Устройство для измерения перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в устройствах для измерения перемещения, в которых первичный измерительный преобразователь имеет амплитудно-модулированный выходной сигнал в виде постоянного или переменного напряжения.

Известно устройство для измерения перемещения, содержащее регистратор и индуктивный датчик, включгиощий о&мотку возбуждения, сердечник, шток и две измерительные обмотки 1.

Недостатком устройства является невозможность его использования в информационно-измерительных системах, где необходимо осуществлять функции -контроля признаков движения, остановки и перехода штока преобразовател через нулевое положение.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее индуктивный датчик с сердечником, размещенными на нем обмотками возбуждения, тремя измерительными обмотками, штоком, двумя рычаГс1МИ, первый из которых кинематически связывает со штоком две измерительные обмотки,а второй - третью

измерительную обмотку, блок математической обработки результатовизмерений, подключенный к.выходам измерительных обмоток датчика, и ре- гистратор, подключенный к выходу блока математической обработки результатов измерений.2.

Недостатком известного устройства является то, что при его исполь-

10 зовании в информацивнно-измерительных системах для осуществления одновременно с измерением функций контроля признаков движения и перехода штока через .условное нулевое поло15жение необходимо проводить дополнительную математическую обработку результатов измерения, что требует дополнительных затрат машинного времени и усложняет математическую об20работку результатов измерения. Указанный недостаток сужает функциональные возможности устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей

25 устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено согласующим каскадом, двумя блоками выборки-хранения, дифференциальным усилителем, , формирователем признаков движение30остановка , распределителем импуль сов, управляемым генератором, детек тором нуля, фазовым детектором, фор мирователем сигнала перехода через нуль, выход одной из измерительных обмоток через согласующий каскад подключен к входам первого и второг блоков выборки-хранения, выходы кот рых через дифференциальный усилител подключены к входу формирователя признаков движение-остановка , выход согласующего каскада подключе через детектор нуля к входу упрлвля емого генератора импульсов,и первому входу фазового детектора, выход управляемого генератора соединен с входом распределителя импульсов, вы ходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго блоков выборки-хранения, второй вход фазового детектора подключен к выходу обмотки возбуждения а выходы фазового детектора подключены к входам формирователя перехода через нуль. ,.. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы устройств Устройство состоит из и-ндуктивного датчика 1, включающего сердечник 2, обмотку 3 возбуждения, шток 4, измерительные обмотки 5-7, рычаги 8 и 9., первый из которых кинематичес ки связывает со штоком обмотки -5 и 6 второй - обмотку 7. Измерительные обмотки 5-7 датчика подключены к бло ку 10 математической обработки результатов измерений, выход которого связан с регистратором выходу измерительной обмотки 6 датчика 1 ,подключе:н согласующий каскад 12 через блоки 13 и 14 выборки-хранения и дифференциальный усилитель 15, под ключенный к формирователю 16 признаков движение-остановка, К управляющим входам блоков 13 и 14 выборки-хранения подключен распределитель 17 импульсов через управляемый генератор 18 и детектор 19 нуля, соединенный с выходом созгласующего каскада 12. Фазовый детектор 20 подключен к выходам обмотки 3 возбуждения датчика 1 и управляемого генератора 18. Выход фазового детектора 20 соединен формирователем 21 перехода через нуль. Устройство работает следующим образом, В индуктивном датчике 1. при перемещении штока 4 изменяется взаимоиндукция между измерительными обмотками 5-7 и обмоткой 3 возбуждения, . При перемещении измерительных обмоток с определенной скоростью из край него левого положения в крайнее правое ЭДС, индуцированная в них/ изменяется в соответствии с диаграммой 22 (фиг,2), При переходе измерительных обмоток через условное положение ЭДС, наводимая в обмотках, изменяет свою фазу на 180°. Выходные сигналы с измерительных обмоток 5-7 поступа,ют в блок 10 математической обработ.ки, и после коррекции погрешности результат измерения выводится на регистратор 11,Выходной сигнсШ с измерительной обмотки б в виде амплитудно-модулированного переменного тока поступает на вход согласующего каскада 12,,с выхода которого сигнаш подается на вход блоков 13 и 14 выборки-хранения. Блок 13 выборки-хранения измеряет положительную амплитуду переменного .напряжения, поступающего с измерительной обмотки, а блок 14 выборки-хранения производит измерение и запоминание величины следующей или любой другой амплитуды напряжения с датчика перемещений, Результат двух последовательных измерений поступает на дифференциальный усилитель 15, . Напряжения на выхода блоков выборки-хранения 13 и 14 показаны на диаграммах 27 и 28 (фиг, 2), на выходе дифференциального усилителя 15 на диаграмме 29, причем если первая выбранная амплитуда больше второй, то на выходе разностного усилителя сохраняется положительный уровень напряжения, если первая выбранная амплитуда меньше второй, то уровень напряжения становится отрицательным, И в первом и во втором случае имеет место движение штока. При наличии на выходе усилителя 15 нуля, что соответствует равенству двух последовательно выбранных амплитудных значений выходного сигнала, шток.неподвижен. Указанные признаки с помощью формирователя 16 преобразуются в соответствующие сигналы или код и вы- . даются на выход. Управление работой блоков 13 и 14 осуществляется следующим образом. Сигнал с выхода детектора 19 нуля в виде прямоугольных имп5льсов длительностью в полпериода выходного напряжения датчика 1 поступаетна управляемый генератор 1В, Импульсы на управляющем входе генератора 18 имеют вид, соответствующий диаграмме 23(фиг,). На выходе генератора с той.же частотой , но длительностью, равной четверти периода, появляются импульсы соответствующие диаграмме 24(фиг, 2). Указанные импульсы выделяются распределителем 17 импульсов и каждый пятый импульс управляемого генератора открывает вход соответ- . ствующего блока выборки-хранения (диаграммы 25 и 26, фиг, 2), При использовании потенциометрического датчика, имеющего выходной сигнал в виде уровня постоянного напряжения , время между двумя последовательными выборками задается управляемым генератором, на управляющий вход которого подается от постороннего управляющего устройства постоянное напряжение, необходимое для обеспечения заданной разрешающей способности контроля признаков движения При работе с преобразователями, у ко.торых фаза выходного напряжения изменяется на IbO при переходе через условное нулевое положение (диаграмма 22, фиг. 2) с обмотки 2 возбуждения и после формирования к виду, соответствующему (диаграмме 30, фиг.2) сигнал датчика 1 подается на один из входов фазового детектора 20, на. другой вход которого поступает напряжение с выхода детектора 19 нуля (диаграмма 23, фиг. 2). Частоты указанных напряжений равны, а фазы изменяются относительно друг друга на 180 в момент перехода штока через условное нулевое положение, при этом на одном из выходов фазового детектора 20 сигнал меняется от уровня логической единицы до уровня логического нуля (диаграмма 31, фиг. 2). На другом выходе сигнал меняется от. уровня логического нуля до уровня логической единицы. Таким образом, по уровню напряжений на выходах фазового детектора 20 может быть определен также и знак фазы, т.е. место нахождения штока едрава или слева от условного нулевого положения. Формирователь 21 перехода через нуль формирует положительный импульс (диаграмма 32, фиг. 2) в мойент перехода штока через нулевое положение.

