Устройство для измерения перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для измерения линейных перемещений.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее емкостной датчик с чувствительным и сигнальным элементами и генератор импульсов, причем чувствительные элементы выполнены в виде четырех квадратных токопроводящих пластин, изолированных одна от другой и расположенных в одной плоскости в виде квадрата, сигнальный элемент - пятая токопроводя- щая пластина расположена с зазором параллельно плоскости чувствительных элементов, устройство содержит также последовательно соединенные три счетных триггера, вход первого триггера соединен с выходом генератора импульсов, связанный с источником питания первый одновибра- тор, выход которого подключен ко входам обнуления триггеров, перестраиваемый генератор, две схемы ЗИ-НЕ. первые входы которых соединены с выходом перестраиваемого генератора, вторые входы с выходом первого счетного триггера, третьи входы, соответственно, с прямым и инверсным выходами второго счетного триггера, реверсивный счетчик, два регистра, входы которых подключены к выходам реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами схем ЗИ-НЕ , четыре управляемых ключа, через которые соединены соседние чувствительные элементы емкостного датчика, управляющие входы первого и третьего ключа подключены к инверсному выходу третьего счетного триггера, а управляющие входы второго и четвертого ключа - к Прямому выходу третьего счетного триггера, три управляемых мультиплексора, первые входы первого и второго мультиплексоров соединены с четвертым и вторым чувствительными элементами емкоV|

00

ел со

1го

стного датчика, расположенными по диагонали, вторые входы с третьим чувствитель- ным элементом, управляющие входы двух мультиплексоров соединены с прямым и инверсным выходами второго счетного триггера, а их выходы подключены к входам третьего мультиплексора, управляющий вход которого соединен с ин- в ерснымп ых йШГтретьего счетного триггера, а выхоТг со входом управления перестраиваемого генератора, второй и третий одновибраторы, входы которых подключены к прямому выходу третьего счетного триггера, схему 3-ИЛИ , первый и вторрй входы которой подключены соответственно к выходам второго и третьего одно- вибраторов и к соответствующим входам разрешения записи первого и второго регистров, третий вход схемы. 3-ИЛ И соединен с выходом первого одновибратора, и четвертый одновибратор, вход которого соединен с выходом схемы 3-ИЛИ , а его выход - со входом обнуления реверсивного счетчика.;

Данное устройство является устройством прототипом.

Основными недостатками устройства- прототипа является наличие постоянной составляющей частоты перестраиваемого генератора, появляющаяся за счет разбаланса емкостей.подключаемых к последнему при измерении координат, а также низкие функциональные возможности.

Целью изобретения являются повышение точности измерения, за счетустранения постоянной составляющей частоты пере- ,страиваемого генератора и расширение функциональных возможностей за счет определения наличия сигнального элемента над чувствительными элементами.

Для достижения поставленной цели устройство для измерения перемещений снабжено корректирующей емкостью, один выход которой подключен к первой токо- проводящей пластине чувствительного элемента, а другой заземлен; оно снабжено второй емкостью, схемой сравнения, четвертым триггером и элементом 2И-НЕ, причем один вывод второй емкости подключен ко входу перестраиваемого генератора, а другой заземлен, первый вход схемы сравнения подключен к входной шине счетчика, второй вход подключен к шине кода, выход схемы сравнения подключен к информационному входу четвертого триггера, вход синхронизации последнего подключен к выходу элемента 2И-НЕ, первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам первого и второго счетных триггеров.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения перемещений.

Устройство для измерения перемещений содержит емкостной датчик, чувствительные элементы которого выполнены в виде четырех квадратных токопроводящих пластин 1, 2. 3, 4, изолированных друг от друга и расположенных в одной плоскости в

0 виде квадрата, сигнальный элемент датчика, выполненный в виде токопроводящей пластины 5, расположенной с зазором параллельно пластинам 1, 2, 3, 4, последовательно соединенные генератор 6

5 импульсов, три счетных триггера 7, 8,9, связанный с источником питания первый одно- вибратор 10, выход которого подключен к выходам обнуления триггеров 7, 8, 9, перестраиваемый генератор 11, две схемы 12,13

