Устройство для измерения перемещения Советский патент 1989 года по МПК H03M1/54 

Изобретение относится к аптомати- е и измерительной технике и может (рыть использовано в системах число- його программного управления при контроле размеров деталей в машиностроении.

Целью изобретения является упрощение устройства измерения перемещения путем измерения текущего значе- фазы в диапазоне от О до 360 : определения числа переходов фазы ерез нулевое значение.

На фиг.1 представлена структурная фхема устройстваJ на фиг.2 - вре- Г|1енная диаграмма его работы.

Устройство для измерения переме- цения содержит генератор 1 импульсов (юрмиров 1тель 2 питающих напряжений, оазовый датчик 3 перемещений, форми- )ователь 4 измерительных сигналов, риггерный фазометр 5, реверсивный счетчик 6 грубого отсчетеЭ, датчик 7 зоны опорной точки, задатчик 8 под

ьлножеств .значений фазы, первый 9,

иторой 10, третий 11 цифровые компарторы, первый 12 и второй 13 триггеры йервый 14, второй 15 и третий 16 Элементы И и элемент 17 ЮТИ.

Преобразрватель работает следую- ijiHM образом.

Генератор 1 формирует высокочас- фотные сигналы, являющиеся квантую- фими при определении тек:/щего значе- йия фазы фазометром 5. При этом опор Йые сигналы f (фиг.2а) формируются путем деления . частоты с помощью формирователя 2, который обеспечивае Питание фазового датчика 3. Выходные (Сигналы f (фиг.2Ь) формирователя 4 При изменении положения-ф овращател изменяют свое положение относитель- Мо fp. .

Измерение текущего значения Cf. фазы заключается в квантовании сиг- Нала (фиг.2с) сигналами с вькодз Генератора. i(. измеряется в относительных долях периода следования сигналов f, поэтому вся срвокуп- йость значений фазы О - Ц. 41 .

Общий результат измерения перемещения состоит в определении фазы в Пределах одного оборота с помощью фазометра 5, определения числа обо- с помощью счетчика 6.

Блоки обе спечивают формирование .сигналов при переходе значения фазы через О для подсчета числа оборотов следзтощим образом.

г

0

5

0

5

0

5 0

5 0

5

Задатчик 8 подмножеств значений фазы вырабатывает сигналы, соответствующие значениям с/.0,7; 0,2 f if. 0,7 и 1/1 0,2, показанные на фиг.2 d,e,f соответственно. Из временной диаграммы фиг,2 с видно, что последовательность значений фазы при увеличении обязательно сопровождается переходом значения if. в двух соседних; циклах измерения, определяемых периодом следования сигналов fp (фиг.2а), из подмножества значений if--70,7 (фиг.2а) в подмножестве ,2 (Фиг.2), что фиксируется с помощью цифровых компараторов 9 и 10.

Если в периоде Т1 было зафиксировано значение tf, 0,9, то триггер 12 устанавливается в единичное состояние. В результате в периоде Т2, когда с; 0,2, на выходе элемента 15 И формируется сигнал +1, который сосчитывается счетчиком 6, так что общий результат будет Lp. 1 , 1 . Триггер 12 устанавливается в нулевое состояние с;1гналом с выхода элемента И 15 (или следующим сигналом f).

При изменении фазы в другом направлении сигнал -1 перехода через ноль (фиг.21) формируется аналогично на выходе элемента И 14.

Таким образом, видно, что сигналы, сформированные на выходах элементов И 14 и 15, однозначно фиксируют момент перехода значения фазы через О и соответствуют согласованному с ними показанию фазометра 5, обеспечивающего абсолютный отсчет в пределах одного оборота.

Исходя из этого, указанные сигналы 11, формируемые при одном и ; том же положении фазовращателя (датчика) могут быть использованы в качестве опорных пространственных меток при восстановлении отсчета после вьжлючения питания или после воздействия помехи.

