с информационным входом ключа 6, выходы ключей -4 и 8 соединены с вьгаодом 2 первичной обмотки дифференцирующего трансформатора 13, выходы ключей 5 и 7 соединены с первым выводом первичной обмотки дифференцирующего трансформатора 13, выходы аналого-цифрового преобразователя 17 соединены с первой группой входов цифрового компаратора 20, а также с информационными входами регистров 21 - 26 данных, вторая группа входов цифрового компаратора 20 соединена с выходами постоянного за- поминающего устройства 19, выход цифрового компаратора 20 соединен со входом регистра 28 признаков, выходы которого подключены ко входам преобразователя 29 кодов, выходы преобра- зователя 29 кодов соединены с информационными . входами регистра 31 номера зоны, а также с адресными входами мультиплексора 30, с информационными входами которого соединены выходы регистров 21-26 данных, выходы мультиплексора 30 соединены с информационными входами регистра 32 результа- та, управляющие входы регистра 32 результата и регистра 31 номера зоны соединены с выходом схемы 27 совпадения, один вход которой соединен с выходом деши|фра тор а распределителя 12, другой - с-седьмым вьгходом блока 18 управления, выходы щинного конъюнктора 33 соединены с соответствующими .управляющими входами регистров 21 - 26, данных, группа входов шинно.го конъюн- ктора 33 соединена с выходами дешифратора распределителя 12, а строби- рующий вход - с шестым выходом блока 18 зшравления, которьй соединен также с управляющим входом регистра 28 признаков, выходы дешифратора распределителя 12 соединены также со входами группы 11 дизъюнкторов, а выходы счетчика распределителя 12 - с адресными входами постоянного запоминающего устройства 19. Выход генератора

Q 5 20 25 зо др дс

35

50

5

34 тактовых импульсов соединен со входом блока 18 управления.

Устройство работает следующим образом.

Измерение углового перемещения начинается с момента прихода импульса с генератора 34 тактовых импульсов на вход блока 18 управления.

До прихода иьтульса с генератора 34 тактовых импульсов на всех выходах блока 18 управления присутствует нулевой уровень. Ключи 3-8 разомкнуты, так к ак на их управляющих входах присутствует низкий потенциал, который со второго выхода блока 18 управ- ления через группу 10 логических схем 2И поступает на управляющие входы ключей 3-8.

Импульс с первого выхода блока 18 управления поступает на счетный вход распределителя 12, который состоит из счетчика по модулю шесть, дешифра тора на 6 и схемы предустановки счетчика при включении питания. Выходы счетчика соединены со входами дешифратора. По достижении напряжения питания номинального значения в схеме предустановки вырабатывается пульс по которому счетчик распределителя 12 устанавливается, например, в состояние 101.

Импульс, поступивший «а счетный вход, переведет счетчик в состояние . 000, На выходе дешифратора появится высокий потенциал, который поступает на входы двух из группы 11 дизъюнкторов и проходит на их выходы. Высокий потенциал разрешает прохождение импульса со второго выхода блока 18 управления через две из группы 10 логических схем 2И.,Импульс со второго выхода блока 18 управления проходит . на ключи 3 и 8. Ключи 3 и 8 замыкают- - ся на время, равное длительности импульса со второго выхода блока 18 управления. Катушки индуктивности L и LJ, источник 9 постоянного напряжения, замкнутые ключи 3 и 8 и дифференцирующий трансформатор 13 образуют из- мерительную цепь.

На концах вторичной обмотки дифференцирующего трансформатора 13 формируется колоколообразный импульс, амплитуда которого пропорциональна относительному разбалансу двух индук- тивностей (в частности L ., и Ьз). Зависимость амплитуды сигнала на вторичной обмотке дифференцирукяцего

трансформатора 13 от углового смещения вала 2 будет повторять зависи- ость относительного разбаланса этих ндуктнвностей (фиг.Ад). В парафазном усилителе 14 осуществляется масштабирование сигнала. На выход временного селектора 15 проходит область, прилегающая к первому максимуму сигнала. На емкости детектора 16 запоминается д |максимум сигнала с выхода временного селектора 15. Амплитуда максимума преобразуется в двоичный код в анало- |ГО-цифровом преобразователе 17. Дво- |ичньй код из аналого-цифрового преоб- г 1разователя 17 записывается в один из |регистров 21-26 данных и сравнива- 1ется в цифровом компараторе 20 с двоич- |Ным кодом (например, нулевым J из по- |стоянного запоминающего устройства 19,2о |После установления результата сравне- |ния на выходе цифрового компаратора |20 по импульсу с шестого выхода блока 18 управления результат сравнения записывается в регистр 28 признаков, 25 :которьй вьтолняется, например, как шестиразрядный сдвиговый регистр с последовательным информационным входом.

Первый такт измерения углового пе- -an ремещения закончен.

Измерение углового перемещения происходит за шесть тактов. Каждый такт начинается с прихода импульса из генератора 34 тактовых импульсов в блок 18 управления. Во втором - шее- том тактах происходят те же события, что и в первом такте, В каждом такте замыкаются два из шести ключей 3-8. В первом такте замыкаются клю(чи Зи8, во втором такте - ключи 4 и 7, в третьем такте - ключи 6 и 7, в четвертом такте - ключи 5 и 8, в пятом такте - ключи 4 и 5, в шестом такте ключи 3 и 6.

45

В каждом такте на концах вторичной обмотки дифференцирующего трансформатора 13 формируется колоколообразньй импульс напряжения с амплитудой, пропорциональной относительному разба- лансу двух индуктивностейГ

и .. LiilbJL,

Lb +I-j, где . j,- - катушки индуктивности.

