Устройство для циклического преобразования перемещения в код Советский патент 1982 года по МПК G08C9/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

1

Изобретение относится к системам контроля и преобразования перемещений в электрический сигнал, а именно к устройствам для циклического преобразования углового перемещения в код, .

Известно устройство для циклического преобразования угла поворота вала в код, содержащее два звукопровода, выполненные в виде полуколец, концы которых зажаты в глушителях, ВХОДНОЙ и выходной электроакустические преобразователи и генератор имПУЛ1 СОВ и 11 V

Недостатс к этого Устройства состоит в его сравнительно невысокой точности .

Наиболее близким ксвоему техническому решению к данному является устройство для циклического преобразования углового перемещения в код, содержащее звукопровод в виде кольца, выполненный из магнитострикционного материала, концы которого для устранения отражений зажаты глушителем, датчик циклов, входной электроакустический преобразователь подключенный к выходу усилителя записи, выходной электроакустический преобразователь,связанный с переме-,

щакщимся объектом и подключенный к усилителю считывания, триггер, элементы И и ИЛИ, причем выход усилителя считывания соединен с одним из входов элемента.И, к другому входу которого подключен выход триггера, а выход датчика циклов подключен на вход триггера и на один, из входов элемента ИЛИ, другой вход которого

10 соединен с выходом элемента И, а; выход элемента ИЛИ - с входом усилителя записи t.2.

Однако зто устройство имеет низкие разрешающую способность и точ15ность преобразования при небольших пределах изменения перем цения.

