Устройство для измерения угловых и линейных перемещений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 п 1 48"0 03 Союз Советских Социалистических Республнк(51) М. Кл. С 08 с 9/О с присоединение аявкиГосударственный комнте 23) ПриоритетОпубликовано 05,08 Совета Мнннстрав СССРпо делам изобретенийн откоытнй 53) УДК 621.3145. Бюллетень29 Дата опубликования описания 28.1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГ ПЕРЕМЕЩЕНИЙВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ Изобретение относится к устройствам для прецизионного измерения угловых и линейных,перемещений.Известны устройства измерения угловых и линейных перемещений, содержащие фотоприемники, соединенные с соответствующими усилителями, и реверсивный счетчик с цифровым табло для индикации измеряемой величины в виде десятичного числа. Точность измерения в подобных устройствах определяется шагом растровой шкалы, величина которого ограничивается технологическими трудностями изготовления и сопряжения растровых шкал с малым шагом.Целью изобретения является повышение точности измерения угловых и линейных перемещений.Предлагаемое устройство для измерения угловых и линейных перемещений отличается тем, что в него введены аналого-цифровые преооразователи и логический блок, выполненный на логических схемах ИЛИ и И - НЕ. Выходы первых четырех схем ИЛИ соединены с одним из входов соответствующих пар схем И - НЕ, выходы которых подключены ко входам пятой и шестой схем ИЛИ. Входы первых четырех схем ИЛИ соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых, преобразователей, прямые выходы которых соединены с другими входами первой, третьей, шестой и восьмой схем И - НЕ, а инверсные - с другими входами второй, четвертой, пятой и седьмой схем И - НЕ логического бдока. Выходы пятой и ше стой схем ИЛИ логического блока подключены ко входам реверсивного счетчика.На фиг. 1 приведена блок-схема устройствадля измерения угловых и линейных перемещений; на фиг. 2 - функциональная электриче ская измерительная схема; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип деления.Устройство содержит фотоприемники 1 и 2с пространственным сдвигом осей одного от носительно другого на 1/4 шага растровойшкалы, выходы которых через усилители 3, 4 соединены со входами соответствующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 5, 6, Выходы АЦП объединены общим логическим 20 блоком 7, который в зависимости от направления перемещения выдает счетные импульсы на выход У+ или на выход У - . Реверсивный счет импульсов и индикацию результата измерения осуществляет реверсивный счет чик 8.Электрическая измерительная схема(фиг, 2) состоит из АЦП 5 и 6 и логического блока 7. Прямые и инверсные выходы пороговых элементов 9 - 13 АЦП 5 через дифференциз 0 рующие цепи 14 - 23 подключены ко входамо 20 25 зо 4 О 45 50 55 бо 3схем ИЛИ 24 и 25 блока 7, а прямые и инверсные выходы пороговых элементов 26 - 30 АЦП 6 через дифференцирующие цепи 31 - 40 подключены ко входам схем ИЛИ 41 и 42 логического блока 7. На фиг. 2 дифференцированные сигналы пороговых элементов аналого-цифровых преобразователей обозначены следующим образом: С 13, С,7, Сиь С 21 и С 2 з - импульсы срабатывания и 014, Оге 018 029 и 022 - импульсы отпускания пороговых элементов АЦП 5; С 32 С 34 Сзе Сзе и С 49 - им.пульсы срабатывания и Озь Озз, Озе, Оз 7 и Оз 9 - импульсы отпускания пороговых элементов АЦП 6.Выходы каждой схемы ИЛИ 24, 25, 41 и 42 раздвигаются, и через соответствующие схемы И - НЕ 43 - 50 соединяются с входами логических схем ИЛИ 51 и 52.Вторые входы логических схем И - НЕ 43, 45 соединены с прямым выходом порогового элемента 27, схем И - НЕ 44 и 46 - с инверсным выходом порогового элемента 29, схем И - НЕ 48 и 50 - с прямым выходом порогового элемента 10, - схем И - НЕ 47 и 49 - с инверсным выходом порогового элемента 12.