Устройство для измерения линейных перемещений объекта

(и сггг 1)4601 В 17 ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Азербайджанский политехнический институт им. Ч.Ильдрыма(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к устройствам для измерения перемещений объекта и может быть использовано в прецизионных цифровых системах автоматического управления, Целью, изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений эа счет выполнения подвижногоползуна с двумя оппозитно расположенными наклонными пазами, с которыми взаимодействуют Г-образные рычаги. При линейном перемещении объекта он воздействует на ползун, Перемещение ползуна приводит к синхронному повороту Г-образных рычагов,поворачивающих пьезоэлектрическиетрансформаторы с первыми и вторымиэлектродными секциями и конусныештоки. Последние, взаимодействуя сдугообразными направляющими одновременно на одну и ту же величину,усиливают нажим цилиндрической пружины на один из пьезоэлектрическихтрансформаторов и снижают усилиенажима на второй пьезоэлектрическийтрансформатор, что приводит к появлению сигнала, пропорционального величине линейного перемещения объекта. 3 ил.113Изобретение относится к устройствам для измерения перемещений объекта и служит для использования в предложенной цифровой системе автоматического управления.Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений за счет выполнения подвижного ползуна с двумя оппозитно разъединенными пазами, с которыми взаимодействуют Г-образные рычаги.На Фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг, 2 - то же, верхняя часть в аксонометрии; на фиг. 3 - то же, внешний вид,Устройство для измерения линейных перемещений объекта содержит неподвижный корпус 1 с направляющими вырезами 2, в которых с возможностью перемещения установлен ползун 3 с верхним наклонным пазом, 4 и с нижним наклонным пазом 5. К неподвижно- му корпусу 1 с помощью регулировочных гаек 6 жестко присоединены держатели 7, к которым с помощью осей 8 присоединены поворотные Г-образные рычаги 9, взаимодействующие с наклонными пазами 4 и 5 ползуна 3. С Г- образными рычагами 9 жестко соединены крепежные колодки 10, снабженные направляющими 11 и зажимами 12, в которых помещены пьезоэлектрические трансформаторы 13 с наконечниками 14.Пьезоэлектрические трансформаторы 13 снабжены первыми 15 и вторыми 16 электродными секциями, К крепежным колодкам 10 жестко присоединены направляющие втулки 17 с перемещающимися в них конусными штоками 18, через цилиндрические пружины 19 взаимодействующие с наконечниками 14 пьезоэлектрических трансформаторов 13. В неподвижном корпусе 1 выполнены дугообразные направляющие 20, с которыми взаимодействуют конусныештоки 18.Устройство содержит также генератор 21, с которым электрически соединены первые электродные секции 15 пьезоэлектрических трансформаторов 13, соединенный с генератором 21 источник 22 питания, измерительный блок 23, элемент 24 сравнения, блок 25 управления, закрепленные в неподвижном корпусе 1 пластинчатые пружины 26, измерительный блок 23 снабжен индикатором 27, Вторые электродные секции 16 подключены к измери 68627 2 тельному блоку 23 через элемент 24сравнения, выход которого через блок25 управления присоединен к объекту28, линейное перемещение котороготребуется замерять.Устройство для измерения линейных перемещений объекта работаетследующим образом.Перед началом измерения объект28 жестко соединяется с ползуном 3,Г-образные рычаги 9 своими рабочимиконцами взаимодействуют со среднейчастью верхнего наклонного паза 4и нижнего наклонного паза 5 ползуна3. С помощью регулировочных гаек 6производят регулировку начальныхстатических сжимающих усилий воздействия винтовых цилиндрических пружин19 на пьезоэлектрические трансформаторы 13 через, наконечники 14, Затемпервые электродные секции 15 пьезоэлектрических трансформаторов 13возбуждаются от источника 22 питания25 и генератора 21 на резонансной частоте пьезоэлектрических трансформаторов 13.