С помощью датчика 7 (например, путевого выключателя) и элемента И 16 выделяется одна из пространственных меток на выходе элемента ИЛИ 17, с помощью которой, например, обнуляется счетчик 6. С учетом того, что каждый из сигналов меток формируется элементами И 14, 15 за один оборот, а точные показания младших разрядов, формируемые с помощью фазометра 5, не подвергаются коррек

ции, восстановление показаний счетчика 6 не связано с обеспечением высокого быстродействия. При этом в силу неизменности показаний фазометра точность восстановления не связана с ограничениями скорости перемещения .

Обнуление счетчика 6 производится всякий раз при срабатывании датчика 7 независимо от режима работы устройства, что,в отличие от прототипа, исключает необходимость введения специального режима запоминания или восстановления координат опорной точки. Кроме того, подобный режим повьпиает помехоустойчивость системы, так как при сбое работы счетчиков регулярный сброс счетчика оборотов 6 позволяет восстановить показания устройства после воздействия поп мехи при прохождении зоны опорной точки.

Видно, что восстановление значения (f- благодаря абсолютному отсче- ту фазометра и ( t благодаря сброт су счетчика 6 при прохождении опорной точки позволяет восстановить полный отсчет.

Предложенная структура может быть реализована на логических элементах серий 155, 555, 561 и т.п. путем использования типовых решений для счета импульсов, выполнения арифметических и логических операций, запоминания информации.

Преимуществом предлагаемого устройства является, в отличие от прототипа, возможность его реализации на основе микропроцессорных БИС.

Фор м/у ла изобретения

Устройство для измерения перемещения, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входом формирователя питающих напряжений и с первым входом триггерного фазометра, второй вход которого подключен к первому выходу формирователя питающих напряжен :ч, второй выход которого соединен с входом фазового

10

15

0

0

5

датчика перемещений, выход которого через формирователь измерительных сигналов подключен к третьему- ходу триггерного фазометра, счетчик, датчик зоны опорной точ:ки, два триггера,, три элемента И, выход первого элемента И соединен с входом сложения счетчика, выход второго элемента И соединен с входом вычитания счетчика, выход третьего э темента И соединен с входом установки нулевого положения счетчика, отличающееся тем, что, с целью упрощения, в него введены задатчик подмножеств значений фазы, три цифровьпс компаратора, элемент ИЛИ, выход триггерного фазометра являющийся выходом точного отсчета устройства, подключен к первым группам входов цифровых компараторов, вторые группы входов которых подключены к первому, второму и третьему выходам задатчика подмножеств значений фазы соответственно, выход первого цифрового компаратора соединен с входом установки единичного состояния первого триггера и с первым входом -первого элемента И, выход второго цифрового компаратора соединен с входами установки нулевого состояния первого и второго триггеров, выход третьего цифрового компаратора соединен с входом установки единичного состояния второго триггера и с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходам второго и первого триггеров соответственно, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ и с дополнительным входом установки нулевого состояния второго триггера, выход в торого элемента И соединен с вторым входом эле- 5 мента ИЛИ и с дополнительным входом установки нулевого состояния первого триггера, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен 0 к выходу датчика зоны опорной точки,, выход счетчика является выходом грут бого отсчета устройства.

5

0

С1 «и Ч-, ХЗ- -SC -

«

N

3

в

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и мо- жет быть использовано в системах числового nporpai iMHoro управления, при контроле размеров деталей в машиностроении. Цель изобретения - упрощение устройства путем измерения текущего значения фазы в диапазоне О - 360 и определения числа переходов фазы через нулевое значение. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения перемещения, содержащее генератор I импульсов, формирователь 2 питающих напряжений, фазовый датчик 3 перемещений, формирователь 4 измерительных сигналов, триггерный фазометр 5, реверсивный счетчик 6, датчик 7 зоны опорной точки, два триггера 12 и 13, три элемента И 14-16, введены задатчик 8 подмножеств фазы, три цифровых компаратора 9 - 1 и элемент ИЛИ 17. Упрощение устройства достигнуто за счет того,что сигналы перехода фазы через нулевое . значение формируются вновь введенными элементами путем сопоставления цифровыми компараторами 9-11 текуще-с го значения фазы и трех подмножеств значений фазы, формируемых задатчи- КОМ.8. Указанные сигналы используют-, ся также в качестве пространственных меток для целей восстановления отсчета после выключения питания. 2 ил. fS (Л Од ISD ih 00