Дифференциальный преобразователь линейных перемещений в код

(56) Авторское ск 668103, кл. НАвторское свР 1285631, кл . Н модуляция). производ мерение мгновенных ч синхронноот в его юл. Р 38 олитехнический Б.Деми(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕ (57) Изобретение измерений и контр мещений, а именно НЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ ИЙ В КОДтносится к техник ля линейных перек магнитостриКцио И С: ным преобразователям ли мещений с логометрическ ванием, и позволяет по еиных пе им преобразо 1 сить быстнейного пер родеиствие измерениямещения. Это достигае я вследствиереобразовапользования способа нтервал яю стотн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ния, при котором выделенны линейного перемещения запо импульсами (ЛЧИ - линейная.801515403 краиних точках и вычисляют их разность. Преобразователь содержит магнитострикционный датчик 1 линейныхперемещений, состоящий из струнногомагнитострикционного канала 2 передачи, двух акустических поглотителей 3 и 4, стабилизатора 5 растягивающих усилий, элемент 6 записиэлектромагнитного возбуждения, двухнеподвижных элементов 9 и 10 считывания, преобразователя 11 напряжение - ток, двух усилителей 12 и 13чтения, и цифровой, канал преобразования, состоящий из генератора 15качающейся частоты, двух аналого-цифровых формирователей 16 и 17 чтения,схемы 18 синхронизации, цифровогопреобразователя 19 отношения частотв код и триггера 20 управления. Преобразователь предназначен для использования в скоростных роботизированных системах для контроля линейныхперемещений объектов с асинхроннымуправлением. 2 ил,Изобретение относится к электро- механическому преобразованию результатов измерения, а именно к дифференциальным преобразователям линей 5 ных перемещений в код.Цель изобретения - повышение быстродействия измерения перемещения,На Фиг. 1 приведена Функциональная схема дифференциального преобра О зователя линейных перемещений в код; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.Дифференциальный преобразователь линейньх перемещений в код содержит 15 магнитострикциойный датчик 1 линейных перемещений, состоящий из струнного магнптострикционного канала 2 передачи (магнитовод). акустических поглотителей 3 и 4, пассивного стабилиза тора 5 растягивающих усилий, подвижного элемента 6 записи электромагнитного возбуждения с магнитным ползуном 7 из магнитной жидкости и элементов 8 подмагничивания, двух неподвижных дифференциальных элементов 9 и 10 считывания, преобразователя 11 напряжение - ток и двух усилителей 12 и 13 чтения, и цифровой канал 14 преобразования, состоящий из генера тора 15 качающейся частоты, двух аналого-цифровых Формирователей 16 и 17 чтения, схемы 18 синхронизации, цифрового преобразователя 19 отношения частот в код и триггера 20. а также первую входную шину 21 управления, первую выходную шину 22 запроса, вторую входную шину 23 подтверждения, вторую выходную разрядную шину 24 результата и третью выходную шину 25 40 синхронизации.Устройство работает следующим образом.Первоначально устройство устанавливают в исходное состояние. По циф ровому сигналу "Разрешение" (фиг.2 а), поступающему по первой входной шине 21 управления на вход управления генератора 15 качающейся частоты, производится перевод устройства в режим работы. Осуществляется запуск генератора 15 качаюцейся частоты. На его выходах Формируются опорные синхроигналы опорной частоты (фиг. 2 ж), которые проходят на вход схемы 18 55 синхронизации, ЛЧМ-импульсные сигналы опроса (ЛЧМ - линейная частотная модуляция) частоты, которые проходят на вход преобразователя 11 напряжение - ток, установленного в корпусе магнитострикционного датчика 1 линейных перемещений, выполненного дифференциальным (Фиг. 1).Сигналы опроса возбуждают (запускают) преобразователь 11 напряжение - ток и на его выходе формируются соответствующие токовые импульсы записи, которые проходят через активную среду малоиндуктивного элемента 6 записи с магнитным ползуном 7 из магнитной жидкости и элементом 8 постоянногоподмагничивания, установленного соосно со струнным магнитострикционным ,каналом 2 передачи (магнитоводом). В результате пол элементом 6 записи в зоне контакта магнитного ползула 7 и магнитовода возбуждаются частотные ультразвуковые импульсы механической деформации вследствие прямогомагнитострикционного преобразования(эффект Джоуля), распространяющиесяв обе стороны со скоростью перемагничинания магнитовода,В следующие моменты времени частотные ультразвуковые зондирующиеимпульсы проходят по магнитоводу поднеподвижно установленными элементами9 и 10 считывания, которые, например,могут быть выполнены с использованиеминдуктивлостей магниточувствительныхтензочувстнительпых элементов, и наводят на их выходах соответствующиечастотные импульсы напряжения считывания вследствие обратного магнитострикционного преобразования (эффект Виллари). Далее зондирующие ультразвуковые импульсы испытывают полное акустическое поглощение н акустических поглотителях 3 и 4, исключая образование в магнитоводе магнитострикционного датчика 1 линейных перемещений устройства волн отражения.