С выхода схемы ИЛИ 51 (1/+) либо с выхода схемы ИЛИ 52 (1.,1 - ) снимаются счетные импульсы и,регистрируются реверсивным счетчиком.При перемещении, подвижной растровой шкалы относительно неподвижной происходит изменение светового потока, которое преобразуется фотоприемниками 1 и 2 в два синусоидальных напряжения, сдвинутые одно относительно другого на 1/4 периода (сдвиг обусловлен престранственным расположением фотоприемников), Эти напряжения поступают на входы усилителей 3, 4 и далее на входы АЦП 5, 6.Принцип деления, периода синусоидального напряжения на определенное число равных частей основан на том, что синусоиду на участках от - 45 до +45 и от +135 до +225 (см. фиг, 3), т. е. в интервале ( - 0,7 У,;+0,7 К), можно считать линейной (К - амплитуда сигнала на входе АЦП).Очевидно, что квантование линейных участков синусоидального напряжения по уровню с шагом квантования Л 1,1 (фиг. 3) однозначно определяет деление соответствующих участков периода синусоидального напряжения на определенное число равных частей. Квантование синусоиды происходит как на восходящем линейном участке, когда пороговые элементы АЦП срабатывают, так и на нисходящем, когда они отпускают.Квантование линейных участков двух синусоидальных напряжений У 1 и Уз, сдвинутых одно относительно другого на четверть периода, выделение моментов срабатывания (С 18, С 17 Сгз С 21 Сзз, С 32 Сз 4, Сзе Сзз и С 49 - им 31 ульсы срабатывания) и моментов отпуска( 14 018 018 020 022, 031, Озз 038 037 и 039 импульсы отпускания) пороговых элементов АЦП объединение импульсов от обоих АЦП позволяет разделить период синусоидального сигнала на определенное число равных частей (фиг. 3).Учитывая определенные логические соотношения между импульсами с выходов логических схем ИЛИ 24, 25, 41 и 42 и потенциальными сигналами с прямых выходов пороговых элементов 10, 27 и инверсных выходов пороговых элементов 12, 29 логический блок объединяет импульсы в одну цепь и выдает их либо на выход с 7+либо на выход 17 - , определяя тем самым направление перемещения. Реверсивный счет импульсов и индикацию результата осуществляет рсверсивный счетчик.В предлагаемом устройстве для измерения угловых и линейных перемещений осуществляется деление периода синусоидального сигнала на 20 частей (фиг. 3). Повышение числа делений периода синусоидального сигнала и достижение более высокой точности измерения перемещений возможно за счет увеличе-. ния числа пороговых элементов каждого АЦП. В общем случаеУ=4 д,где У - число делений периода синусоидального сигнала; о - число пороговых элементов каждого АЦП. При этом необходимо выполнение условияЛС(0,5 Л 1. где ЛС - погрешность нелинейности квантуемого участка синусоидального сигнг 81; Л(l - шаг квантования. Предмет изобретенияУстройство для измерения угловых и пинейных,перемещений, содержащее фотоприг,мники, соединенные с соответствующими усилителями, и реверсивный счетчик, отличающи й с я тем, что, с целью повышения точности измерения перемещений, в него введены аналого-цифровые преобразователи и логический блок, выполненный на логических схемах ИЛИ и И - НЕ, причем выходы первых четырех схем ИЛИ соединены с одним из входов соогветствующихпар схем И - НЕ, выходы которых подключены ко входам пятой и шестой схем ИЛИ, входы первых четырех схем ИЛИ соединены с соответствующими выходами аналого-цифровых преобразователей, прямые выходы которых соединены с другими входами первой, третьей, шестой и восьмой схем И - НЕ, а инверсные - с другими входами второй, четвертой, пятой и седьмой схем И - НЕ логического блока, выходы пятой и шестой схем ИЛИ логического блока, подключены ко входам реверсивногосчетчика.480103 ил 16 Оа Ого Огаз Пзз О ему ценись ем евгение цг. д Составитель И. Назарк актор Л. Утехина Техред Т. Миронова Корректор А. Дзесов Подписв СССР ипографи, Сапунова,каз 2903/17 Изд.930 ЦНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и о Москва, Ж, Раушская н