Цель изобретения - повышение точности и разрешающей сп.особности. устройства ;для циклического преобразова20ния углового перемещения в коД.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для цйкличес-. кого преобразования перемещения в код, содержащее звукопровод из маг25нитострикционного материала, концы которого зажаты в глушителе, входной неподвижный и выходной связанный с валом электроакустические преобразователи, подключенные соответст30венно к выходу усилителя записи и к входу усилителя считывания, выход усилителя считывания соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к одному входу элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход датчика циклов, .выход элемента ИЛИ соединен с входом усилителя записи, и триггер, введены второй и третий элементы И, счетчик импульсов в цикле, счетчик выходных импульсов, инвертор, дешифратор, дешифратор и генератор импуль сов , выход датчика циклов подключен jK установочным входам счетчика импул сов в цикле, счетчика выходных импульсов, и к первому входу триггера, выход усилителя считывания соединен с первым входом второго элемента И и с сигнальным входом счетчика числа импульсов в цикле, выход которого соединен с входом дешифратора, (и - 1)-и выход дешифратора соединен с вторым входом первого элемента И и через инвертор - с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к второму входу триггера, выход триггера соединен с первым входом третьего элемента И, к второму входу которого подключен генерато импульсов, выход третьего элемента И. соединен с сигнальным входом счетчика выходных импульсов. На чертеже изображена струк-гурная схема устройства. Устройство для циклического преобразования перемещения в код содержит эвукопровод 1, глушитель 2, выходной электроакустичекий преобразователь- 3, связанный с валом 4, усилитель 5 считывания, входной элек .троакустический преобразователь 6, усилитель 7 записи, первый, второй и третий элементы И 8-10, счетчик 11 импульсов в цикле, дешифратор 12 элемент ИЛИ 13, датчик 14 циклов, счетчик 15 выходных импульсов, триг гер 16, инвертор 17, генератор 18 импульсов. Устройство работает следующим об разом. При поступлении одиночного импуль са (старт-импульса) с датчика 14 циклов счетчик 11 числа импульсов в .цикле и счетчик 15 выходных импульсов устанавливаются в нулевое состо яние. Старт-импульс, отмечающий начало временного интервала, поступает также на вход триггера 16 и уста навливает его в такое состояние, чт бы сигнал с его выхода был разрешаю щим для элемента И 10. При этом через элемент И 10 на счетчик 15 начи нают поступать импульсы от генерато ра 18, имеющего высокую стабильност частоты. Кроме старт-импульс с выхода датчика 14 циклов поступает через элемент ИЛИ 13 на вход уси лителя 7 записи, а затем на обмотку входного преобразователя 6. Под.действием этого усиленного импульса в звукопроводе 1 в зоне его прямого преобразования вследствие прямого эффекта магнитострикции возникает импульс механического напряжения. Этот импульс распространяется по звукопроводу 1 со скоростью звука и поступает в зону обратного преобразования выходного преобразователя 3, где он вследствие обратного эффекта магнитострикции преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается и формируется в импульс усилителем 5 считывания. .Этот импульс задерживается по отношению к стартимпульсу при нулевой скорости перемещения измеряемого объекта и при минимальной рабочей температуре на время -JQA Vie где. - длина звукопровода.между, входным б и выходным 3 преобразователями. Если скорость перемещения объектта больше нуля, то за времяt }ал Р бочая длина звукопровода между входным 6 и выходным 3 преобразователями изменяется на величину . что в свою очередь вызывает приращение времени задержки на величину дх J. --. гоАпер- V.. го Изменение окружающей температуры на л Т о относительно минимaJIьнoй рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину , т-адт - -гад так как температурный коэффициент задержки j- для звукопроводов из различных материалов может иметь полозкительный или отрицательный знак, а величина его определяется температурными изменениями Van и длины звукопровода. Таким образом, на выходе усилителя 5 считывания появляется первый импульс, который задерживается по отнсяаению к старт импульсу с учетом влияния скорости перемещения объекта и изменения окружающей температуры на время т .Этот импульс поступает на вход счетчика 11 числа импульсов в цикле, а также на один из входов первого элемента И 8 и второго элемента И 9. На другой вход элемента И 9 поступает запрещающий потенциал с выхода инвертора 17, на вход которого посту пает потенциал с (yi--)-ro выхода де шифр атора 12, и поэтому на выходе элемента И 9 отсутствует импульс. В то же время на второй вход эле мента И 8 поступает раэрешающий потенциал с ( и--1)-выхода дешифратора 12, и поэтому импульс, снимаемый ,с усилителя 5 считывания, проходит через элемент И 8, элемент ИЛИ 13, -поступает на усилитель 7 записи и, совершив циркуляцию по вышеприведен ной цепи, вновь появляется на выход усилителя 5 считывания через время i HI относительно старт-импульса, являясь вторым в частотной последовательности, где . - м Ч ЧаАперЭтот второй импульс, вновь совер шив циркуляцию по приведенной цепи, появляется на выходе усилителя 5 считывания через время Ь i, относите но старт-импульса и,,- и/2- га пер и т.д. Таким образом, на выходе усилите ля 5 считывания формируется последо ,вательн6сть импульсов с нарастающим периодом повторения, где каждый последующий период между, импульсами превышает предыдущий на величину Эти импульсы подсчитываются счетчико 11 числа импульсов в цикле, причем (И-)-й импульс этой последовательности проходит через первый элемент И 8 и далее по цепи циркуляции и, кроме этого, поступая на вход счетчи ка 11, вызывает появление на ( выходе дешифратора 12 запрещающего потенциала для элемента И 8, а на выходе инвертора 17 появляется раэрешающий потенциал для элемента И 9 После этого цепь циркуляции импульсо разрывается, и очередной ц-й импульс (стоп-импульс), появляющийся на выходе усилителя 5 считывания, проходи только через элемент И 9 на выход триггера 16, устанавливая его в состояние, при котором элемент И 10 заскрывается, и прекращается поступление импульсов с генератора 18 на вхо счетчика 15. Таким образом, в каждом цикле, за даваемом датчиком 14 циклов, происхо дит преобразование перемещения в час тоту,.которая в свою очередь преобра зуется в интервал заданной длительности, равный времени между стартимпульсом и стоп-импульсом Чу,(1-)лЧаАпер или с учетом приведенных соотношений . . ЬОА ъоАпер -ъоАт) Отсюда следует, что полученный интервал времени-tНи соответстйующий измеряемому перемещению в момент действия старт-импульса в каждом цикле, состоит из действительного значения Ьид-- t aA и приращенияutj,-:Vi(.r±.u,t, 1 .)обусловленного погрешностью из-за, влияния скорости перемещения объекта и изменения окружающей температуры. Для устранения влияния погрешности д-Ьи на число импульсов, подсчитанных в счетчике 15 импульсов, необходимо, чтобы ,, где TM - период повторения импульсов генератора 18. Отсюда с учетом приведенных соотношений определяем требуемую величину И для верхнего предела измеряемого перемещения . УперСьр макс (.Ъ8 Nvatc в случав использования звукопрсвода с положительным темперг.турным коэффициентом задержки к Т М - o-V D И -ъь пер ()/ в случае использования звукопровода с отрицательным температурным коэффициентом задержкиЗ. Счетчик 15 импульсов преобразует -интервсш времени t в число импульсов, в котором зафиксировано число MT у - Ь и . Л t ьад JH Т Ти так как по условию т, Таким образом, чем большим будет число и при одинаковом-.дд , тем будет большим зафиксировано число импульсов Ы в счетчике 15 и, следовательно, тем будет выше точность и раэрешсцощая способность преобразования перемещения в цифровой код. Увеличение Vi и , а значит увеличение точности преобразования может быть достигнуто при использовании звукопровода с минимальным температурным коэффициентом задержки 7 и, если это возможно, путем уменьшения скорости перемещения /лер измеряемого объекта. Наибольшая точность преобразования может быть достигнута при использовании эвукопровода с отрицательным температурным коэффициентом задержки 7 точность может быть резко, увеличена, если условие IV, 5 :тУзд ° Для удобства приведенного анализа,- заключающегося в устранении неоднозначности знака слагаемого , принят отсчет изменения температуры относительно минимальной рабочей температуры.

