ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/22 

Изобретение относится к области импульсной техники, а именно к цифровым ибмерителям перемещения, и может быть использован в измерителях величины и скорости сдвижения горных пород, в уровнемерах и других устройствах, основанных на использовании емкостных или индуктивных датчиков.

Известен цифровой измеритель перемещения, содержащий автогенератор с емкостным или индуктивным датчиками, эталонный генератор, вентили, счетчики, схему пуска, линию задержки, триггеры и множительное устройство.

Целью изобретения является повышение быстродействия цифровых измерителей.

Для этого в цифровой измеритель перемещения введены две пары параллельно соединенных венггилей, первые входы которых через первую группу вентилей подключены к автогенератору с емкостным или индуктивным датчиком и к выходу первого триггера, входы которого через схему пуска соединены с выходом множительного устройства, причем входы множительного устройства подключены к выходам второго триггера; входы двух пар параллельно соединенных венггилей через счетчики подключены к первым входам второй группы вентилей, ко входам второго триггера

и к линии задержки, выход которой подключен к третьему триггеру, выход последнего подключен ко вторым входам второй группы вентилей, выходы этих вентилей через четвертый триггер подключены ко вторым входам двух пар параллельно соединенных вентилей.

На чертеже приведена функциовальная схема цифрового измерителя перемещения.

В этой схеме в качестве датчика перемещения используют включенный в автогенератор / емкостный или индуктивный датчики с прямолинейной характеристикой. Автогенератор / при начальном положении датчика настроен

на ту же частоту, что и эталонный генератор 2.

Измерение перемещения выполняют путем получения временных интервалов, пропорциональных разности периодов и меньщему периоду генераторов 1 и 2, ii преобразования этих интервалов в цифровые значения, про(у -т г, ) X

Х(Т2-TI), где /2 и Г - больший и меньший периоды генераторов / и 2.

Указанное произведение пропорционально приращению емкости или индуктивности датчика и, следовательно, пропорционально измеряемому перемещению Например, для емкостного датчика, вызывающего измеиение емкости контура автогенератора на величину АС, имеем (т.-т,) 2г.у1(С ДСГ -rj . где - начальное значение периода автогенератора /. Поскольку при начальном положении датчика частоты автогенератора / и генератора 2 равны, то , и получаем Т + ZiZllL j (Г, - Т,) - 2т.. предложенное устройство работает следующим образом. К моменту начала измерений триггеры 5 и 4 находятся в состоянии, при котором вентили 5, 5 и 7, S открыты. При включении схемы пуска 9 триггер 10 опрокидывается, вентили 11 и 12 открываются и колебания от автогенератора 1 и эталонного генератора 2 начинают поступать на схему, формирующую временные интервалы, пропорциональные TZ-TI и Г.. Схема состоит из счетчиков 13 VI 14 с коэффициентами пересчета N и триггера 3. Па триггере 3 вырабатываются прямоугольные импульсы с длительностями, пропорциональными разности периодов , и периоду эталонного генератора Т. Если предположить, что привыбраином перемещении частота автогенератора / выше частоты эталовного генератора 2, т. е. , то после прохождения колебаний генераторов 1 li 2 выходной импульс наполнений счетчика 3 появится раньще, чем у счетчика М. Импульс наполнения счетчика 13, появляющийся по истечении интервала времени NTi после пуска, опрокидывает триггер 3, а, проходя через вентиль 7, устанавливает триггер 15 в такое состояние, при котором вентиль 16 закрыт, а вентиль 17 открыт. Опрокидывание триггера 3 вызывает запирание вентилей 5 и 6, что приводит к заииранию по входу счетчика 13, тогда как на счетчик 14 через открытый вентиль 17 будут попрежнему поступать колебания генератора 2. Упомянутый выходной импульс счетчика 13, пройдя через линию задержки 18 на триггер 4, опрокинет его, в вентили 7, 8 закрытыми. Счетчик 13, вследствие имевшегося переполнения и запирания оста.нется тустым до тех пор, пока вентиль 5 не откроется из-за обратного переброса триггера 3. Обратный переброс триггера 3 осуществляется импульсом наполнения счетчика 14. Этот переброс осуществится по истечении интернала времени NTz после пуска, т. е. по истечении интервала времени N(T2-Ti) после опрокидывания триггера 3. Возвращение триггера в первоначальное состояние вызовет отпирание вентиля 5, при этом счетчик 13, остававшийся перед эти.м пустым, начнет снова наполняться, цикл наполнения счетчиков 13, 14 и перебросов триггера 3 повторится и, таким образом, на выходе триггера 3 периодг1чески будут образовываться импульсы длительностью N() с интервалом между ними, равным NT-i. По заднему фронту переброса триггера 3 в блоке 19 формируется импульс, восстанавливающий триггер 4 в начальное положение, соответствующее отпиранию вентилей 7 и S. При другом знаке перемещения частота автогенератора / будет ниже, чем частота эталонного генератора 2, и положение триггера 5 будет определяться импульсом, прощедшим на вентиль 8 с выхода счетчика 14, прп этом вентиль 17 будет закрыт, а вентиль 16 откроется, так что от триггера 5 теперь будет запираться счетчик 14, а счетчик 13 останется в режиме непрерывного пересчета. Таким образом, на триггере 3, как и в рассмотренном ранее случае, будут вырабатываться импульсы, пропорциональные разности периодов и меньшему периоду. Отметим, что триггер 15 может использоваться в данном измерителе как индикатор знака перемещения. Величина перемещения регистрируется в множительнСдМ устройстве 20. В нем выработанные триггером 3 импульсы используются для выполнения преобразований, обеспечивающих получени1е цифрового представления ве/р У ЛИЧИНЫ, пропорциональной ( Т -) X ). При получении отсчета на схему пуска 9 от множительного устройства 20 подается импульс, вызывающий повторное выполнение измерений. С целью исключения нарушений работы устройства в случае одновременного или почти одновременного поступления двух выходных импульсов со счетчиков 13, 14 (что может иметь место при малых начальных перемещениях, когда частоты автогенератора / и эталонного генератора 2 окажутся очень близкими) между выходами этих счетчиков и остальной частью измерителя, присоедииенной к этим выходам, располагают блоки суммирования по модулю два (не показаны). Эти блоки о5сс;:счивают поступлешие импульсов -со счетчиков 13, 14 только тогда, когда импульсы будут иметь временное разрешение, достаточное для надежного переключения триггеров 3 & 4 и последующих элементов, которыми управляют дан1ные триггеры. Отметим, что, используя счетчики 13, 14 с различными коэффициентами пересчета Л , можно иметь различные значения частоты эталонного генератора 2 HI начальной частоты автогенератора /. Предмет изобретения Цифровой измеритель перемещения, содержащий автогенератор с емкостным или индуктивным датчиком, эталонный генератор, вевтили, счетчики, схему пуска, линию задержки, триггеры, множительное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены две пары параллельно соединенных вентилей, первые входы которых через первую группу вентилей подключены к автогенератору с емкостным или индуктивным датчиком и к выходу первого триггера, входы которого через схему пуска соединены с выходом множительного устройства, причем входы множительного устройства подключемы к выходам второго триггера; выходы двух пар параллельно соединенных вентилей через счетчики подключены к первым входам второй группы вентилей, ко входам второго триггера и к линии задержки, выход которой подключен к третьему триггеру, выход последнего подключен ко вторым входам второй группы вентилей, выходы этих вентилей через четвертый триггер подключены ко вторым входам двух пар параллельно соединенных вентилей.