Преобразователь перемещения в код Советский патент 1979 года по МПК G08C9/04 

(54) ПШОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

. , . Настоящее изобретшие относится к об пасти автоматики И информационно-измери телъной техники и может быть использовано в вычислительных и управляюших системах, в системах контроля, в системах слежения за подвижным объектом, в частности в устройствах преобразующих. механические перемещения в цифровой код. Известны преобразователи перемешения в код, содержащие дискретньге магннтрстрикцконные элементы, магниты, уставов лбннь1е вдоль образующей волновода с распределенными вдоль него обмотками, соедвнешшми с генератором импульсов |lj. Недостатком известных преобрааО вателей является их конструктивная сложность Наиболее близким к изобрётеййю авлн ется дреобразователь, содержащий подвижный магнат, установленный вдоль образующей волновода, с сигнальной обмоткой в распределенной вдоль него обмоткой опроса, соединенной с выходом генераторе импульсов, на концах волновода установлены демпферы, выход генератора ийпул1 сов соединен с входом сброса счетчика, выход сигаальной обмотки подключен к усилителю L2. Недостатками известного преобразователя являются невьгсокое быстродействие и малый диапазон преобразования перемещения.. . ,. Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение диапазона работы преобразователя. Это достигается тем, что в него введен блок селекции импульсов, волновод вьшолнен из немагнитной подложки, на которой установлены дискретные Магнитострикционные элементы, распределенные вдоль образующей волновода, шлход усилителя че)рез ёлок селекции импульсов соединен с входами счетчика. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - петля гистерезиса; на 4й5г. 3 - эпюры напряжений. Преобразователь включает волновод 1 из немагнитного материала в виде ленты.

стержня Или цилиндра. Па Koiijiax .чново да 1 укреплены демпферы 2. С волноводом 1 электромагнитно связана обмотка

3опроса размещения по всей длине перемещений подвижного магнита 4. Магнит

4связан с объектом перемещения. На одном конце волновода 1 вблизи демпфера

2 размешена сигнальная обмотка 5. Ко нец обмотки 3 подключен к генератору 6 импульсов, а конец обмотки 5 к входу услителя 7, выход которого через блок 8 селекции импульсов подключен к входам счетчика 9. К входу сброса счетчика 9 подключен выход генератора 6 импульсов. С волноводом 1 механически жестко свя заны дискретные магнитострикционные элементы 10, с которыми индуктивно связан Магнит 4. Элементы 10 размешены на волноводе 1 с определенным, постоянным шагом. Кроме того, один элемент 10 размещен под. обмоткой 5.

Блок 8 селекции импульсов может быть выполнен по схеме элемента И, при этом обмотка 5 параллельно подключена к входу усилителя 7 и одному из двух входов элемента И, к другому входу которого Подключен вьтход усилителя 7. Выход элемента И подключен к соответствуюшему входу счетчика 9,

Блок 8 селекции импульсов может быть выполнен также на двух диодах, которые разноименными койцами подключены к выходу усилителя 7, а другими конIWMB - к входам счетчика.

Работает преобразователь следующим образом.

Элементы 10 петлю гистерезиса изображенную, на фиг. 2, В исходном состоянии магнитные элементы 10 имеют значения магнитной,индукци рйвное 1де Вте- значение индукции технического насыщения элемента 10.

При записи аналоговой величины значение Bjn в элементе 10, находящимся под магнитом 4 достигает величинь 64 близкой к Втп (см. фиг. 2).

На фиг. 3 представлена временная диаграмма работы преобразователя. На ней обозначено; ,

Ug - диаграмма работы генератора 6 импульсов;

fft - временная диаграмма ультразвукового импульса б , распространяющегося от магнитного элемента 10, ближайшего к обмотке 5;

ОТ элемента 10, следующего за ближайшим к обмотке 5 элементом;.

бу, - временная диаграмма импульса, распространяющегося от наиболее удаленного от обмотки 5 элемента 10; б - временная диаграмма импульса, распространяющегося от элемент(а 10, находящегося под действием смещающего . магнитного поля подвижного

магнита 4.

Us - импульсы на выходе обмотки 5. и - импульсы на выходе усилителя 7. Ug - импульс на управляющем вы-у. ходе блока 8 селекции импульсов. Ug - импульсы на входе сброса

счетчика 9.

