Преобразователь перемещения в код

(56) 1. Авторское свидетельство СССВ 368482, кл. б 01 В 5/20,С 08 С 9/04, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 903930, кл .ОЦ С 9/04, 1980(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЦЕНИЯВ КОД, содержащий генератор .синусоидального напряжения, соединенный сносителем кодовой информации и с вхо.дами усилителя-ограничителя, прямойвыход которого соединен через первый и второй одновибраторы с первымвходом первого элемента И, а второйвыход соединен через третий и четвертый одновибраторы с первым входомвторого элемента И, выходы первогои второго элементов И соединены с входами триггера, выход которого соединен с первым входом счетчика, магнитную головку, оединенную с вхо. дами усилителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности его в работе, введен., формирователь имульсов, амплитудный детектор, пороговые элементы, шифратор состояний пороговых элементов, дополнительные одновибраторы, дешифратор, блок регистрации, а носитель кодовой информации выполнен в виде плоскостного или объемного профилнрованного меандра ступенчатой формы с переменной площадью поперечного сечения, выход усилителя соединен с формирователем ипульсов и с ЕФ амплитудным детектором, выход которого соединен с входами Н пороговых элементов, выходы которых соединены с Б входами шифратора, (И+1) выходов которого соединены через соответствующие дополнительные одновиб- д раторы с входами дешифратора, выход последнего соединен с вторым входом счетчика, выход которого соединен с блоком регистрацииИзобретение относится к измерению неэлектрических величин электрическими методами и может быть исполь. зовано для измерения линейных перемещений в автоматике и измерительной технике.5Известен датчик перемещения с цифровым выходом, содержащий генератор, дискретную линейку с бифилярной обмоткой, блок считывания в виде двух магнитных головок и блок обработки 10 измерительного сигнала 11 .Однако известный датчик имеет низкую надежность, так как при отключении питания или при сбое по питанию выдает ложную информацию, кроме то го, имеет малую точность из-за наличия обратного провода бифилярной обмотки.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 20 преобразователь перемещения в код, содержащий носитель кодовой информа. ции, выполненный в виде меандра и соединенный с генератором высокой частоты, и чувствительный элемент, состоящий из магнитопровода и измерительной обмотки, усилитель ограничитель, входы которого соединены с измерительной обмоткой, а выход -с первыми входами элементов И, входы усилителя формирователя соединены с выходами генератора высокой частоты, прямой выход усилителя-Формирователя через последовательно соединенные первый и второй одновибраторы соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, инверсный выход усилителя-формирователя через последовательно соединенные третий и четвертый одновибраторы соединен 40 с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым вхо. дом триггера, выход которого соединен с входом счетчика, а измерительная обмотка чувствительного элемен та выполнена в виде двух секций, соединенных встречно и размещенных на крайних стержнях магнитопровода, выполненного Ш-образным с зазором между стержнями, равным шагу меана ра носителя кодовой информации ,2 .Однако такой преобразователь ха,рактеризуется низкой надежностью, так как при кратковременном сбое по питанию он теряет всю информацию о перемещении, а при восстановлении питания счет смены фаз питающего напряжения начинается опять с нуля, а не со значения пройденного преобразователем расстояния.60Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя перемещений.Поставленная цель достигается тем, что в,преобразователь, содержа щий генератор синусоидального напряжения, соединенный с носителем кодо вой информации и с входами усилителя-ограничителя, прямой выход которого соединен через первый н второй однонибраторы с первым входом первого элемента И, а второй выход соединен через третий и четвертый одновибраторы с перным входом второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены с входами триггера, выход которого соединен с первым нходом счетчика, магнитную головку, соединенную с входами усилителя, введены формирователь импульсов, амплитудный детектор, пороговые элементы, шифратор состояний пороговых элементов, дополнительные одновибраторы, дешифратор, блок регистрации, а носитель кодовой информации выполнен в виде плоскостного или объемного профилированного меандра ступенчатой Формы с переменной площадью поперечного сечения, выход усилителя соединен с формирователем импульсов и с амплитудным детектором, выход которого соединен с входами н пороговых элементов, выходы которых соединены с н входами шифратора, 0+1) выходов которого соединены через соответствующие дополнительные одновибраторы с входами дешифратора, выход последнего соединен с вторым входом счетчика, выход которого соединен с блоком регистрации.На Фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя, наФиг. 2 - плоскостной профилированный меандр.