подключенные к диффе- 55 ренцирукщему трансформатору 13 через замкнутые ключи в i-OM такте.

13923506

Относнте.льньпт разбгшаис индуктив- ностей определяется угловым положением вала индуктивного датчика.

KoHiu i вторичной обмотки дифференцирующего трансформатора 13 соединены со входами парафаэного усилителя

15,На выход которого проходит максимум колоколообразного импульса с прилегающей областью.

На выходе амплитудного детектора 16 формируется квазипостоянное напряжение, амплитуда которого равна амплитуде колоколообразного импульса напряжения. Напряжение с выхода амплитудного детектора 16 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 17, где преобразуется в цифровую форму и представляется двоичным кодом N. , Результат преобразования N. записывается в один из шести регистров 21 - 26 данных, так как в каждом такте формируется лишь один импульс записи ня вьрсодах шинного конъюнкто- ра 33, Результат преобразования поступает также на первую входную шину цифрового компаратора 20, на вторую же входную шину поступает константа Ау из постоянного запоминающего устройства 19, адрес на постоянное запоминающее устройство 19 поступает с выходов счетчика распределителя 12,

На выходе цифрового компаратора 20 формируется выходной сигнал, определяемый соотношением результата преобразователя с константой А-. Если N ( А ,, то вьпсодной сигнал компаратора О, а при NJ 77А-Х . 1. Результаты компарирования для случая

AI А2 АЗ 4 5 6 по- следовательно записываются в регистр 28 признаков по управляющему импульсу с шестого выхода блока 18 управления .

На входы преобразователя 29 кодов поступает параллельный двоичный код с выходов регистра 28 признаков, в которьй записываются результать: с цифрового компаратора 20. Результаты накапливаются в течение шести тактов измерения в регистре 28 признаков.

Во всем рабочем диапазоне можно различить шесть поддиапазонов (зон) по 60 . Каждой зоне соответствует определенный код, записьтающийся в ре40

гистр 28 признаков. К концу шестого такта цикла измерения на входах преобразователя 29 кодов возможно появление одного из сочетаний Х, Х, Х,

4 f t

На выходе преобразователя 29 кодов будет формироваться двоичный код с весами А - 2 - 1, цифровой эквивалент которого соответствует номеру зоны. Код номера зоны записывается в регистр 31 номера зоны, а также используется для управления работой мультиплексора 30.

Результат преобразования, храня- щийся в одном из шести регистров 21 - 26 данных, соответствующий номеру зоны, передается мультиплексором 30 на входы регистра 32 результата и записывается в него. Запись информации в регистр 32 результата и регистр 31 номера зоны осуществляется по приходу импульса с выхода схемы 27 совпадения Импульсы записи в регистры 21 - 26 данных получают конъюнкцией импульсов шины дешифратора распределителя 12 и импульса с шестого выхода блока 18 управления. На выходной шине счетчика распределителя 12.выставляется номер i такта, выраженный в двоичном коде, на шине дешифратора формируются импульсы Д1 - Дб. Шина дешифратора распределителя 12 соединена со входами группы 11 дизъюнкторов, а также со входами шинного конъюнктора 33. На выходах группы 11 дизъюнкторов формируются импульсы, разрешающие прохождение импульсов со второго выхода блока 18 управления через группу 10 ло- : гических схем 2И на управляющие входы ключей 3-8, каждый из которых в пра цессе измерения должен замыкаться в двух тактах, что обеспечивается появлением импульсов на разрешающих входах группы 10 логических схем 2И с выходов группы 11 дизъюнкторов.

Импульс с третьего выхода блока 18 управления поступает на временной селектор 15. На четвертом выходе блока

18 управления формируется-импульс,запускающий аналого-цифровой преобразователь 17, по окончании преобразования, в котором на шестом выходе блока 18 управления появляется импульс, по которому осуществляется запись в регистр 28 признаков, а результатов преобразования - в регистры 21-26 данных. На седьмом выходе блока 18

0

5

55 0 5 0 5

о е

управления импульс появляется после установления па выходе преобразователя 29 кодов двоичного кода номера зоны и прохождения на выход мультиплексора 30 результата из соответствующего регистра 2 - 26 данных. По импульсу с седьмого выхода блока 18 управления происходит запись в регистр 31 номера зоны и в регистр 32 результата.

Результат измерения углового пере-, мещения хранится в регистре 31 номера зоны и в регистре 32 результата.

Формула изобретения

0

5

0

5

0

5

0

разователя кодов соединены с информационными входами регистра номера зоны, а также с адресными входами мультиплексора, с информационными входами которого соединены выходы регистров данных, выходы мультиплексора соединены с информационными входами регистра результата, управляющие входы регистра результата и регистра номера зоны соединены с выходом схемы совпадения, один вход которой соединен с выходом дешифратора распределителя, а другой - с седьмым выходом блока управления, выходы тинного конъюнктора соединены с соответствующими управляющими входами регистров данных, группа входов шинного .конъюнктора соединена с выходами дешифратора распределителя, стробирующий вход с шестым выходом блока управления, который соединен с управляющим входом регистра признаков, выходы дешифратора распределителя соединены с входами группы дизъюнкторов, выходы счетчика распределителя - с адресными входами постоянного запоминающего устройства, выходы группы дизъюнкторов соединены с вторыми входами группы логических схем 2И.

о

L2

т

14ч учузиу

8-8

,2раЭ 560

.д

Фи.

360 i/;

град

60 120 190 2W т . ЪЬО f,2pad Фиг. 5

xoS

у

4f лг. А6 I

s

т ж

ш т

п

п

п

п

п

п

Ф иг 6

Фиг Л