Таким образом, устройство позволяет осуществлять следующие функции контроля: контроль движения, остановки и перехода через условное нулевое положение штока преобразователя перемещений, контроль положения штока относительно условного нулевого положения. При этом, за счет использования блоков выборки-хранения, имеется возможность осуществлять, с высокой разрешающей способностью контроль признаков движения для любых типов преобразователей с выходным сигналом в виде уровня постоянного напряжения и амплитуды переменного напряжения.

Формула изобретения Устройство для измерения перемещений, содержащее индуктивный датчик с сердечником, размещенными обмотками возбуждения, тремя измерительными обмотками, штоком, двумя рычагами, первый из которых кинематически Связывает со штоком две измери- ; тельные обмотки, а второй - третью измерительную обмотку, блок матема0тической обработки результатов измерений, подключенный к выходам измерительных обмоток датчика, и регистратор, подключенный к выходу блЬка математической обработки результатов

5 измерений, отличающееся тем, что, с целью расширения функ- . циональных возможностей, устройство, снабжено согласующим каскадом, двумя блоками выборки-хранения, дифференциальным усилителем, формировате0лем признаков движение-остановка .распределителем импульсов, управляемом генератором, детектором нуля, фазовым детектором, формирователем

5 сигнала перехода через нуль, выход одной из измерительных обмоток через согласующий каскад подключен к входам первого и второго блоков выборки-хранения, выходы которых через дифференциальный усилитель подключены

0 к входу формирователя признаков двиг жение-остановка, выход согласующего каскада подк.лючен через детектор нуля к входу управляемого генератора импульсов и первому входу фазового

5 детектора, выход управляемого генератора соединен с входом распределителя импульсов, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго блоков вы0бор и-хранения, второй вход фазового детектора подключен к выходу обмот- ки возбуждения, а выходы фазового детектора подключены к входам формирователя перехода через нуль.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин.. М., Энергия, 1966, с. 86-88..

2.Авторское свидетельство СССР

0 257032, кл. G 01 В 7/00, 1968 (прототип).

,

фиг. f