Устройство для измерения перемещений

(19) 01)1) С 01 В ИЗОБРЕТВЩПВЛЬСТВУ Я ИСА АВТОРСКОМУ С н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬЮИ(21) 3407556/18-28 (22) 11.03.82 .(46) 30.09.83. Бюл, В 36 . (72) А.А. Силявский, В.Д. Сергеев, И.А. Столяров, Ю.С. Мальцев и В.Д. Шевченко (53) 621.317.39)531.717(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 657237, кл. С 01 В 7/06, 1976,2. Авторское свидетельство СССР В 195650, кл. С 01 В 7/08, 1965 (прототип), (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕИИЙ, содержащее преобразователь перемещений, генератор, низкочастотный выход которого подключен к преобразователю перемещений, блок обработки сигналов, индикатор и блок управления, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышейия точности за счет повышения линейности, генератор выполнен с дополнительным высокочастотным выходом, в блок обработки сигналов введены последовательно соединенные счетчик, вход которого соединен свысокочастотным выходом генератора, регистр памяти н дешифратор и подГ )Г ключенные к выходу преобразователя перемещений последовательно соединенные ключи, интегратор и нуль. орган, блок управления состоит из узла управления ключами, подключенного к низкочастотному выходу генератора и выходу нуль-орга а, Формирователя тактов, сигнал с ко" торого подается на узел управления ключами, а на вход поступает выходной сигнал счетчика, и форйиро" вателя импульса переноса и импульса знака, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход - к регистру памяти, введен блок разрешения начала измерений, состоящий из последовательно соединенНыхусилителя-формирователя, вход кото- рого подключен к низкочастотному выходу генератора, элемента И, триггера, формирователя импульса сброса счетчика и начала первого такта, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход соединен со счетчиком и Формирователем тактов, и ограничителя-формирователя, выход которого подключен к входам элемента И и триггера.РИзобретение относится к измери-тельной технике и может быть использовано для измерения линейныхперемещений при помощи индуктивныхи других датчиков.Известно устройство для измерения перемещений, содержащее преобразонатель перемешений, блок обработки сигналов, индикатор 1),Недостаток данного устройствасостоит в низкой точности измерений 10иэ-за влияния сетеной помехи.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для.измерения перемещений, содержащее преобразователь перемещений, генерато 8, низкочастотный выход которого подключен к преобразователю перемещений,блок обработки сигналов, индикатор и блок управления. 20Блок обработки сигналов состоитиз последовательно соединенных фазочувстнительного детектора и усилителя постоянного тока, а блокуправления - иэ Формирователя эталонного сигнала и регулятора коэффициента усиления усилителя 21 .Недостатком известного устройства является низкая точность измерений из-за проникновения в измерительный канал как сетевой помехи,так и помехи от напряжения питанияпреобразователя перемещений.Цель изобретения - повышение точности эа счет повышения линейности.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для измерения перемещений, содержащем преобразователь перемещений, генератор,низкочастотный выход которого подключен к преобразователю перемещений, 40блок обработки, сигналов, индикатори блок управления; генератор выполнен с дополнительным высокочастотным выходом, в блок обработки сигналов введены последовательно соединенные счетчик, вход которого сое динен с высокочастотным выходомгенератора, регистр памяти и дешифратор и подключенные к выходу преобразонателя перемещений последова 50тельно соединенные ключи, интегратор и нуль-орган, блок управлениясостоит из узла управления ключами, подключенного к низкочастотномувыходу генератора и выходу нульоргана, формирователя тактов, сигнал с которого подаетСя на узел уптравления ключами, а на вход поступает выходной сигнал счетчика,и формирователя импульса переноса и импульсазнака, вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход - к регистру памяти, введен блок разрешенияначала измерений, состоящий из последовательно соединенных усилителяформирователя, нход которого подключен к низкочастотному выходугенератора, элемента И, триггера,формирователя импульса сброса счетчика И начала первого такта, входкоторого подключен к выходу нульоргана, а выход соединен со счетчиком и формирователем тактов, иограничителя-формирователя, выходкоторого подключен к входам элемента И и триггера.На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, наФиг, 2 и 3 - блок-схема генераторана фиг. 4 - временные диаграммы работы узлов устройства.Устройство (фиг. 1) содержитпреобразователь 1 перемещений, состоящий из дифференциального индуктивного датчика 2 и блока 3 вычитания, генератор 4, блок 5 обработки сигналов, состоящий из опорно.го источника б, ключей 7, интегратора 8, нуль-органа 6, счетчика 10,регистра 11 памяти и дешифратора12, индикатор 13, блок 14 управления, состоящий из узла 15 управления ключами, формирователя 1 б тактов и формирователя 17 импульсапереноса и импульса знака и блок18 разрешения начала измерений,состоящий из усилителя-ограничителя 19, ограничителя-Формирователя20, элемента И 21, триггера 22 иформирователя 23 импульса сбросасчетчика и начала первого такта.