С целью достижения наибольшей точности преобразования перемещения в цифровой код,возможно эвукопровод выполнять из .дисперсионно-твердеющих элинварных сплавов. Температурный коэффициент задержки звукопровода, выполненного из этого сплава , з.ависит от предварительного режима его термической обработки и даже может изменять свой знак. Подобрав оптимальный режим термической обработки, можно получить коэффициент требуемой величины, в том числе близкий к нулю или с отрицательным знаком.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства обусловлен отмеченными его техническими преимуществами.

Формула изобретения

Устройство для циклического преобразования перемещения в код, содержащее звукопровод из магнитострикционного материала, концы которого зажаты в глушителе, входной непбдвижный и выходной связанный с валом электроакустические преобразователи, подключенные соответственно: к выходу усилителя записи и к входу усилителя считывания, выход усилителя считывания соединен с первым входом первого элемента И, выход которого

подключен к одному входу элемента ИЛИ, к другому входу .которого подключен выход датчика циклов, выход элемента ИЛИ соединен с входом усилителя записи, и триггер, о т л и -. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способйости устройства, в него введены второй и третий элементы И, счетчик импульсов в цикле, счетчик выходных импульсов, инвертор, дешифратор и генератор импульсов, выход датчика циклов подключен к, установленным входам счетчика импульсов в цикле, счетчика выходных импульсов и к первому входу триггера, выход усилителя считывания соединен с первым входом второго элемента И и с сигнальным входом счетчика числа импульсов в цикле, выход которого соединен с входом дешифратора, ()-и выход дешифратора соединен с вторым входом -первого элемента И и через инвертор - с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к 5 второму входу триггера, выход триггера которого соединен с первымвходом третьего элемента И, к второму которого подключен генератор импуль-. сов, выход третьего элемента И соединен с сигнальным входом счетчика выходных импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 385305, кл. Q08 С 9/04, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке -3000078/18-24,

кл. G08 С 9/04, 1980 (прототип).

fO