Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B17/00 

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, преобразующим механическое перемещение в цифровой код.

Известен преобразователь перемещений, содержащий неподвижный звукопро- вод, один конец которого защемлен, а другой помещен в демпфер, последовательно соединенные генератор запуска, формирователь запийи и катушку записи, последовательно соединенные катушку считывания, усилитель считывания и триггер, второй вход которого соединен с выходом генератора запуска.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразо- ватель, содержащий неподвижный магнитострикционный звукопровод, концы которого соединены с демпферами, после-, довательно соединенные катушку записи и

усилитель-формирователь импульсов записи, катушку считывания, соединенную с уси- лителем-формирователем импульсов считывания, который соединен с RS-тригге- ром, управляющим коммутацией линий задержки на времена ti и г. элементы И, сравнивающие результаты прохождения импульсов, счетчик импульсов и элемент памяти.

Недостаток указанных преобразователей - низкая помехоустойчивость, что обусловлено тем, что при совпадении информационных сигналов преобразователя с синхронными электромагнитными помехами, т.е. кратными по частоте информационным сигналам, преобразователь начинает воспринимать помехи как импульс считывания. Этим нарушается правильность показаний прибора.

j

ю

о

со

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя за счет исключения влияния синхронных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий звукопро- вод, выполненный из магнитострикционно- го материала, два демпфера, установленных на концах звукопровода, усилитель-формирователь импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопрово- де катушку возбуждения с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль звукопровода приемную катушку с постоянным магнитом, подключенный к выходу последней усилитель-формирователь приемных сигналов, последовательно соединенные генератор импульсов, линию задержки, коммутатор, вторую линию задержки и второй коммутатор, выход которого подключен к первому входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения, подключенные к выходу первой линии задержки последовательно соединенные третий коммутатор, третью линию задержки и четвертый комму- татог, выход которого подключен к второму входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения, последовательно соединенные генератор опорной частоты, счетчик импульсов и блок памяти, RS-триггер, первый и второй элементы И и четвертую линию зэлержки, выход генератора импульсов подключен к R-входу RS-триггерз, выход усилителя-формирователя приемных сигналов подключен к S-входу RS-триггера и входу четвертой линии задержки, выход которой подключен к информационным входам перчого и третьего коммутаторов и первым входам первого и второго элементов И, а вторые выходы второго и четвертого коммутаторов подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И, введены и последовательно соединены датчик случайных чисел с запоминающим регистром и мультиплексором, подключен1- ными к выходу первой линии задержки, по- следовательно соединенные пятый коммутатор, пятая линия задержки, шестой коммутатор, третий элемент И, элемент ИЛИ и шестая линия задержки, выход которой подключен к входу сброса счетчика, и подключенные к выходу первой линии задержки последовательно соединенные седьмой коммутатор, седьмая линия задержки, восьмой коммутатор и четвертый элемент И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому

входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу блока памяти, выход четвертой линии задержки подключен к информационным входам пятого и седьмого коммутаторов, четыре выхода мультиплексора подключены к третьим входам соответственно первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого коммутаторов, выход

RS-триггера подключен к управляющему входу запоминающего регистра, выход генератора импульсов подключен к четвертым входам всех коммутаторов, выходы шестого и восьмого коммутаторов подключены соответственно к третьему и четвертому входам усилителя-формирователя импульсов возбуждения, выход первой линии задержки подключен к пятым входам первого, третьего, пятого и седьмого коммутаторов, а выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2 - временные диаграммы сигналов; на фиг.З - пример построения коммутатора.

Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений содержит зву- копровод 1 из магнитострикционного

материала, два демпфера 2, установленных на концах звукопровода 1, усилитель-формирователь 3 импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопроводе 1 катушку 4

возбуждения с постоянным магнитом 5, установленную на звукопроводе 1 с возможностью перемещения вдоль звукопровода 1 приемную катушку б с постоянным магнитом 7, подключенный к выходу последней

усилитель-формирователь 8 приемных сигналов, последовательно соединенные генератор 9 импульсов, линию 10 задержки, коммутатор 11. вторую линию 12 задержки и второй- коммутатор 13, выход которого

подключен к первому входу усилителя-формирователя 3 импульсов возбуждения, подключенные к выходу первой линии 10 задержки последовательно соединенные третий коммутатор 14, третью линию 15 задержки и четвертый коммутатор 16, выход которого подключен к второму входу усилителя-формирователя 3 импульсов возбуждения, последовательно соединенные генератор 17 опорной частоты, счетчик 18

импульсов и блок 19 памяти, RS-триггер 20, первый 21 и второй 22 элементы Л и четвертую линию 23 задержки, выход генератора 9 импульсов подключен к R-входу RS-триггерз 20, выход усилителя-формирователя 8

