Цифровой датчик линейных перемещений

409270 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Зависимое от авт, свидетельства-Заявлено 10.Ч 111,1971 ( 1690611/18-24)с присоединением заявки-ПриоритетОпубликовано ЗО.Х 1.1973. Бюллетень48Дата опубликования описания 16.1 Ъ.1974 М Кл б 08 с 9/06 Государственный комитет Совета Министров СССР па делам изооретений и открытийАвторыизобретения О. Г, Баратов, Ю. В. Богуненко и А. М. Горбань Заявитель ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕШЕНИЙ 1Устройство отйосится к системе автоматического контроля и регулирования,Известны цифровые датчики линейных перемещений, содержащие механический резонатор, соединенный с генератором возбуждения, бесконтактный измерительный элемент, выполненный в виде последовательно раоположенных осветителя, диафрагмы и фотоприемника, к выходу которого подключен усилитель, и реверсивный счетчик. Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем установлены умножитель частоты и логические элементы совпадения, причем один из входов каждого логического элемента соединен с выходом бесконтактного измерительного элемента, другой вход - с одними выходами генератора возбуждения, другие два выхода генератора через умножитель частоты связаны со счетным входом реверсив. ного счетчика, а входы управления счетчика - с выходами логических элементов.Такое выполнение позволяет повысить точность и надежность работы устройства.На фиг. 1 изображена функциональная схема датчика; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу устройства,Датчик содержит механический резонатор 1, генератор 2 возбуждения, осветитель 3, диафрагму 4, фотоприемник 5, усилитель 6, логические элементы 7 совпадения, реверсиный счетчик 8, умножитель 9 частоты.Механический резонатор выполнен в видеструны или камертона, подключенного к авто генератору возбуждения, ,предназначенногодля генерирования периодического электрического сигнала, вызывающего синхронные механические колебания резонатора (магнитная система на рисунке для простоты не показа на). Резонатор помещен перпендикулярно сетовому потоку, создаваемому осветителем 3 и диафрагмой 4, В исходном положении оптиче.ская система (не показанная для простоты иа чертеже) проектирует изображение диафраг мы 4 на поверхность резонатора, который перекрывает оптическую связь осветителя и фо.топриемника 5. Диафрагма механически связана с входом датчика, на который поступает измеряемое перемещение Х, направленное 20 перпендикулярно положению равновесия струны. Выход фотоприемника через усилитель 6 соединен с входами логических элементов 7 совпадения, а вторые входы этих элементов - с выходами управления генератора 2. На вы ходах управления генератора при его работеприсутствуют сигналы прямоугольной формы, синхронные с напряжением на входе озбуждения генератора, при этом длительность сигналов управления однозначно определяют ЗО прямой и обратный ход напряжения возбуждения. Прямым ходом при этом считается восходящий участок напряжения возбуждения между точками экстремумов, а обратным ходом - нисходящий, падающий участок этого напряжения. Выходы логических элементов соединены с входами управления цифрового измерителя - реверсивного счетчика 8.Реверсивный счетчик предусмотрен для сложения и вычитания счетных импульсов частотой о, поступающих на его счетный вход, сое. диненный с выходом умножителя 9 частоты, вход которого связан с выходом генератора 2.Работает предлагаемый датчик следующим образом.При работе автогенератора, образованного резонатором 1 и генератором 2, резонатор приводится в колебательное движение, описываемое выражениемХр Х з 1 птгде Х, Т - амплитуда и период колебаний соответственно.Струна резонатора периодически открывает и перекрывает оптическую связь осветителя 3 и фотоприемника 5. При этом на выходе усилителя 6 фотоприемника формируются отсчетные импульсы, например, в моменты перекрытия светового потока изображения диафрагмы телом струны. Под действием измеряемого перемещения диафрагма смещается на величину Х. Разность временных интервалов 11 и 12 между отсчетными импульсами (см. фиг, 2), формируемыми за один период колебания струны резонатора, равна--2 ьй - ( -2.м) =4 ы. 2 / ,2Величина М определяется из равенстваХ=Х з 1 п М,ТоткудаЫ = агсз 1 п.Т ХгкОтсчетные импульсы с усилителя распределяются сигналами управления с генератора с помощью логических элементов так, что импульсы, формируемые при прямом ходе струны резонатора, подаются на вход сложения счетчика, переводя его в режим суммирования импульсов с умножителя частоты, который умножает в п раз частоту напряжения возбуждения.и5В связи с этим о= - . Импульсы, формируе.мые фотоприемником и усилителем во времяобратного хода струны резонатора, поступаютпа вход вычитания счетчика, переводя его врежим вычитания импульсов ,. Остаток ЛЛ,Ю фиксируемый в счетчике в конце каждого периода измерения, равен= в(1 - з) =агсипгут . хЖ х,15гп . Хагсз 1 пй хоткудаХ Хз 1 п ЬУгпгоВеличины Х и известны заранее, поэтомуостаток кода ЛЛг в реверсивном счетчике однозначно определяет величину и знак цифрового эквивалента измеряемого перемещения Х.25 Формирование счетных импульсов непосредственно из сигнала возбуждения устраняет погрешность измерения, вызываемую нестабильностью частоты колебаний струны резонатора.30Предмет изобретенияЦифровой датчик линейных перемещений,содержащий механический резонатор, соеди ненный с генератором возбуждения, бесконтактный измерительный элементвыполненный в виде последовательно расположенных осветителя, диафрагмы и фотоприемника, к выходу которого подключен усилитель, и реверсив ный счетчик, отличающийся тем, что, сцелью павыщения точности и надежности работы устройства, в нем установлены умножитель частоты и логические элементы совпадения, причем один из входов каждого логиче ского элемента соединен с выходом бесконтактного измерительного элемента, а другой вход соединен с одними выходами генератора возбуждения, другие выходы которого через умножитель частоты соединены со счетным 50 входом реверсивного счетчика, входы управления,которого соединены с выходами логических элементов.409270 г Составитель В. Рыгали ехред 3. Тараненко Корректор Т. Хворова актор И. Груз аказ 858 ПодписноСССР НИИ пография, пр. Сапунова 1 рамаадОдращкад Изд.1116 осударственного по делам изо Москва, Ж, комитет ретений аушска Тираж 602 Совета Министр открытий наб., д. 45