резонансные колебания в пьезоэлектрических трансформаторах 13 возникают в результате установления вних стоячих ультразвуковых волн.При включении линейного перемещения объекта 28 он перемещает ползун3 по выполненным в неподвижном корпусе 1 направляющим вырезам 2, на 35пример, вправо,Ввиду изменения первоначальногорасстояния от центра направляющейвтулки 17 до поверхности дугообраз 40 ных направляющих 20, свободные концы Г-образных рычагов 9, .расположенных в верхнем 4 и нижнем 5 наклонныхпазах, преодолевая с одной стороныусилие пластинчатой пружины 26, а с4 Бдругой стороны под воздействием усилия пластинчатой пружины 26 поворачивают Г-образные рычаги 9 в осях8, что вызывает перемещение крепежных колодок 10 и пьезоэлектрическихтрансформаторов 13, смещение конус 50ных штоков 18 и жесткое увеличениесжимающего усилия первой цилиндрической пружины 19 при одновременномплавном уменьшении сжимающего усилияот воздействия второй цилиндрическойпружины 19. При этом, ввиду параллельности между собой держателей 7сумма углов поворота Г-образных рычагов 9 по всему диапазону переме,3 13щений остается постоянной. Измерениеперемещений от начального нулевогоположения во всех диапазонах, обеспечивающее дифференциальный съем аналогового сигнала, осуществляется засчет разности выходных напряженийвторых электродных секций,16 пьезоэлектрических трансформаторов 13,Изменение статических сжимающихусилий воздействия на пьезотрансформаторы 13 создает изменение напряжения, возникающего на их вторыхэлектродных секциях 16 по тому жезакону в зависимости от приложенного усилия. Это напряжение (аналоговый сигнал) поступает на вход измерительного блока 23 через элемент24 сравнения, который выполнен ввиде операционного усилителя с дифференциальным входом.После сравнения в элементе 24сравнения аналоговый сигнал, характеризующий фактическое перемещениеползуна 3 на заданную величину, определяемую задатчиком, поступает вблок 25 управления, дающий командуна отключение перемещения объекта 28.Численные показатели перемещениявысвечиваются индикатором 27 измерительного блока 23,формула изобретения Устройство для измерения линейных перемещений объекта, содержащее неподвижный корпус, подвижно закрепленный на нем взаимодействущий с объектом ползун, взаимодействующийс ползуном пьезоэлектрический тран 686274сформатор с первой и второй электродными секциями, установленный между ползуном и пьезоэлектрическимтрансформатором механизм воздействияна пьезоэлектрический трансформатор,соединенный с первой электродной секцией генератор и соединенный с второй электродной секцией измеритель О ный блок, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии расширения диапазона измерений,оно снабжено вторым пьезоэлектрическим трансформатором с первой и 15 вторбй электродными секциями, соединенными соответственно с генератороми измерительным блоком, и размещенным симметрично первому пьезоэлектрическому трансформатору относитель но ползуна блоком сравнения, соединенным с вторыми секциями пьезоэлектрических трансформаторов и с измерительным блоком, в ползуне выполненыдва оппозитно расположенных парал лельных паза, наклоненных относительно направления перемещения ползуна,механизм воздействия на пьезоэлектрические трансформаторы выполнен ввиде двух закрепленных на неподвиж" ЗО ном корпусе с возможностью поворотаГ-образных рычагов, подпружиненныхсвоими свободными концами к пазамползуна, выполненных в неподвижномкорпусе двух дугообразных направляющих, установленных соосно с трансформаторами двух конусных штоков,своими конусами взаимодействующих сдугообразными направляющими и подпружиненных относительно пьезоэлектрических трансформаторов1368627 фиг 7 Составитель А, БлохинТехред Л. Олийнык Корректор О.Кравцов едактор А,Шанд 3 273/38 Тирак 680 ,Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж Раушская наб., д. 4/5