Измерительный преобразователь перемещений Советский патент 1979 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться, в частности, для измерения и индикации линейных или угловых перемещений. Известное устройство для измерения угловы перемещений содержит фазовращатель, выполненный в виде сельсина с одноразной роторной и многофазной статорной обмотками 1. При работе сельсина в комплекте с реечнб-шестеренчатым механизмом обеспечивается измерение линейных перемещений. Точность устройства ограничена точностыб изготовления сельсина и зависит от кинематической погреишости реечно-щестеренчатого механизма. Наиболее близок к предлагаемому изобретению измерительный преобразователь перемеще ний, содержащий фазовращатель, два формирователя импульсов, входы которых соединены соответственно с задатчиком опорного сигнала и выходом фазовращателя, блок сравнения, к входам которого присоединены выходы формирователей, импульсов и фазометр (2. С помощью фазовращателя измеренное перемещение преобразуется во временной фазовый сдвиг выходного сигнала относительно опорного. Этот временный сдвиг измеряется фазометром, например, путем заполнения измеренного временного интервала счетными импульсами, число которых подсчитьшается счетчиком. Если измерительный преобразователь установлен, на начальном звене кинематической цепи, например на ходовом винте/станка, то перемещение конечного звена кинематической цепи, например щлифовальной бабки круглопшифовального станка, оказывается смещенным относительно заданного или индуцируемого положения на величину кинематической погрешности цепи. Таким образом, известный Измерительный преобразователь перемещений имеет ограниченную точность, обусловленную ограничетгой точностью изготовления фазовращателя и кинематической погрешностью цепи, в состав которой входит фазовращатель. Цель изобретения - повышение точности. Это достигается тем, что преобразователь снабжен фильтром нижних частот, вход которого подключен к выходу блока сравнения, п пороговыми элементами, подключенными своими входами к выходу фильтра нижних частот, п фазосдвигающими блоками, п управляемыми ключами и дешифратором, включенными между выходами пороговых элементов и управляющими входами ключей, фазосдвигающие блоки и ключи соединены последовательно и подключены между выходом фазовращателя и первым входом фазометра, второй вход которого присоединен к задатчику опорного сигнала. На фиг. 1 дана структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграмма задания уровней сравнения пороговых элементов; на фиг. 3 кривые изменения кинематической погрешности в функции угла поворота (а, - нескомпенсированная, б - скомпенсированная погрешности). Измерительный преобразоват(гль содержит фазовращатель 1, например сельсин, формирователи 2 и 3 импульсов, формируемых в момент прохождения через нуль опорного сигнала и выходного сигнала фазовращателя соответственно блок 4 сравнения временного положения сформированных импульсов, фильтр 5 нижних частот, пороговые элементы 6-1 - 6-п, дешифратор 7, фазосдвигающие блоки 8-1 - 8-п, управляемые ключи 9- 9-п, фазометр 10 и задатчики 11-1 - 11-п эталонных напряжений, определяющих уровни срабатывания.соответствующи пороговых элементов. Задатчик опорного сигнала Отдельной позицией не показан, так как в дан ном случае в качестве опорного сигнала используется напряжение питания одной из фаз статора сельсина. Измерительный преобразователь работает следующим образом. Напряжение, снимаемое с выхода фазовращателя (в данном случае - с обмотки ротора сель сина) сдвигается по фазе относительно опорного с,игнала (в данном случае - относительно напряжения питания одной из фаз обмотки статора сельсина) на величину, пропорциональную углу в поворота ротора фазовращател1я. Фазовый сдвиг указанных напряжений, преобразованных формирователями 2 и 3 в импульсы В моменты перехода этих напряжений через нуль от отрицательных значений к положительным, определяется с помоидью блока 4 сравнения, который может быть вьшолнен, например, в виде триггера с раздельными входами. Импульс с выхода формирователя 2 импульсов устанавливает триггер в состояние 1, а импульс с формирователя 3 импульсов возвращает его в первоначальное (нулевое) состояние. Таким образом на выходе триггера формируется последовательность импуль сов, частота которых равна частоте напряжения питания фазовращателя, а длительность - пропорциональна углу в поворота его ротора. Фильтр 5 нижних частот выделяет из этой последовательности импульсов постоянную составляющую напряжения, пропорциональную углу в поворота ротора и сравниваемую при посредстве пороговых элементов 6-1 - 6-п с заданными эталонными напряжениями, соответствующими определенным углам поворота рютора фазовра- щателя 1 (см. фиг. 2). Если напряжение на выходе фильтра 5 меньше эталонного, то на выходе соответствующего порогового элемента формируется сигнал логического О, если Лее это напряжение превышает эталонный уровень срабатывания соответствующего порогового элемента, то на выходе этого элемента формируется сигнал логической 1. Логические сигналы с выходов пороговых элементов 6 поступают на входы дешифратора 7. Каждая выходная шина дешифратора управляет своим ключом, подключенным между выходом соответствующего фазосдвйгающего блока 8-1 - 8-п и первым входом фазометра. Фазосдвигающие блоки настроены предварительно на заданную величину кинематической погрешности цепи, соответствующую определенному углу поворота ротора фазовращателя и определенную каким-либо известным способом заранее (фиг. 3 кривая а). . Задание параметров компенсируемой кривой кинематической погрешности обеспечивается: по оси ординат - выбором величины фазовой задержки, создаваемой блоками 8- - 8-п, а по оси абсцисс - выбором уровня эталонного напряжения, соответствующего эадатчика 11-1 11-п. Выходное напряжение фазовращателя поступает через фазосдвигающие блоки 8-1 - 8-п, коммутируемые ключами 9-1 - 9-п, на первый вход фазометра 10, на второй вход которого поступает опорный сигнал. Фазометр обеспечнвает . индикацию измеренного углового перемещения при скомпенсированной с определенной точностью кинематической погрешности. Кривая б скомпенсированной кинематической погрешности при компенсации ее в десяти точках (число точек может быть любым). Показано на фиг. 3. Таким образом, благодаря компенсации кинематической погрешности цепи, в состав кото: рой входит фазовращатель, повыщается точность измерительного преобразователя линейных или угловых перемещений. Формула изобретения Измерительный преобразователь перемещений, содержащий фазовращатель, два формирователя импульсов, входы которых соединены соответственно с задатчиком опорного сигнала и выходом фазовращателя, блок сравнения, к входам которого присоединены выходы формирователей импульсов, и фазометр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, преобразователь снабжен фильтром нижних частот, вход которого подключен к выходу блока сравнения, п-пороговыми элементами, подключенными своими входами к выходу филь- to тра нижних частот, п-фазосдвигающими блоками,, поправляемыми ключами и дешифратором, включенным между выходами пороговых эле693j 36 ментов и управляющими входами ключей, фазосдвигающие блоки и ключи соединены последовательно и подключены между выходом фазовращателя и первым входом фазометра, второй вход которого присоединен к задатчику опорного сигнала, Источники ннформащ1и, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N , кл. G 08 С 9/00, 1974. 2.Преснухин Л. Н; Фотоэлектрические преобразователи информащ1и.-М.: Маипшостроение 1974, с. 228-229, рис. 116а (прототип).

9 6j %

270

9б т

в„ 360

Puz.2