Преобразователь перемещения в код

,12790И 1/60 УБЛИК 51) 4 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ СССРНРЫТИИ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о заО коточного измерениящений. Целью изобретевышение точности преано для вы инейных переия являетсябразователя ние диапазона ас Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Куйбьппевский Филиал Всесоюзноинститута по проектированию органиции энергетического строительстваОргэнергострой(56) Электрические измерения неэлерических величин. Под ред. П.В.Новкого. - М.: Энергия, 1975, с. 457.Авторское свидетельство СССР9 388289, кл. С 08 С 9/04, 1970.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕШЕНИЯ В 7) Изобретение относится к измерильной технике и может быть испольизмерений перемещений. Лля этого впреобразователь перемещений в код,содержащий катушку индуктивности, выполненную в виде секций, ферромагнитный сердечник, генератор, преобразователь частоты в число импульсов,арифметический блок, блок индикации,блок управления, введены два блокасравнения и реверсивный счетчик. Поставленная цель достигается за счеттого, что в преобразователе измерениеперемещения производится в четыретакта, а перемещение Х определяетсяпо формуле: Х= НИ -М )/ (М, - И-(И --И)1. тпрр О, где НМ,Я, М - колйчества импульсов, получаемые на выходе упреобразователя частоты в количествоимпульсов на 1-м, 2-м, 3-м и 4-м так- ЦДтах работы; гп - состояние реверсивного счетчика в момент измерения текущего значения; 6 - длина секции ка- фтушки индуктивности. 3 ил.12790Изобретение относится к измерительной,технике и может быть использовано для высокоточного измерения линейных перемещений.Цель изобретения - повышение точности преобразователя и расширениедиапазона измерения перемещений.На фиг.1 приведена структурнаясхема преобразователя перемещения вкод; на фиг,2 - структурная схема10преобразователя частоты в число импульсов; на фиг.З - структурная схемаблока управления.Преобразователь перемещения в кодродержит ферромагнитный сердечник 1,катушку 2 индуктивности, выполненнуюв виде секций 3-4, 4-5, 5-6, 6-7, 78, 8-9, 9-10, 10-11, 11 - 12, 12-13одинаковой длины 8 ключи 14 - 24Ф20генератор 25, преобразователь 26 частоты в число импульсов, арифметический блок 27, блок 28 индикации, блок29 управления, блоки 30-31 сравнения,реверсивный счетчик 32,Преобразователь 26 частоты в числоимпульсов выполнен в виде ключей 33 -36 и счетчиков 37 - 40.Блок 29 управления выполнен в видегенератора 41 тактовых импульсов, распределителя 42 команд, дешифратора3043 команд.Преобразователь перемещений в кодработает следующим образом.Ферромагнитный сердечник 1 перемещается внутри катушки 2, выполнен- З 5ной в виде идентичных одна другойсекций 3-4, 4-.5 12-13 длиной 6 .Принимаем, что начальному положениюХ=О соответствует положению сердечника 1, симметричное относительно расположенных в средней части катушки 2секций 6-8 и 9-11. При этом обеспечивается возможность измерения перемещений как в положительном, так и вотрицательном направлениях,Положению Х ферромагнитного сердечника 1 соответствует нулевое состояние реверсивного счетчика 32. Заположительное принимается направлениедвижения ферромагнитного сердечника 501, укаэанное стрелкой на фиг.1. Рассмотрим процесс измерения Х, лежащегов пределах 0 ХсВ.Измерениепроводится в четыре так"та. Но сигналам с блока 29 управления 55последовательно открываются следующиепары ключей: 17 и 19; 20 и 22; 18 и20; 21 и 23. При этом на вход преоб 65 2разователя 26 частоты в число импульсов поступают сигналы, связанные со 1 следующими значениями перемещения ферромагнитного сердечника 1: Хо Х - при подключении к задающему контуру генератора 25 се кции 6-8; Х,+ +Х - секция 9-11;, Х, в (Х+8) - секции 7-9; Х,+(Х+8) - секции 10-12. При этом коды на выходе преобразователя 26 частоты в число импульсов соответственно равны И 1 И 2,МЗ,М 4.Последовательность тактов измерения задается генератором 41 тактовых импульсов и распределителем 42 команд блока 29 управления.Коды И 1,И 2,ИЗ,М 4 связаны с перемещением Х зависимостями31=а(Х,-Х) +Ь(Х,-Х)+С;И 2=а(Х Х)+Ь(Х, +Х)+С; (1)ИЗ=а Х,-(Х+8)2+Ь Х, - (Х+ВН +С;И 4=а ГХ,+ (Х+ 8) 3 +Ь Г Х, +(Х+ 8) +С.Коды 31,И 2,ИЗ,И 4 и весовой код реверсивного счетчика 32 поступают в арифметический блок 27, где рассчитывается значениеИ 1-И 2Х- ----- -+щ) 8 (2)(М 1-И 2) в (МЗ-И 4)ф"где щ - состояние реверсивного счетчика 32 в момент измерения текущего значения Х (при положении Х сердечоника 1 щ=О).Каждому состоянию реверсивного счетчика 32 соответствует определенный участок выходной характеристики преобразователя 26 частоты в число импульсов. Его длина всегда равна шести секциям катушки 2. Нулевому состоянию щ=О реверсивного счетчика 32 в нашем случае соответствует начальный рабочий участок катушки 2, ограниченный выводами 6-12.