0 ЗИ-НЕ, первые входы которых соединены с выходом перестраиваемого генератора 11, вторые входы - с выходом счетного триггера 7, третьи входы - соответственно, с инверсным и прямым выходами триггера 8, ревер5 сивный счетчик 14, два регистра 15, 16, входы которых подключены к выходам реверсивного счетчика 14, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с выходами схем 12 и 13

0 ЗИ-НЕ , четыре управляемых ключа 17,18, 19, 20, через которые соединены соседние чувствительные элементы датчика, соответственно пластины 1 и 4, 1 и 2. 2 и 3, 3 и 4, управляющие входы ключей 17 и 19 соеди5 нены с инверсным выходом счетного триггера 9, управляющие входы ключей 18 и 20 соединены с прямым выходом счетного триггера 9, три управляемых мультиплексора 21, 22, 23, первые входы мультиплексо0 ров 21 и 22 подключены соответственно к пластинам 2 и 4, вторые входы мультиплексоров 21 и 22 соединены с пластиной 3 емкостного датчика, управляющие входы мультиплексоров 21, 22, 23, соединены со5 ответственно С прямым и инверсным выходами триггера 8 и инверсным выходом триггера 9, выходы мультиплексоров 21 и 22 подключены к входам мультиплексора 23. выход которого соединен со входом управ0 ления перестраиваемого генератора 11, второй и третий одновибраторы 24 и 25, входы которых подключены к прямому выходу третьего счетного триггера 9, схему 26 3-ИЛИ, первый и второй входы которой под5 ключены соответственно к выходам одно- вибраторов 24 и 25, и одновременно к входам разрешения записи регистров 15 и 16, третий вход схемы 26 3-ИЛИ соединен с выходом первого одновибратора 10, четвертый одновибратор 27. вход которого соединен с выходом схемы 26 3-ИЛИ. а выход - с входом обнуления реверсивного счетчика 14.

Устройство для измерения перемещений также содержит корректирующую ем- кость 28, один конец которой подключен к первой токопроводящей пластине чувствительного элемента, а другой заземлен; вторую емкость 29, схему сравнения 30, четвертый триггер 31, логическую схему 32 и кодовую шину 33, причем у второй емкости 29 один конец подключен ко входу перестраиваемого генератора 11, а другой заземлен: первый вход схемы сравнения кодов 30 подключен к выходной шине счетчи- ка 14, второй подключен к кодовой шине 33, выход схемы сравнения кодов 30 подключен к информационному входу четвертого триггера 31, вход синхронизации последнего подключен к выходу логической схемы 32, первый и второй входы которой подключены соответственно к выходам первого 7 и второго 8 счетных триггеров.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения переме- щений по авт. св. № 1490444, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет устранения постоянной составляющей, оно снабжено корректирующей емкостью, один вывод которой подключен к первой токопроводящей пластине чувствительного элемента, а другой заземлен.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения наличия сигнального элемента над чувствительным элементом, оно снабжено второй емкостью, схемой сравнения четвертым триггером и элементом 2И НЕ, причем один вывод второй емкости подключен к входу перестраиваемого генератора, а другой заземлен, первый вход схемы сравнения подключен к входной шине счетчика, второй вход подключен к шине кода, выход схемы сравнения подключен к информационному входу четвертого триггера, вход синхронизации последнего подключен к выходу элемента 2И НЕ, первый и второй которого подключены соответственно к выходам первого и второго счетных триггеров.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения поступательных механических смешений по двум координатам и определения наличия объекта. Устройство содержит четыретокопроводящие пластины, расположенные в одной плоскости, и сигнальный элемент, образующие систему емкостей и измерительную систему, включающую генератор импульсов, четыре триггера, одновиб- раторы, перестраиваемый генератор, схемы совпадения, реверсивный счетчик, два регистра, ключи, мультиплексоры, схемы 3-ИЛИ, схему сравнения, корректирующую и дополнительную емкости, логическую схему. Определение наличия объекта основано на отличии частот перестраиваемого генератора при наличии и при отсутствии сигнальной пластины над чувствительным элементом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Ё