Преобразователь скорости линейного перемещения Советский патент 1988 года по МПК H03M1/24 

(21)4033794/24-24; 4062327/24-24; 4062328/24-24; 4062406/24-24

(22)04.03.86

(46) 15.11. 88. Бюл. 42 (75) С.Б.Демин

(53)681.325(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 1070483, кл. G 01 Р 5/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 568022, кл. G 01 Р 5/00, 1977.

(54)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

(57)Изобретение относится к авто ма- тике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения и контроля скорости линейного перемещения . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей

и повьшение точности преобразователя. Для этого в преобразователь скорости линейного перемещения, содержащий датчик скорости, формирователь импульсов, опроса, первый блок счетчиков, блок вычислений, генератор импульсов, блок элементов И, введены два усилителя-формирователя, три элемента ИЛИ, два Т-триггера, второй блок элементов И, второй блок счетчиков, два преобразователя код - код, два регистра, триггер управления, блок контроля, блок анализа. Поставленная цель достигается за счет того, что генератор импульсов выполнен многофазным и формирует на сво - их выходах импульсы, сдвинутые по времени на часть периода следования. С каждого выхода импульсы суммируются соответствукяцим счетчиком блоков счетчиков. Коды на выходах блоков счетчиков суммируются между собой и в результате получаются коды с более высокой разрядностью, которые соответствующим образом обрабатываются и получают выходной код преобразователя. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

(О

1(Л

4;:

оо

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для измерения и контроля скорости линейного переме- щения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности преобразователя.

На фиг.1 приведена схема цредлага- емого преобразователя скорости линейного перемещения; на фиг.2 - А - схемы преобразователя скорости линейного перемещения с другими вариантами выполнения блока вычислений; на фиг,5 временная диаграмма, поясняющая работу преобразователя.

Преобразователь скорости линейного перемещения содержит датчик 1 скорости, состоящий по первому варианту из магнитострикционного звукопровода 2, акустических поглотителей 3 стабилизатора 4 натяжения, элемента 5 опроса и элементов б и 7 считывания, преобразователя 8 напряжение - ток, усилителей-формирователей 9 и 10, и формирователь 11 импульсов опроса, усилители-Формирователи 12 и 13, элементы ИЛИ 14 и 15, Т-триггеры 16 и 17 элемент ИЛИ 38, многофазный генератор 19 импульсов, блоки 20 и 21 элементов И блоки 22 и 23 счетчиков, преобразователи 24 и 25 код - код, блок 26 вычислений, регистр 27I формирователь 28 импульсов, элемент 29 задержки, блок 30 анализа, регистр 31, блок 32 контроля, триггер 33 управления, шину 34 запроса, входную шину 35, разрядные шины 36-38, шины 39 и 40 контроля

Блок 26 вычисления по первому ва- рианту (фиг,) содержит элемент 41 сравнения кодов, элемент 42 вычитания кодов. Блок 26 вычисления по второму варианту (фиг.2) содержит элемент 41 Сравнения - кодов, элемент 42 вычита- ния кодов, элементы 43 и 44 вычисления кодов обратной величины. Блок 26 вьп4исления по третьему варианту (фиг.З) содержит элемент 41 сравнения кодов и элемент 45 вычисления кодов отношения по модулю. Блок 26 вычисления по четвертому варианту (фиг.4). содержит элемент 41 сравнения кодовs элемент 42 вычитания кодов, элемент . 46 сложения кодов, элемент 47 вычис- леиия кодов отношений.

Датчик 1 скорости по второму варианту выполнен в виде магнитострикционного звукопровода 2, элемента 5 опроса,элементов 6и 7 считьшания и усилителей-формирователей 9-10.

Преобразователь работает следзпощи образом,

В первоначальный момент преобразователь находится в исходном состоянии. По выходной шине 34 запроса выставляется цифровой сигнал Запрос (фиг.5а), в ответ на который через время реакции по шине 38 выставляетс сигнал Запуск (фиг,56), по которому производится запуск формирователя 12 импульсов, А по первым 2х п-раз- рядным информационным входам блока 32 контроля устройства выставляются коды и N рр . границ скорости линейного перемещения. При этом на выходах формирователя 32 импульсов формируются сигналы, по которым производится переключение триггера 33.управления в единичное состояние, снимая, тем самым, сигнал запроса на обслуживание по шине 34, а также перевод Т-триггеров 16 и 17 в единичное состояние (фиг.5е,ж) и запуск преобразователя 8 напряжение - ток, установленного в корпусе датчика 1 скорости. Перевод триггеров 33 и 16, 17 в единичное состояние вызьшает разблокирование входов усилителей- формирователей 12 и 13 (фиг.5в,н,о), разблокирование блоков 20 и 21 элементов И и запуск многофазного генератора 19 (фиг.5и-м), импульсы которого проходят соответственно, через блоки 20 и 2 элементов И на счетные К-входы блоков 22 и 23 счетчиков.