Отметим, что в движении ферромагнитного сердечника 1 в некоторую секцию 3-13 катушки 2 индуктивность этой секции возрастает а частота генератора 25 при подключении соответствующей секции 3-13 к его задающему контуру уменьшается. Таким образом, при принятом, исходном положении ферромагнитного сердечника 1 значение М 1, соответствующее подключению к задающему контуру генератора 25 секции 6- 8, больше значения ИЗ, соответствующего подключению секции 7-9, Ы 1 ИЗ, а значение И 4, соответствующее подключению секции 10-12, больше значе 12790 б 5ния, соответствующего подключению секции 9- 11 И 4) И 2, Соблюдение неравенств И 1)НЗ и И 4 И 2 является признаком выхода на рабочий участок характеристики катушки 2. При перемещении ферромагнитного сердечника 1 в направлении, указанном стрелкой на фиг.1, значения И 1 и И 2 возрастают, а значения ИЗ и И 4 убывают, При полном введении ферромагнитного сердеч ника 1 в.секцию 9-11 значение М 2 становится минимальным и при дальнейшем перемещении сердечника 1 в этом направлении начинает возрастать.При соблюдении соотношения М И 2 15 срабатывает блок 31 сравнения и на суммирующий вход (+1) реверсивного счетчика 32 поступает импульс, изменяющий состояние реверсивного счетчика 32 на плюс единицу. Весовой код20 реверсивного счетчика 32 поступает на вход блока 29 управления, что обеспечивает смещение рабочего участка на катушке 2 на одну секцию 3-13 в положительном направлении, т.е. на величину 8 от исходного положения.Если сердечник 1 перемещается в направлении, противоположном указанному на фиг.1, то при соблюдении соотношения Х 1 ИЗ срабатывает блок 30 30 сравнения. При этом на вычитающий вход (-1) реверсивного счетчика 32 поступает импульс, изменяющий состояние реверсивного счетчика 32 на минус единицу, что обеспечивает смеще ние рабочего участка на катушке 2 на одну секцию 3-13 в направлении, противоположном указанному на фиг.1, т.е. на величину минус О от исходного положения Х,.40В момент включения преобразователя ферромагнитный сердечник 1 занимает положение в катушке 2, зависящее от текущего значения Х. Это положение, а следовательно, и расположение 45 рабочего участка на катушке 2 неизвестно. Поиск рабочего участка осуществляется автоматически следующим, образом, При включении питания реверсивный счетчик 32 устанавливается в 50 исходное состояние ш=О. Проводится описанный цикл измерения, состоящий из четырех тактов, на участке характеристики, принятом за начальный (этот участок ограничен выводами 6- 55 12). Полученные при этом коды Б 1,И 2, НЗ,И 4 анализируются блоками 30 и 31 сравнения, которые в случае несовпадения рабочего участка с начальным,выдают на реверсивный счетчик 32 сигналы, обеспечивающие смещение участка О на выходной характеристике катушки 2 на расстояние плюс 6 или минус 6 в нужном направлении до техпор, пока этот участок не совпадаетс рабочим . Число ш шагов просчитывается реверсивным счетчиком 32. Весовой код реверсивного счетчика 32 поступает на вход арифметического блока27, в котором производятся соответствующие вычисления,Перепишем (2) в видеХ=Х.ш О, (ЗИ 1-И 2где Хв в в в вв-- В(И 1 - И 2) в (ИЗ-И 4)Из (3) видно, что Х определяет перемещение сердечника 1 в пределах рабочего участка катушки 2, афш 0 определяет расстояние, на которое сказывается смещенным рабочий участок катушки 2 относительно положения, принятого за начальное.Таким образом, измерение больших перемещений с помощью предлагаемого устройства всегда осуществляется с использованием участка функции преобразования, не превышающего по длине бЕ , При этом величина 6 выбирается из условия обеспечения необходимой точности аппроксимации участка квадратичной параболой. Это позволяетповысить точность измерения перемещений за счет снижения методической погрешности аппроксимации и расширения диапазона измерения без потери точности благодаря "скольжению" по характеристике при изменении.Формула изобретенияПреобразователь перемещения в код, содержаший ферромагнит-сердечник, расположенный внутри катушки .индуктивности, выводы секции которой соединены с входами ключей, объединенных в группы по два ключа в каждой, выходы ключей четных групп соединены с первым входом генератора, выходы ключей нечетных групп соединены с вторым входом генератора, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты в число импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с входами арифметического блока, выход которого1 79065 т генеоа соединен с входом блока индикации,блок управления, к выходов которогосоедиНены с управляющими входами ключей, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности преобразователя и расширения диапазонаизмерения, в него введены два блокасравнения и реверсивный счетчик, секции катушек индуктивности выполненыидентичными, входы первого блокасравнения соединены с первым и третьим выходом преобразователя частоты в количество импульсов, входы второгоблока сравнения соединены с вторыми четвертым выходом преобразователячастоты н количество импульсов, выходы блокон сравнения соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с управляющим входомарифметического блока и с входом блока управления, (К+1)-й выход которогоподключен к второму входу пре -образонателя частоты в число им -пульсон,1279065 Кдпрабяющнм Юходйю ключей Ч 2 Корректор В. Бутя ехред А,Кравчук едактор С,Пекар Заказ 685 одписное зводственно-полиграфическое предприятие, г, У роектная,ИИПИ Госуд по делам 035, МосквТира твенного обретений Ж, Рау 816митета СССРоткрытийкая наб д