Магнитоиндукционный датчик скорости Советский патент 1982 года по МПК G01P3/481 

(5) МАГНИТОИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ

Изобретение относится к измерению неэлектрических величин электри ческими методами и может быть использовано для измерения скорости в цифровой форме в автоматике и измерительной технике. Известны цифровые измерители ско рости, содержащие датчик скорости, соединенный, с счетчиком импульсов датчика, а через ключ со счетчиком импульсов эталонной частоты, последовательно соединенные дешифратор , регистр и компаратор, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов и входом дешифратора, а выход со вторым входом ключа, третий вход которого соединен с ген ратором эталонной частоты, и промежуточный выход счетчика импульсов эталонной частоты подключен к управ ляющему входу дешифратора Г1 . Недостатками таких преобразовате лей являются сравнительно низкое быстродействие и малая надежность из-за измерения скорости за один оборот вращения объектива. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является импульснб1й датчик скорости вращения, состоящий из бифилярной намотки, намотанной на магнитопровод, причем обмотка подключена к источнику, постоянного тока и магнитной головки с измерительной обмоткой, установленной с возможностью перемещения относительно магнитопровод а t2 . Недостатком известного датчика является низкая надежность вследствие импульсного представления скорости вращения по амплитудному принципу. Такие датчики при наличии импульсных помех осуществляют ложное срабатывание, т.е. имеют низкую помехозащищенность . Цель изобретения/- повышение надежности и помехозащ1 енности измерения мгновенной скорости перемещения объекта. 398 Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее магнитопровод с бифилярной равномер но намотанной обмоткой, подключенной к источнику питающего напряжения, и устройство съема информации в форме магнитной головки, введены усилитель-ограничитель , усилитель-форми рователь, три цепочки последовательно соединенных одновибраторов, меты ре схемы И, триггер с раздельным входом, две схемы ИЛИ, генератор образцовой частоты, счетчик импульсов, дешифратор и устройство отображения информации, причем выход магнитной головки через усилитель-форми рователь подключен к первым входам первых схем И, вторые входы которых через две цепочки, состоящие из двух последовательно соединенных одновибраторов, подсоединены соответственно к прямому и инверсному выходам усилителя-ограничителя, входам которого подключен к источнику питающего напряжения, .переменного тока, а выходы первых двух схем совпадения подсоединены к раздельным вхо-г дам первой схемы ИЛИ, выход которой подключен к третьей цепочке двух последовательно соединенных одновибраторов, а прямой и инверсный выход триггера подсоединены к первым входам вторых схем И, вторые входы которых связаны с выходом генератора образцовой частоты, а выходы этих схем И подсоединены через вторую схему HjlH ко входу счетчика импульсо выход которого через дешифратор подключен к устройству отображения информации j причем управляющий вход дешифратора и сбросовый вход счетчика импульсов подсоединены соответственно к выходам первого и второго одновибраторов третьей цепочки одновибраторов. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Схе(иа устройства содержит источник переменного тока 1, магнитопрово 2 с бифилярной намоткой в форме меандра, усилитель-ограничитель 3, магнитную головку k, усилитель-форми рователь 5, первые две схемы И 6,7, две цепочки последовательно соединен ных одновибраторов 8,9 и 10,11, триг гер с раздельными входами 12, генера тор образцовой частоты 13 вторые схемы И 1,15, первую схему ИЛИ 16, счетчик 17, дешифратор 18 и устройство отображения информации 19, вторую схему ИЛИ 20 и третью цепочку последовательно соединенных одновибраторов 21 и 22,причем выход источника переменного тока 1 соединен с бифилярной намоткой 2 и усилителем-ограничителем 3- Магнитная головка , перемещающаяся вдоль витков бифилярной намотки, подклю-, чена к усилителю-формирователю 5, выход которого подключен к первым входам двух схем И 6 и 7, вторые входы которых соединены с цепочками двух последовательно соединенных одновибраторов 8,9 и 10,11, входы которых подключены к прямому и инверсному вь1ходу усилителя-ограничителя 3 соответственно. Выходы схем И 6,7 соединены с раздельными входами триггера 12 и параллельно подключены к схеме ИЛИ 20. Выходы триггера 12 (, прямой и инверсный соединены с двумя схемами И Т4, 15, вторые входы которых связаны с генератором образцовой частоты 13. Выходы схем И 1 и 15 через схему ИЛИ 16 поднлючены к счетчику импульсов 17, выход которого соединен через дешифратор 18 к устройству отображения информации 19, а выход схемы ИЛИ 20 связан с цепочкой двух последовательно соединенных одновибраторов 21, 22, выходы которых подключены к сбросовому входу счетчика 17 и к установочному входу дешифратора 18 соответственно. Устройство работает следующим