При поступлении импульса записи на вход преобразователя 8 напряжение ток на его выходе формируется соответствующий токовый импульс записи,- который проходит в элемент 5 опроса, выполненный в виде радиальной микрокатушки индкутивности и установленный соосно со звукопроводом 2 растянутого относительно его корпуса посредством стабилизатора 4 натяжения.. В следуощий момент под элементом 5 опроса в звукопроводе 2 возбуадается ультразвуковая импульсная волна механической деформации (эффект Джоуля), которая распространяется в обе стороны от источника со скоростью V.

Так, при линейном перемеш.ении со скоростью Vj элементов 5-7, кинематически соединенных с внешним объектом контролируемого перемещения, вдоль звукопровода 2 в пределах зоны установленной ограничителями перемещения, размещенными на его концах, наведенная в нем импульсная ультразвуковая волна механической деформации достигает элементов 6 и 7 считывания, выполненных в виде радиальных микрокатушек индз тивности, через время

T,l/(ViV,); (V5:VJ, CD

где 1 - расстояние между элементом 5 опроса и элементами 6 и 7 считывания,

и, проходя по звукопроводу 2 под ними, наводит на их выходах импульсы напряжения считывания (эффект Вилла- ри), которые усиливаются-усилителями-формирователями 9 и 10.

Далее эти импульсы поступают через усилители-формирователи 12 и 13 и восстанавливаются по форме (фиг.Зг д) , проходят через элементы ИЛИ .14 и 15 на счетные входы Т-триггеров 16 и 17 и переключают их в исходное (нулевое) состояние (фиг.5е,ж). Перевод Т-триггеров 16- и 17 в исходное состояние приводит к блокированию входов усилителей-формирователей 12 и 13 и блоков 20 и 21 элементов И,, препятствуя, таким образом, прохождению импульсов генератора 19 йа счетные входы блоков 22 и 23 счетчиков и исключая возможность проникновения в устройство механических импульсных помех вне цикла преобразования с выходов элементов 6 и 7 считывания, В результате, на Кхп -разрядных выходах блоков 22 и 23 счетчиков, выпол;- ненных из К параллельно включенных двоичных счетчиков типа сумматор - регистр (на фиг,1 не показано), за интервалы-Времени Tj и Т; формируются К-коды, которые можно записать как

N,

, -(i-l)ut.x,

(2)

Tj-(i-l)

1, 2,.,,,К).

- число дискретных шкал генератора 19(для фиг.5и-м ); - элементарный временной

сдвиг К-дискретных шкал; опорная частота генератора 19,

,

1437998

а генератор 19 импульсов останавливается (фиг.5з). Одновременно запускается формирователь 28 импульсов, синхроимпульс которого проходит на вход элемента 29 задержки.

Вычисленные коды и N , поступают на входы соответственно преобразователей 24 и 25 код - код, вы- полненных по схеме комбинационного многовходового сумматора, и преобразуются в п-разрядные коды согласно Выражению

N, iN,.i и N, ZlN,.; ;

(i 1, 2,,,,,К)7 (3) .

которые поступают на входы блока 26 вычислений,

В зависимости от обработки этих

кодов можно получать ту пли иную зависимость выходного кода от величины скорости линейного перемещения.

Так, например, при реализации блока 26 по первому варианту (фиг,1) зависимость величины N выходного кода от скорости перемещения имеет вид

, 2 IVxl

1

к f

о

при реализации блока 26 по второму варианту (фиг,2) зависимость величины N выходного кода от скорости V перемещения имеет вид

IvJ

N,

К f

о

-,

40

45

50

35-при реализации блока 26 по третьему варианту (фиг.З), зависимость величины N Ъыходного кода от скорости V перемещения имеет вид V±V.

М ; --

V 5: Vx

При реализации блока 26 по четвертому варианту (фиг.4) зависимость величины NX выходного кода от скорости V перемещения имеет вид

N

V

На т-разрядном выходе элемента 41

сравнения формируется код N знака скорости линейного перемещения, который поступает на управляющие входы элемента 42 вычитания, определяя полярность вычисления, и на информационные входы регистра 31.

В следующий момент по синхроимпульсу формирователя 28, задержанного элементом 29 задержки, в регистр 27 заносится код NX результата текущего Преобразования, Одновременно в регистр 31 записывается код N знака

55

скорости текущего значения, который с его выходов приходит на шину 37 знака скорости, в регистры блоков 30 и 32 анализа результата и контроля (на фиг. не показано) соответственно заносятся код Nj результата предыдущего Преобразования с выходов

гр.|

Nrp.i границ

регистра 27 и коды N скорости линейного перемещения, выставленных по первьм информационным входам блока 32. Так, код NX результата текущего значения проходит через блок 30 анализа результата на

вый блок счетчиков, блок вычислений, генератор импульсов, выходы которого соединены с информационными входами первого блока элементов И, выходы которого соединены с соответствующими счетными входами первого блока счетчиков, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшения точности преобразователя, в него введены первый и второй усилители-формирователи, три элемента ИЛИ, два Т-триг- гера, второй блок элементов И, вто25