Преобразователь содержит генератор 1 синусоидального напряжения, носитель 2 кодовой информации, выполненный в виде объемного (фиг. 1) или плоскостного профилированного меандра (фиг. 2), магнитную головку 3, усилитель 4, формирователь 5 импульсов, усилитель-ограничитель б, две цепочки последовательно соединенных одновибраторов 7, 8 и 9, 10, элементы И 11 и,12, триггер 13, счетчик 14, блок 15 регистрации, амплитудный детектор 1 б, пороговые элементы 17 и 18, шифратор состояний пороговых элементов 19, одновибраторы 20 - 22 и дешифратор 23. Генератор 1 синусоидального напряжения питаетноситель 2 кодовой информации. Магнитная головка 3 перемещается по торцу носителя кодовой информации, Выход магнитной головоки 3 соединен с усилителем 4, выход которого связан с нходом формирователя 5. Выход генератора 1 синусои-дального напряжения подключен также к входу усилителя-ограничителя б, прямой и инверсный выходы которого через две цепочки последовательносоединенных одновибраторов 7, 8 к 9, 10 соединены с первыми входами элементов И 11 и 12, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 5, Выходы элементов И 11 и 12 подключены к входам триггера 13 и 5 через счетчик 14 к входу блока 15 регистрации. Выход усилителя 4 через амплитудный детектор 16 связан с входами пороговых. элементов 17 и 18, выходы которых подключены к входу шиф ратора состояний пороговых элементов 19, выходы которых через одновибраторы 20 - 22 соединены с входом счетчика 15.Преобразователь перемещения в код 15 работает следующим образом.При перемещении носителя 2 кодовой информации, питаемого от генератора 1 синусоидального напряжения, в магнитной головке 3 наводится синусоидальное напряжение с частотой генератора синусоидального напряжения, причем при прохождении ребер меандра носителя 2 кодовой йнформации под магнитной головкой 3 изменяется Фаза напряжения в последней. Напряжение с выхода магнитной головки усиливается усилителем 4 и формирователем 5 и преобразуется в напряжение прямоугольной форьы, которое поступа ет на первые входы элементов И 11 и 12, на вторые входы которых подаются сигналы с двух цепочек последовательно соединенных одновибраторов 7, 8 и 9, 10, которые запускают ся отформировагчыми усилителем-ограничителем 6 прямоугольными импульса. ми от генератора 1 синусоидального напряжения.Таким образом, с помощью двух 40 элементов И 11 и 12 образуются два канала занесения и при каждой смене фазы напряжения на магнитной головке 3 относительно напряжения генератора 1 синусоидального напряжения импульсы одновибраторов 8 и 10 через триггер 13 заносятся в счетчик 14 импульсов. Работа этой части устройства полностью соответствует работе прототипа.Однако при неожиданных перерывах в подаче напряжения питания, после его восстановления пропадает информация в счетчике 14 импульсов, что требует постоянного возвращения носителя 2 кодовой информации меандра 55 в нулевое состояние. Кроме того, при многократном реверсе движения датчика перемещений происходит накопление погрешности измерения, так как при каждом реверсе возможна сшиб 60 ка на единицу дискретности.Для повьааения надежности работы устройства и его динамической точности измерения как при перерыве пи-, тания, так и за счет исключения на капливающейся погрешности в устройстве использован второй корректирующий канал оценки перемещения, основанный на амплитудном принципе работы. Сущность его, состоит в том, что ам.плитуда синусоидального напряжения, наводимого в магнитной головке 3, зависит от плотности тока, протекающего через плоскостной или объемный меандр, определяемой площадью его поперечного сечения.Чем больше площадь поперечного сечения, тем меньше плотнбсть протекающего через меандр тока, создающего магнитное поле, а так как магнитная головка 3 захватывает определенную ограниченную площадку меандра, то амплитуда сигнала в измерительной обмотке магнитной головки тоже будет изменяться в зависимости от площади поперечного сечения ме-, андра, причем чем больше площадь поперечного сечения плоскостного или объемного меандра, тем меньше плотность тока и соответственно меньше амплитуда сигнала в обмотке магнитной головки 3. Эта амплитуда сигнала будет, постоянной в пределах каждой ступени меандра, а в местах ступенчатого изменения площади его поперечного сечения будет скачком изменяться и амплитуда сигнала. Второй канал оценки вводит коррекцию как после перерыва напряжения питания, так и в нормальном режиме работы, корректируя результаты измерения в особых точках, где изме" няется площадь поперечного сечения меандра. Переход от одной ступени меандра к другой осуществляется на токоведущем ребре меандра, т.етам, где происходит смена Фазы напряжения в магнитной головке 3 (наиболее удобно эти точки привязать к основанию), используемой в датчике систеьы счисления (половине, четверти его шкалы и т.д.). Так как при перерыве питания магнитная головка 3 может находиться на любой из ступеней меандра, то после восстановления питания в зависимости от амплитуд напряжения в магнитной головке 3 по цепи: усилитель 4 - амплитудный де- тектор 16 сработают соответствующие пороговые элементы 17 и 18, число которых на единицу меньше количества ступеней меандра. В зависимости от индекса старшего из сработавших пороговых элементов с помощью шифратора 19 через соответствующий из одновибраторов 20-22 и дешифратор 23 заносится информация в счетчик 14 импульсов и при дальнейшем перемещении носителя 2 счет происходит по смене Фазы напряжения магнитной головки 3 единичными импульсамиЭаказ 967/44 Тираж 569 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Аналогично коррекция основного канала измерения производится и в обычной режиме работы датчика. В особых точках, где изменяется площадь .поперечного сечения еандра, меняется и амплитуда напряжения в обмотке магнитной головки Э. При этом старшим из сработавших пороговых элементов станет другой элемент 17 и 18 и сигнал занесения появится на другом выходе шифратора 19. При этом сработает соответствующий из одновибраторов 20-22 и занесет через дешиФратор 23 соответствующий код в счетчик 14 импульсов, тем сачым будет осуществлена цифровая коррекция в счетчике 14 импульсов, чторегистрируется слоком 15 регистрации. 5Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет повышенную надежность, так как при неожиданном отключении питания после его появления сразу определяется поддиапазон О нахождения магнитной головки надодной из ступеней плоскостного или обьемного меандра носителя кодовой информации и осуществляется цифровая коррекция.