Наведенные частотные импульсы считывания с выходов первого и второго дифференциальных элементов 9 и 10 считывания проходят соответственнона входы первого и второго усилителей 12 и 13 чтения и Формируют на их выходах цифровые ЛЕ 1-импульсы считывания (Фиг2 а-е), которые поступают на вход аналого-циФровых Формирователей 16 и 17 чтения, цифрового канала 14 преобразования устройства.По первой выходной шине 22 запроса устройства выставляется цифровой сигнал "Запрос" (Фиг, 2 б), в ответ на который через время редкппп потребителя информации, например мини- или микро-ЭВИ, по второй входной шине 23 подтверждения выставляется цифровой импульсный сигнал "Подтверждение"5 (Фиг. 2 н). По этому сигналу производится переключение триггера 20 управления н единичное состояние, что вызывает снятие сигнала "Запрос" по первой выходной шине 22 запроса устройства, и разблокирование входов аналого-цифровых формирователей 16 и 17 чтения и схемы 19 синхронизации.Через аналого-цифровые формирователи 16 и 17 чтения соответственно 15 ца первый и второй информационные входы циФрового преобразователя 19 отношение частот н код проходят импульсы считывания, а ца. выходе схемы 18 синхронизации формируется синхро импульс, по которому производится дсинхроцный запуск цифрового преобрдзонателя 19 отношения частот в код, выполняющий измерение мгновенных частот с последующим вычислением 25 цифрового кода линейного перемещения, который проходит во вторую выходную разрядную шину 24 результата.В конце цикла преобразования на сицхровыходе цифрового преобразовате ля 19 отношения частот в код формируется циФровой сицхросигнал Синхронизация" (Фиг. 2 з), который проходит в третью выходную шину 25 синхронизации устройства. По этому же35 синхросигналу производится переключение в исходное (нулевое) состояние триггера 20 управления, что приводит к блокированию входов вторичных усилителей-Формирователей 16 и 17 и40 схемы 18 синхронизации и выставлению сигнала "Запрос" по первой выходной шине 22 запроса устройства.На этом цикл преобразования устройства заканчивается и оно подготов лено к очередному циклу преобразования, который начинается сприходом цифрового импульсного сигнала "Подтверждение" и выполняется без изменения. 50Таким образом, при времени реакции потребителя информации0 использование данного подхода обработки измерительной информации перемещения делает преобразователь быстро- действуюп 1 им устройством, в котором время измерения Тперемещения зависит только от времени Тр выполнения преобразования частота - кол и не зависит от времени Т трансляции зондирующей магнитоупругой волны через звукопронод, т.е, имеет н (1. + Т/Т) раз более высокое быстродействие по сравнению с прототипом. При этом имеет место стабилизация времени измерения линейных перемещений Т= Т,пр что способствует расширению области технического приложения устройства. Формула изобретенияДифференциальный преобра зователь линейных перемещений в код, содержащий магнитострикционный канал передачи, выполненный с двумя акустическими поглотителями ца концэх и сопряженный через поднижцый элемент подмагничивания, установленный соосно с магнитострикционным каналом передачи, с выходом преобразователя напряжение - ток и сопряженный с первым и вторым дифференциальными элементами считывания, подключенными выходами соответственно через первый и второй усилители чтения к выходам первого и второго аналого-цифровых Фор.прондтелей чтения, генератор опроса, подключенный первым выходам к входу преобразователя напряжение - ток и вторым выходом - к первому входу схемы синхронизации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения перемещения в него введены цифровой преобразователь отношения частот в код и триггер, а генератор опроса выполнен в виде генератора качающейся частоты, причем выходы первого и второго аналого-цифровых Формирователей чтения подключены к первому и второму входам цифрового преобразователя отношения частот в код, подсоединенного третьим входом к выходу схемы синхронизации, соединенной вторым входом с соединенными между собой управляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей чтения и выходом триггера, подключенного входом к синхронизирующему выходу цифрового преобразователя отношения частот в код, выходы которого являются выходами преобразователя, а второй вход триггера является управляющим входом преобразователя,1515403 0 2 Ф 15(У) Р 12 з 1 БЯ Ж,/ф Фиг. 2 Составитель В.Добровольскийдактор М.Петрова Техред Л.Олийнык Корректор Т.Палий дпнсно ГКНТ ССС ий комбинат "Патент Ужгород, ул. Гагарина, 101 Производственно-издат з 6297/58 Тирах 626 НИИПИ Государственного комитета по изобретены 113035, Москва, Ж, Раушская