30

шину 36 результата и сравнивается его 5 рой блок счетчиков, два преобразователя код - код, два регистра, триггер управления, блок контроля, блок анализа, формирователь импульсов, элемент задержки, а генератор им20 пульсов выполнен многофазным, первый и второй выносы датчика скорости соединены с информационными входами соответственно первого и второго усилителей-формирователей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с Т-входами соответственно первого и второго Т-триггеров, первые выходы KOTOpbix соединены с управляющими вхо- ами соответственно первого и второго блоков элементов И и первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, а вторые выходы - с первыми управля35 ющими входами соответственно первого и второго усилителей-формирователей, выход третье:го элемента ИЛИ соединен с входом формирователя импульсов и входом генератора импульсов, выходы

40 которого соединены с 1нформационными входами второго блока элементов И, выходы которого соединены с соответствующими счетными входами второго блока счетчиков, выходы блоков счет- чико соединены через соответствующие преобразователи код - код с первой, и второй группами блока вычислений, первая и вторая группы выходов которого соединены с информационными входами соответственно первого и второго регистров, выходы первого регистра соединены с информационными входами блока анализа и блока конт-

цифровым компаратором равнозначности (на фиг.1 не показано) с кодом N результата предыдущего преобразования, и в случае совпадения результатов N,NX на вькоде равнозначности блока 30 сформируется цифровой сигнал Дублирование результата , который проходит на шину 39 контроля дублирования результата (фиг.Зр). В блоке 32 контроля на его цифровых компараторах (на фиг,1 не показано) выполняется текущее сравнение кодов Npn, , и NX, результатом которого является т-разрядный код N состояния перемещения, поступающий с выходов блока 32 на шину 38 состояния перемещения. По этому же синхроимпульсу формирователя 28 производится переключение триггера 33 управления в исходное (нулевое) состояние, следовательно, блокирование входов усилителей-формирователей 12 и 13 и формирование по шине 34 сигнала запроса на обслуживание.

В другой момент по синхроимпульсу формирователя 28, задержанного элементом 29 задержки, на шине 40 син- хрон 13ации выставляется цифровой импульсный сигнал Синхронизация (фиг.Зп). На этом текущий цикл преобразования устройства завершается, устройство подготовлено к очередному циклу преобразования, который начинается с приходом очередного цифрового сигнала Запуск по входной шине 35 внешнего управления.

Формула изобретения

45

50

роля, второй выход формирователя им- 1. Преобразователь скорости линей- 55 пульсов опроса соединен с вторыми

ного перемещения, содержащий датчик скорости, формирователь импульсов опроса, первый выход которого соединен с входом датчика скорости, пер

вый блок счетчиков, блок вычислений, генератор импульсов, выходы которого соединены с информационными входами первого блока элементов И, выходы которого соединены с соответствующими счетными входами первого блока счетчиков, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшения точности преобразователя, в него введены первый и второй усилители-формирователи, три элемента ИЛИ, два Т-триг- гера, второй блок элементов И, второй блок счетчиков, два преобразователя код - код, два регистра, триггер управления, блок контроля, блок анализа, формирователь импульсов, элемент задержки, а генератор имвходами первого/ и второго элементов ИЛИ и первым входом триггера управления, первый выход которого соединен с вторыми управляющими входами усипителей-формирователей, выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки, первый выход которого соединен с входами установки нуля блоков счетчиков, с входами записи регистров, управляющими входами блока анализа и блока контроля.и вторым входом триггера управления, вход формирователя импульсов опроса явля- ется входом опроса преобразователя, а выходы блока контроля являются выхдами кода интервала скорости, выходы второго регистра и разрядные выходы блока анализа являются выходами ко- да знака и кода скорости соответственно, дополнительный выход блока анализа является выходом дублирования, второй выход элемента задержки является выходом синхронизации, а второй выход триггера управления является выходом запроса преобразователя,

Фиг.1

первьй акустический поглотитель, а другой - через последовательно соединенные второй акустический поглотитель и стабилизатор натяжения, элементы опроса и элементы считьшания расположены вдоль магнитострикционного звукопровода, элементы считьшания расположены по обе стороны от элемента опроса на одинаковом расстоянии, выход первого усилителя-формирователя соединен с элементом опроса, вход является входом датчика скорости, входы второго и третьего усилителей-формирователей подключены к выходам соответствующих элементов считывания, а выходы являются выходами датчика скорости.

46

УЗ

К J

. I и Mi I 1II I I М J I у

rrWi i 11 11111 и | 1111 и и 1111 п и yf

т- ш

JTY JlLl

11J LilJJ

I I i I И I I

1 И 1 I 1 1 U

H

.ff

./7

.,.

fg Ъширот1/в.-Л

jQ-J ffOKupoSai e

L

X

u

r

6 9I .Синхронизация

JL

I I

t, t

Фиг.5

i ffi Sfiupo6aHue L резумтата

I I i I И I I

1 И 1 I 1 1 U

H

.ff

./7

.,.

u

r

JL

ffi Sfiupo6aHue L резумтата