Измеритель положения вала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 21 СССР977.техник46, ос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(54) измкРиткль положкниЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для преобразования углового положения вала в код, Целью изобретения является повышение быстродействия измерений за счет уменьшения времени между измерениями без увеличения статической ошибки измерителя. Сигнал с электрического датчи-, ка 1 положения вала поступает на инвертирующии вход компаратора З,нанеинвертирующие входы компараторов2 и 3 поступает сигнал с выхода генератора 11 пилообразного напряжения.В зависймости от последовательностисрабатывания компараторов 2 и 3 навыходе Э-триггера 6 формируются сигналы логического нуля и единицы, соответствующие знаку полярности измеряемого напряжения с датчика 1, Электронный переключатель 8 через инвертор 9 и триггер 10 воздействует на .источник 4 тока, который подключаетсяк управляющему входу генератора 11,уществляя заряд или разряд времязадающей цепи генератора, Начало иконец временного интервала, пропорционального измеряемой величине, формируется элементом ИЛИ 7, с выходакоторого указанные сигналы поступаютна преобразователь 5 длительности импульсов в код. 1 ил,1135Изобретение относится к измери"тельной технике и может быть использовано, например, для преобразования углового положения вала вкод,Целью изобретения является повышение быстродействия измерений засчет уменьшения времени между измерениями без увеличения статическойошибки измерителя.На чертеже представлена схемапредлагаемого измерителя,Измеритель положения вала содержит электрический датчик 1 положения,например потенциометрический, связанный с контролируемым валом (не показан), первый и второй компараторы 2и 3, источник 4 тока, преобразователь5 длительности импульсов в код, Птриггер 6, логический элемент ИЛИ 7,электронный переключатель 8, инвертор 9, КБ-триггер 10, генератор 11пилообразного напряжения, выход ко"торого соединен с неинвертирующимивходами компараторов 2 и 3, Инвертирующий вход первого компаратора 2 соединен с шиной 12 нулевого потенциала, инвертирующий вход второго компаратора 3 соединен с выходом датчика 1, выход первого компаратора 2соединен с Р-входом Э-триггера 6,с первым входом элемента ИЛИ 7 и спервым входом переключателя 8. Выходвторого компаратора 3. соединен с вторым входом переключателя 8, с вторымвходом элемента ИЛИ 7 и с С-входомР-триггера 6, выход которого соединен с первым входом преобразователя5 и с управляющим входом переключателя 8, выход элемента ИЛИ 7 соединенс вторым входом преобразователя 5,первый выход переключателя 8 соединен с Б-входом КБ-триггера 10, второй выход переключателя соединен через инвертор 9 с К-входом КБ-триггера 10, выход которого через источник4 тока соединен с управляющим входомгенератора 11 пилообразного напряжения. Датчик 1 положения запитан отисточников разной полярности не показаны). 96612 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Измеритель работает следующим образом. жение отрицательной полярности с величиной напряжения У ,В определенный момент времени выходное напряжение генератора 11 пилообразного напряжения имеет отрицательную полярность и уменьшаетсясо временем (по абсолютной величине).Это напряжение прикладывается кнеинвертирующим входам компараторов2 и 3, на выходе компаратора 2 возникает напряжение, соответствующеелогическому "0", а на выходе компаратора 3 возникает напряжение, соответствующее логической "1". 0-триггер установлен в состояние, определяемое предшествующими сигналами, ина его выходе напряжение равно логическому "0",Вследствие того, что на управляющий вход переключателя 8 напряжениене подается, он находится в такомЪсостоянии, когда его входы соединены с левыми крайними выводами, какэто показано на чертеже,На входе инвертора 9 имеется.напряжение, соответствующее логической"1", поступающей с выхода компаратора 3, и поэтому на выходе инвертора9 напряжение соответствует логическому "0" КБ-триггер 10 установлен втаком положении предшествующими сигналами, при котором на его выходенапряжение соответствует логическому 0Из-за того, что на управляющемвходе источника 4 тока напряжениеравно нулю, источник тока заперт, иток через его выход не протекает,вследствие чего и происходит умень-. шение отрицательного напряжения с выхода генератора 11 пилообразного напряжения, так как накопительный элемент интегратора генератора 11 стремится приобрести заряд равный +НоНа выходе логического элемента ИЛИ 7 и, следовательно, входе преобразователя 5 присутствует напряжение, соответствующее логической "1".В некоторый момент времени уровень напряжения на выходе генератора 11 превысит уровень напряженияравный нулю.на инвертирующем входе55 Подробно рассмотрен случай, когда датчик 1 положения имеет отрицательный угол поворота, при котором на его выходе присутствует постоянное напрякомпаратора 2, компаратор 2 сработает, и на его выходе будет сформировано напряжение положительной полярности, соответствующее логической"1". Это напряжение передается через614жения, на оба входа логического элемента ИЛИ 7 подается напряжение, соответствующее логическому 110", и навыходе этого элемента будет сформирован задний фронт положительногоимпульса, Как только начнется уменьшение напряжения (по абсолютной величине) с генератора 1 и сработаеткомпаратор 3, на входе элемента ИЛИ7 вновь появится напряжение, соответствующее логической "1", и на выходе элемента ИЛИ 7 и входе преобразователя 5 будет сформирован передний фронт импульса, длительность которого и является длительностью инфдрмационного импульса.