образом. С источника переменного тока 1 напряжение питания подается на информационную линейку с бифилярной намоткой 2 и параллельно к усилителюограничителю 3- При перемещении магнитной головки вдоль витков бифилярной намотки 2 в ней наводится ЭДС, причем за счет выполнения намотки бифилярной напряжение в маг нитной головке меняется на противоположное (± 1 80°С ) через каждый шаг этой намотки. Усилитель-формирователь 5 формирует из синусоидального сигнала с магнитной головки прямо-угольные импульсы соответствующей полярности. Далее эти импульсы поступают на две схемы И 6,7, вторые входы которых засинхронизированы с источником переменного напряжения через усилитель-ограничитель|3, и две цепи последовательно сс5единенных одновибраторов 8,9 и 10,11. При соападении фаз питающего напряжения и напряжения с магнитной головки триггер 12 находится в каком-то из начальном состоянии. При несовпадении фаз этих напряжений срабатывает одна из схем И 6, 7 и перебрасывает триггер 12 в противоположное состояние, т.е. количес во смены фаз напряжения в магнитной головке будет прямо пропорционально перемещению магнитной головки вдоль витков бифилярной намотки. Далее сигнал с прямого и инверсного выходов триггера 12 поступает на схе мы И 1,15.при совпадении Сигналов с триггера и с генератора образцовой частоты 13 импульсы с генератора образцовой частоты 13 будут поступат через схему ИЛИ 1б сборки в счетчик импульсов 17. Они будут подаваться в счетчик импульсов 17 до тех пор, пока не сменится фаза напряжения в магнитной головке. В этом случае скорость перемещения объекта будет измеряться через вторую схему И 15, далее через схему ИЛИ 1б сборки и далее к счетчику импульсов 17. Для синхронизации измерения мгновенной скорости с выходов первых двух схем совпадения 6,7 снимается сигнал и поступает через вторую схему ИЛИ сборки к третьей цепочке двух последовательно соединенных одновибраторов 21,22. Длительность двух после довательно соединенных одновибраторов выбирается меньше длительности импульсов генератора опорной частоты. При смене фазы напряжения в магни ной головке по заднему фронту одной из срабатывающих схем И 6,7 срабатывает схема ИЛИ 20 и затем срабатывает одновибратор 21, разрешающий считывание информации с мгновенной -скорости перемещения объекта, хранимой в счетчике импульсов 17- Разрешающий импульс одновибратора 21 подаетс на управляющий вход дешифратора и ин формация о скорости объекта регистри руется в устройстве отображения информации 19С задержкой, равной длительности импульсов одновибратора 21, срабатывает одновибратор 22 и сбросит счетчик импульсов в нулевое состояние, т.е. устройство будет подготовлено к счету новой пачки импульсов, а именно измерению нового значения мгновенной скорости. Предлагаемое устройство позволяет измерять скорость за длительность импульса, соответствующего постоянной фазе сигнала, т.е. за один шаг информационной линейки, и определяет скорость объекта через частоту смены фаз напряжения, снимаемого с магнитной головки, что позволяет повысить надежность и помехозащищенность измерения мгновенной скорости перемещения объекта. Формула изобретения Магнйтоиндукционный датчик скорости, содержаний магнитопровод с бифилярной равномерно намотанной обмоткой, подключенной к источнику питающего напряхгения, и ycTpovlство съема информации в форме магнитной головки, отличающийся тем, что,с целью повышения надежности измерений и помехозащищенности устройства, в него введены усилительограничитель, усилитель-формирователь , три цепочки последовательно соединенных одновибраторов, четыре схемы И, триггер с раздельным входом, две схемы ИЛИ, генератор -образцовой частоты, счетчик импульсов, дешифратор и устройство отображения информации, причем выход магнитной головки через усилитель-формирователь подключен к первым входам первых схем И, вторые входы которых через две цепочки, сос тоящие из двух последовательно соединенных одновибраторов, подсоединены соответственно к прямому и инверсному выходам усилителя-ограничителя, вход которого подключен к источнику питающего напряжения переменного тока, а выходы первых двух схем совпадения подсоединены к раздельным входам триггера и к двум входам первой схемы ИЛИ, выход которой подключен к третьей цепочки двух последовательно соединенных одновибраторов, а прямой и инверсный выходы триггера подсоединены к первым входам вто рых схем И, вторые входы которых связаны с выходом генератора образцовой частоты, а выходы вторых схем И подключены через вторую схему ИЛИ ко входу счетчика импульсов, выход которого через дешифратор подключен к устройству отображения информации, причем управляющий вход дешифратора и сбросовый вход счетчика импульсов подсоединены соответственно к выхо- дам первого и второго одновибраторов третьей цеггочки одновибраторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе5 1. Авторское свидетельство СССР № 610021, кл. G 01 Р 3/54, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР № 295085, кл. G 01 Р ЗЛ81, 1971.