ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1973 года по МПК H03M1/50 

1

Устройство относится к системе aetolviaTHческого контроля и регулирования.

Известны цифровые датчики линейных перемещений, содержащие механический резонатор, соединенный с генератором возбуждения, бесконтактный измерительный элемент, выполненный в виде Последовательно расположенных осветителя, диафрагмы и фотоприемника, к выходу которого подключен усилитель, и реверсивный счетчик.

Предлагаемое устройство отличается тем, что В нем установлены умножитель частоты и логические элементы совпадения, лричем один из входов каждого логического элемента соединен с выходом бесконтактного измерительного элемента, другой вход - с одними выходами генератора возбуждения, другие два выхода генератора через умножитель частоты связаны со счетным входом реверсивного счетчика, а входы управления счетч.ика- с выходами логических элементов.

Такое выполнение позволяет повысить точность и надежность работы устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема датчика; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу устройства.

Датчик содержит механический резонатор 1, генератор 2 возбуждения, осветитель 3, диафрагму 4, фотоприемник 5, усилитель 6, логические элементы 7 совпадений, реверсивный счетчик 8, умножитель 9 частоты.

Механический резонатор выполнен в виде струны или камертона, подключенного к автогенератору возбуждения, предназначенного для генерирования периодического электрического сигнала, вызывающего синхронные механические колебания резонатора (магнитная система на рисунке для простоты не показана). Резонатор помещен перпендикулярно световому потоку, создаваемому осветителем 3 и диафрагмой 4. В исходном положении оптическая система (не показанная для простоты на чертеже) проектирует изображение диафрагмы 4 на поверхность резонатора, который перекрывает оптическую связь осветителя и фотоприемника 5. Диафрагма механически связана с входом датчика, на который лоступает измеряемое перемещение X, направленное

перпендикулярно положению равновесия струны. Выход фотоприемника через усилитель 6 соединен с входами логических элементов 7 совпадения, а вторые входы этих элементов- с выходами управления генератора 2. На выходах управления генератора при его работе присутствуют сигналы прямоугольной формы, синхронные с напряжением на входе .иозбуждения генератора, при этом длительность сигналов управления однозначно определяют

прямой и обратный ход напряжения возбуждения. Прямым ходом при этом считается восходящий участок напряжения возбуждения между точками экстремумов, а обратным ходом - нисходящий, падающий участок этого напряжения. Выходы логических элементов Ьоедииены с входами управления цифрового измерителя - реверсивного счетчика 8.

Реверсивный счетчик предусмотрен для сложения и вычитания счетных импульсов частотой /о, поступающих на его счетный вход, соединенный с выходом умножителя 9 частоты, вход которого связан с выходом генератора 2.

Работает предлагаемый датчик следующим образом.

При работе автогенератора, образованного резонатором 1 и генератором 2, резонатор приводится в колебательное движение, описываемое выражением

Ху : Х Sin - t,

где Хт, т - амплитуда и лериод колебаний соответственно.

Струна резонатора периодически открывает и перекрывает оптическую связь осветителя 3 и фотоприемника 5. При этом на выходе усилителя 6 фотоприемнИКа формируются отсчетные имлульсы, например, в моменты перекрытия светового потока изображения диафрагмы телом струны. Под действием измеряемого перемещения диафрагма смещается на величину X. Разность временных интервалов t и tz между отсчетными импульсами (см. фиг. 2), формируемыми за один период колебания струны резонатора, равна

. - 4 - (Y ± 2) - (т ± 2) ± Величина Л определяется из равенства

.т- t.

откуда

М - arcsin -- 271Х

Отсчетные имлульсы с усилителя распределяются сигналами управления с генератора с помощью логических элементов так, что импульсы, формируемые при прямом ходе струны резонатора, подаются на вход сложения счетчика, переводя его в режим суммирования

импульсов с умножителя частоты, который уможает в п раз частоту напряжения возбуждения.

В связи с этим /0 - Импульсы, формируе р

мые фотоприемииком и усилителем во -время обратного хода струны резонатора, лоступают на вход вычитания счетчика, переводя его в режим .вычитания импульсов о. Остаток ДЛ, фиксируемый в счетчике в конце каждого лериода измерения, равен

ДЛ fо (А - 4) ± arcsin

тоА„,

2п. X

- arcsin - х„,

откуда

.

Величины Хт, п известны заранее, поэтому остаток кода АЛ в реверсивном счетчике однозначно опред-еляет величину и знак цифрового эквивалента измеряемого перемещения X.

Формирование счетных импульсов непосредственно из сигнала возбуждения устраняет погрешность измерения, вызываемую нестабильностью частоты колебаний струны резонатора.

Предмет изобретения

Цифровой датчик линейных леремещений, содержащий механический резонатор, соединенный с генератором возбуждения, бесконтактный измерительный элемент, .выполненный в виде последовательно расположенных осветителя, диафрагмы и фотоприемника, к выходу которого подключен усилитель, и реверсивный счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы устройства, в нем установлены умножитель частоты и логические элементы совпадения, причем один из входов каждого логического элемента соединен с выходом бесконтактного измерительного элемента, а другой вход соединен с одними выходами генератора возбуждения, другие выходы которого через умножитель частоты соединены со счетным

входом реверсивного счетчика, входы управления .которого соединены с выходами логических элементов.

Фиг /

//г. 2