Генератор 4 состоит или (фиг, 2)иэ низкочастотного генератора 24синусоидальных сигналов, умножителя 25 частоты и усилителя-ограничителя 26, или (Фиг. 3) из высокочастотного генератора 27, делителя28 частоты и фильтра 29 низкой частоты.Устройство работает следующимобразом,Шток индуктивного датчика 2 непрерывно следит за изменением размера измеряемой детали 30, Период напряжения питания (низкочастотныйвыход генератора 4) преобразователя1 перемещений выбирают кратным номинальному периоду напряжения общей питающей сети.С прямого и инверсного выходовпреобразователя 1 перемещений навход блока 5 обработки сигналовподаются напряжения (фиг. 4 а),равные по абсолютной величине разности падений напряжения на двухобмотках индуктивного датчика 2 ипротивоположные по знаку. Одновременно на вход блока 5 обработкисигналов проникает помеха от общейпитающей сети, пропорциональнаянапряжению этой сети (фиг,4 б),Работа блока 5 обработки сигналон проходит в дна такта. В первомтакте при положительном напряже 104495550 нии на низкочастотном выходе генератора 4 с помощью узла 15 управления ключами открывается ключ 7, вход которого соединен с прямым выходом преобразователя 1 перемещений, а при отрицательном напряжении на низкочастотном выходе генератора 4 ключ 7, вход которого соединен с инверсным выходом преобразователя 1 перемещенийС,выхода ключа 7, таким образом, на вход интегратора 8 поступает двухполупериодное выпрямленное напряжение (фиг. 4 в).Интегрирование производится за время, кратное номинальной длительности периода напряжения общей питающей .сети. Причем на выходе интегратора 8 снимаемое, напряжение прямо пропорционально измеряемому перемещению только в случае равенства нулю начального сдвига по фазе выходного напряжения преобразователя 1 перемещений относительно момента начала измерений. Блок 18 разрешения начала измерений подает команду на начало интегрирования после смены знака напряжения общей питающей сети в момент смены знака напряжения с низкочастотного выхода генератора 4. Для этого синусоидальное напряжение общей питающей сети преобразуется ограничителем-формирователем 20 в прямоугольные импульсы (Фиг. 4 г), которые подаются на элемент И 21, на другой вход которого подается сформированное усилителем-ограничителем 19 напряжение с низкочастотного выхода генератора 4 (фиг. 4 д), Сигнал с выхода элемента И 21 (Фиг. 4 е) поступает на триггер 22 и на выходе формирователя 23 импульса сброса счетчика и начала первого такта формируется импульс (фиг. 4 ж), поступающий на сбрасывающий вход счетчика 10. К этому времени на вход формирователя 23 поступает импульс с выхода нуль-органа 9, означающий ко нец предыдущего измерения. Счетный вход счетчика 10 постоянно дополнен импульсами (фиг. 4 з), посту- пающими с высокочастотного выхода генератора 4. При сбросе (обнулении) счетчика 10 после поступления импульса с блока 18 разрешения на 5 10 15 20 2 30 35 40 45 чала измерений сосчетчика 10 наформирователь 16 тактов поступаетимпульс, позволяющий сформироватьна выходе последнего сигнал начала первого такта,После заполнения счетчика 10 запериод, равный времени интегрирования, происходит повторное обнуление счетчика 10 и с выходы формирователя 16 тактов подается сигналначала второго такта.В завИсимости от полярности напряжения на выходе нуль-органа 9в первом такте, которая определяется знаком напряжения на выходеинтегратора 8 (а следовательно,знаком измеряемого перемещения),с помощью узла 15 управления ключами закрываются ключи 7, подающие напряжение с выхода преобразователя 1 перемещений, и открывается один из ключей 7, на вход которого от опорного источника 6подается постоянное опорное напряжение, Знак опорного напряженияопределяется из условия, что приинтегрировании этого напряженияабсолютное значение напряжения навыходе интегратора 8 уменьшалось быдо нулевого уровня после чего сра)батывает нуль-орган 9, подающий импульс на формирователь 23, сигнализирующий об окончании второго такта. В момент срабатывания нуль-органа 9 с его выхода сигнал поступаетна узел 15 управления ключами, который закрывает ключ, связанный сопорным источникм 6, и на Формирователь "7 импульса переноса и импульса знака, открывающий вход регистра 11 памяти, где производится запись результата счетчика 10. С помощью дешифратора 12 и индикатора 13производится отсчет показаний.Знак индикатора 13 устанавливается формирователем 17 импульса переноса и импульса знака в соответствии с полярностью напряжения навыходе нуль-органа 9 в первом такте. Предлагаемое устройство дает возможность увеличить быстродействие измерений и повысить их точность за счет соответствующего выбора параметров работы устройствайВ НИВ Я ЯП 1044955 СоставИтель А, БирюковаРедактор Н. Сталинщина ТехредМ.Гергель ор А. Пов исио ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Фили Заказ 7532/37 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж02 Пного комитета СССРений и открытийРаушская иаб., д,4/