приемных сигналов подключен к S-входу

RS-триггера 20 и входу четвертой линии 23 задержки, выход которой подключен к информационным входам первого 11 и третьего 14 коммутаторов и первым входам первого 21 и второго 22 элементов И соответственно, а вторые выходы второго 13 и четвертого 16 коммутаторов соответственно подключены к вторым входам первого 21 и второго 22 элементов И соответственно, а также последовательно соединенные датчик 24 случайных чисел, запоминающий регистр 25 и мультиплексор 26, подключенные к выходу первой линии 10 задержки после- довательно соединенные пя гый коммутатор 27, пятую линию 28 задержки, шестой коммутатор 29, третий элемент И 30, элемент ИЛИ 31 и шестую линию 32 задержки, выход которой подключен к выходу сброса счетчика 18, и подключенные к выходу первой линии 10 задержки последовательно соединенные седьмой коммутатор 33, седьмую линию 34 задержки и восьмой коммутатор 35, выходы первого 21 и второго 22 элементов И соответственно подключены к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ 31, выход которого подключен к управляющему входу блока 19 памяти, выход четвертой линии 23 задержки подключен к информационным входам пятого 27 и седьмого 33 коммутаторов соответственно, четыре выхода мультиплексора 26 подключены к третьим входам соответственно первого 11 и второго 13, третьего 14 и четвертого 16, пятого 27 и шестого 29, седьмого 33 и восьмого 35 коммутаторов, выход RS-триггера 20 подключен к управляющему входу запоминающего регистра 25, выход генератора 9 импульсов подключен к четвертым входам всех коммутаторов, выходы шестого 29 и восьмого 35 коммутаторов подключены соответственно к третьему и четвертому входам усилителя-формирователя 3 импульсов возбуждения, выход пер-- вой линии 10 задержки подключен к пятым входам первого 11, третьего 14, пятого 27 и седьмого 33 коммутаторов, а выходы первого 21 и второго 22 элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ 31. Коммутаторы 11, 13, 14, 16, 28, 29, 33, 35 могут быть реализованы, например, по схеме, показанной на фиг.З. RS-триггер 20, счетчик 18, элементы И 21, 22, 30, 36, элемент ИЛИ 31, запоминающие регистры 19 и 25 могут быть реализованы на известных интегральных микросхе- мах,датчик 24 случайных чисел может быть, реализован на микросхеме, входящей в устройство калькулятора МК-61 (Электроника). Преобразователь работает следующим образом.

При включении генератора 9 он форми рует импульс (фиг.2, эпюра а), идущий на R-вход RS-триггера 20 и устанавливающий его в состояние логического О. Одногро 5 менно этот импульс поступает на управляющие (R) входы коммутаторов 11. 13, 14, 16, 27, 29, 33 и 35, устанавливая их в состояние, когда ни одна цепь не скоммутированэ. Импульс с генератора 9 поступает на вход дзт- 10 чика 24 случайных чисел, запуская его на . формирование числа. Сформировав число, датчик 24 отправляет его на запись в запоминающий регистр 25 и далее на входы мультиплексора 26. В это время последний 15 формирует импульс на любом из своих четырех выходов, отправляя его на управляющие входы соответствующей пары коммутаторов (а данном примере на входы Y коммутаторов 14 и 16). При этом коммутатор 14 соеди- 0 няетсясигнальнымвходом

(информационным) с выходом линии 10 задержки, а первый выход коммутатора 16 соединяется с входом усилителя-Формирователя 3 импульсов возбуждения. В это вре- 5 мя импульс, шедший с генератора 9 и задерживающийся на линии 10 задержки (фиг.2, эпюра б), поступает на третий вход усилителя-формирователя 3 и на информационные входы коммутаторов 11,14, 27 и 33. 0 Но в данном случае только коммутатор 14 пропускает импульс на вход линии 15 задержки ма время т.. Остальные коммутаторы импульса не пропускают. На вход усилителя-формирователя 3 поступают два импуль- 5 са: с выхода линии 10 задержки и с первого выхода коммутатора 16. Они отличаются один от другого на время t2. При прохождении импульсов под магнитом 5 по катушке 4 в звукопроводе 1 возникают два аналогич- 0 ных механических импульса. Через время в катушке 6 возникают два импульса тока (фиг.2, эпюра д), которые пройдя на S-вход RS-триггера 20, устанавливают его в состояние логической 1. RS-триггер 20 5 формирует импульс, который попадает на управляющий вход регистра 25 памяти. При этом последний отправляет на входы мультиплексора 26 число, которое он записал с датчика 24 случайных чисел. , 0 Мультиплексор 26 опять формирует импульс на одном из четырех выходов так, что управляющий импульс поступает к управляющим входам коммутаторов 14 и 16, при этом коммутатор 14 отключается от выхода 5 линии 19 задержки и подключается к выходу линии 23 задержки, а коммутатор 16 переключается с первого выхода на второй, т.е. подключается к второму входу элемента И 22. Два импульса, идущих с усилителя-формирователя 8 через линию 23 задержки, поступают на вход коммутатора 14, первые входы всех элементов И, четвертые входы коммутаторов 11, 27 и 33 отключены от выхода линии 23 задержки. Коммутатор 14 пропускает оба импульса, задержав их на время 12 на линии 15 задержки, которые через коммутатор 16 проходят на второй - вход элемента И 22 (фиг.2, эпюра е). причем первый импульс поступившей пачки задержан на время т.2 и совпадает с вторым импульсом пачки, пришедшей с линии 23 задержки. В этом случае элемент И 22 отправляет импульс на вход элемента ИЛ И 31. Элементы И 21, 30 и 36 импульса на вход элемента ИЛИ 31 не отправляют. При наличии хотя бы одного сигнала на входе элемент ИЛИ 31 формирует импульс, идущий на управляющий вход элемента 19 памяти и через линию 32 задержки на управляющий вход счетчика 18 импульсов. По команде регистр 19 копирует число, накопившееся в счетчике 18 с момента начала преобразований (с момента поступления импульса с выхода линии 10 задержки на третий вход усилителя-формирователя 3). Это число пропорционально измеряемому перемещению. Посту вший импульс с линии 32 задержки (на время, меньшее периода следования импульсов с генератора 17), сбрасывает накопившееся число в счетчике 18.