В режиме считывания и преобразования в обмотку 3 и на соответствуизший вход счетчика 9 подается импульс (см. фиг. 3, моменты времени if, 1 ) от генератора б, который стирает информацию в счет. чике (фиг. 3, эпюра Us ) и возбуждает магнитное попе Н в обмотке 3 (см. фиг. 2, импульс Hj).

В силу магнитострикционного эффекта под действием поля Нз в элементах 10 будут формироваться импульсы, которые благодаря жесткой механической связи элементов 10 с волноводом 1 будут по нему распространяться (см. фиг. 3, эшрры б, 6z ... п ). Величина 84 была, .выбрана близкой к Втп к как мплитудные значения импульсов пропорциональны ()

Чередование полярности полуволн в импульсе будет зависить от того, изменяется ли индукция в элементе 10 от меньших значений к большим или наоборот. Так например, б элементах, находящихся под действием только поля Hj индукция изменяется от Вр до Вд (фиг. 2) и последовательность полуволн сУ меняется от плюса к минусу.В элементах 10, находящихся под действием полей HJ и Нч(фиг.2) индукция изменяется от Ъц до В г и последовательность чередования полуволн б (фиг. 3, эпюра бт ), будет ме« няться от минуса к плюсу.

Через некоторое время , - где Li5- расстояние Между данным элементом 10 и обмоткой 5, б - импульсы наведут в обмотке 5 в СИЛУ обратного магнитострик- ционного эффектна сигналы счи«. тывания Uf (фиг. 3, эпю{ял Цу , ta U 5 ) чередование полярностей .которых зависит от.чередования полярностей полуволн 6 (фиг. 8, t, tjj). Импульсзы Uy I усиленнЬ1е и нормали зёванные в усилителе 7, имеют вид, пред, ставленный на фиг. 3 эпюрой- Иу.Этк импульсы поступают на вход блока 8 селекции и вход счетчика 9 . Число импульсов, поступающих на счетный вход счётчика 9 определяется числом элементов 10, расположенных между обмоткой 5 и магнитом 4. Блок 8 селекции выдает импульс Uj (см. фиг. З), когда на оба его входа поступают отрика- тельные импульсы Ug и IT сформированные импульсом и , пришедшим от элемента 10, расположеннохх) под магнитом 4. При этом происходит считывание ци(|фового кода, пропорциональнохх расстоянию между магнитом 4 и обмоткой 5 (фиг. 3, Ij ), находящегося в счетчике 9 в данный момент. На ЭТ01Л завершается один цикл считывания аналоговой величины и ее преобразование в цифровой код. При необходимости процесс повторяется подачей импульса Uj в обмотку 3 (фиг. 3, эшора Ug, tg ) Параметры импульса Ug зависят от материала и размеров элементов 10, расстояния от них до магнита 4, материала и длины волновода 1. В случае испотпьзованйя в к ачестве элементов 10 напыленных на алюминиевую подложку (волновод) магнитных пленок из материала с тяжелой . осью намагничива ния, совпадающей с продольной осью волновода, импульсы Ue должны создавать поле с Hj l Oa/jn. Фронты импульса Ue практически могут составлять 1ОО - 200 мсек, которые при 10-вйтковой обмотке 5 и толщине элемента 10 (под обмоткой 5) равной 1-1,5 мкм, позволяют получить сигнал Uj до 0,5-1 мв при быстродействии в 2 раза больше,чем у прототипа. Формула изобретения Преобразователь перемещения в код, содержащий подвижный магнит, установленный вдоль образующей волновода с сигнальной обмоткой и распределенной вдоль его обмоткой опроса, соединенной с выходом генератора импульсов, на концах волновода установлены демпферы, выход ге- нератора импульсов соединен с входом сброса счетчика, выход сигнальной обмотки подключен к усилителю, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения диапазона работы преобразователя, в него введен блок селекции импульсов, волновод выполнен из магнитной подложки, на которой установлены дискрет1аые магннтострикциoHiibie элементы, распределенные вдопь образующей волновода, выход усилителя через блок селекции импульсов соединен с входами счеТчшса. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 395829, кл. G Об F 3/02, 24.12.70. 2.Авторское свидетельство СССР № 262518, кл. G 08 С 9/О4, 1968 .(прототип).

. л

1 2

п

5

t ut.i

i