Чем больше будет (по абсолютнойвеличине) напряжение с выхода датчика 1 положения, тем длиннее информационный импульс.Р-триггер 6 переключается при появлении на его С-входе переднегофронта положительного импульса всостояние, которое имеется в этотмомент времени на информационномвходе Р.Так как в рассматриваемые моментывремени на его входе Р напряжениесоответствует логическому "0", то ина выходе триггера 6 при отрицательном напряжении с датчика 1 положениявсегда поддерживается напряжение,соответствующее логическому 101, апреобразователь 5 в соответствии сэтим указывает реверсное отклонение вала от базовой отметки,Чем больше величина напряжения свыхода датчика 1 положения, тембольшее максимальное напряжение навыходе генератора 1 пилообразногонапряжения, тем больший заряд накопительных элементов генератора 11,тем большее время требуется для разряда накопительных элементов, темреже формируются импульсы на выходеэлемента ИЛИ 7, тем шире импульс навходе преобразователя 5.1Длительность импульса на выходеэлемента ИЛИ 7 составляет сумму времен нарастания напряжения с выходагенератора 11 и убывания напряженияна выходе генератора 11 между порогами срабатывания компараторов 2 и 3,Цикл работы измерителя при положительномповороте вала протекаетаналогично, с той разницей, что навыходе П-триггера 6 присутствует сигнал логической "1", соответствующий з13596 электронный переключатель 8 на вход Я триггера 10, вследствие чего на , выходе триггера 10 будет сформирован передний фронт напряжения, которое поступит на управляющий вход источника 4 тока, Последний откроется, и через управляющий вход генератора 11 потечет ток разряда накопительного элемента генератора 11. Вследствие разряда накопительного элемента генератора 11 напряжение на выходе генератора 11 начнет возрастать по абсолютной величине и стремиться приобрести отрицательный потенциал -П 15 источника 4 тока.Положительное напряжение с выхода компаратора 2, соответствующее логической "1", поступает на информационный вход Р Р-триггера 6, Однако 20 срабатывания Р-триггера не произойдет, так как отсутствует изменение логического уровня с нуля до единицы на тактирующем входе С в этот момент времени. При этом состояние Р триггера 6 определяется по предшествующим сигналам.В момент времени, когда напряжение с выхода генератора 11 пилообразного напряжения превысит напряжение, поступающее на неинвертирующий вход компаратора 3 с датчика 1 положения, компаратор 3 сработает, и на его выходе будет сформирован задний фронт положительного напряжения, выходное напряжение компаратора 3 станет соответствовать логическому 1011. Это напряжение через переключатель 8 прикладывается к входу инвертора 9, вследствие чего на его выходе и К- о 40 входе триггера 10 будет сформирован передний фронт положительного импульса, и триггер 10 переключится, т.е, вернется в исходное состояние, при котором напряжение на его выходе ста11 11 нет соответствовать логическому 0 Источник 4 тока выключится , и накопительный элемент генератора 1 1 вновь начнет заряжаться , и отрицательное напряжение на выходе генератора 1 1 50 начнет уменьшаться , Как только это напряжение станет меньше напряжения с датчика 1 положения , компаратор 3 вернется в исходное состояние и на его выходе вновь появится напряжение , соответствующее логической " 1 " .В момент времени , когда напряжение с выхода генератора , 11 превысит напряжение на выходе датчика 1 поло135966 положительной полярности входного сигнала. При этом электронный переключатель переключится в крайнее правое положение, и источник тока будет подключаться к генератору 11 в момент,5 достижения пилообразным напряжением уровня сигнала с выхода датчика 1 полЬжения. Составитель Ю.ПетраковскийРедактор Э.Слиган Техред М.Дидык Корректор М.Максимишинец Заказ 6146/44 Тираж 677 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 10формула изобретения Измеритель положения вала, содержащий электрический датчик положения, связываемый с контролируемым валом, генератор пилообразного напряжения, подключенные к его выходу неинвертирующими входами два компаратора, Э- триггер, преобразователь длительности импульсов в код, первым входом подключенный к выходу Э-триггера, инвертирующий вход первого компаратора соединен с шиной. нулевого потенциала, инвертирующий вход второго компаратора подключен к выходу датчи- рб 1 18ка положения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, он снабжен электронным переключателем, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго компараторов, управляющий вход " к выходу П-триггера, инвертором,связанным с вторым выходом электронного переключателя, ВЯ-триггером, 3-вход которого соединен с первым выходом электронного переключателя, второй - с выходом инвертора, источником тока, подключенным между выходом РЛ- триггера и управляющим входом генератора пилообразного напряжения, элементом ИЛИ, первым и вторым входами подключенным к выходам соответственно первого и второго компараторов, выходом в . к второму входу преобразователя длительности импульсов в код, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с входами Р и С П-триггера.