Цикл преобразования закончен и может повторяться сначала при поступлении тактового импульса с генератора 9.

Преимущество преобразователя заключается в том, что импульс помехи но считывается, так как последний с очень малой вероятностью может следовать в пачке с интервалом ti, t.... Времена задержки ti, т., гз, t4 выбираются из ряда простых чисел (1, 3, 5, 7...) для исключения влияния синхронных помех и их гармоник. Код на запоминающем регистре постоянно меняется при изменении перемещения X.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить помехоустойчивость преобразования за счет снижения влияния синхронных помех.

Формула изобретения Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений, содержащий, звуколровод, выполненный из магнито- стрикционного материала, два демпфера, установленных на концах ззукопровода, усилитель-формирователь импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопроводе катушку возбуждения с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль звукопровода приемную катушку с постоянным магнитом, подключенный к выходу последней усилитель-формирователь приемных сигналов, последовательно соединенные генератор импульсов, линию

задержки, коммутатор, вторую линию задержки и второй коммутатор, выход которого подключен к первому входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения, подключенные к выходу первой

0 линии задержки последовательно соединенные третий коммутатор, третью линию задержки и четвертый коммутатор, выход которого подключен к вторрму входу усилителя-формирователя импульсов возбужде5 имя, последовательно соединенные генератор опорной частоты, счетчик импульсов и блок помята, RS-триггор, первый и второй элементы И и четвертую линию задержки, выход генератора импупьсов

0 подключен к R-входу RS-триггера. выход усилителя-формирователя приемных сигналов подключен к S-входу RS-триггера и к входу четвертой линии задержки, выход которой подключен к информационным вхо5 дам первого и третьего коммутаторов и к первым входам первого и второго элементов И, а вторые выходы второго и четвертого коммутаторов подключены к вторым входам соответственно первого и второго элемеч0 тов И, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, он снабжен последовательно соединенными датчиком случайных чисел, запоминающим регистром и мультиплексором, подключен5 ными к выходу первой линии задержки, последовательно соединенными пятым коммутатором, пятой линией задержки, шестым коммутатором, третьим элементом И, элементом ИЛИ и шестой линией задержки,

0 выход которой подключен к входу сброса счетчика, и подключенными к выходу первом линии задержки последовательно соединенными седьмым коммутатором, седьмой линией задержки, восьмым комму5 татором и четвертым элементом И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов 14 подключены соответственно к третьему и четвертому входам элемента

0 ИЛИ. выход которого подключен к управляющему входу блока памяти, выход четвертой линии задержки подключен, к информационным входам пятого и седьмого коммутаторов, четыре выхода мультиплек5 сора подключены к третьим входам соответственно первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого коммутаторов, выход RS-триггера подключен к управляющему входу запоминающего регистра, зыход генератора импульсов подключен к четвертым входам всехвой линии задержки подключен к пятым вхокомутаторов, выходы шестого и восьмо-дам первого, третьего, пятого и седьмого

го компараторов подключены соот-компараторов, а выходы первого и второго

ветственно к третьему и четвертомуэлементов И подключены соответственно к входам усилителя-формирователя 5 третьему и четвертому входам элемента

импульсов возбуждения, выход пер-ИЛИ.

2 .. тез .

йиг.1

И

УН

Адр.

Вход

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, преобразующим механические перемещения в цифровой код. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя за счет исключения влияния синхронных помех. В устройстве осуществляется измерение расстояния между акустическими излучателем и приемником, расположенными на эвукопроводе, по времени прохождения сдвоенных акустических импульсов, разделенных случайным интервалом времени, который задается генератором случайных чисел. Принятые сигналы выделяются на фоне помех с помощью схем совпадения. 3 ил. (Л С

Фиг.З