Устройство для измерения перемещений

(51)5 С 01 В 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидет1439397 кл. С 01 ический ин-. В,Рябцов льство СССР 7/00, 1987. ИЕРЕНИЯ ПЕРЕ ьечас кол ние, алочерез алолняющЗапись деаяаданика,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМПРИ ГКНТ СССР У В (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ ИЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике в гибких производственных системах. Цель - повьппение технологических возможностей путем регулировки дискретности шага измерения и повьппения точности. Характер намагниченности носителя 1 реализуется в процессе магнитной записи путем подачи напряжения на магниточувствительный элемент 2, который в процессе записи перемещается с посто янной скоростью вдоль носителя 1 записи. Дпя обеспечения постоянного контакта магнитной головки с носителем 1 от источника 6 питания постоянного тока на пьезовибратор 3 подается постоянное напряжение. Послед 2ний, прогнувшись в своей центральной части на величину начального заэораб, прикимает элемент 2 при перемещении к носителю 1. При измерении перемещений объекта контроля постоянное напряжение с электродов и зовибратора 3 снимается и начальный зазор восстанавливается. Переменное напряжение генератора 4 подается на .пьезовибратор 3, в котором возбуждаются изгибные поперечные колебания, что приводит к возвратно-поступатель ному двоению магниточувствительного элемента 2. В последнем наводится ЭДС, величина которой определяется уровнем остаточной намагниченности н осителя в заданнои точке, ата равна частоте механическихбаний пьезовибратора 3. Напряжснимаемое с элемента 2говый коммутатор 12, вьфункцию переключателяпроизведение", и узел воспроизния, усиливающий сигнал, постуна детектор 14 огибающей, гдесигнала выделяется низкочастотсоставляющая, соответствуюшаяной функции преобразования дат1 з.п. ф-лы4 ил.Изобретение относится к измерительой технике в гибких производственных системах.Цель изоб рете ния - повьппе цпе т ех 5 цологических возможностей путем регулировки функции преобразования и разрешающеи способности устройства. На Фиг. 1 приведена фуцкццональ 1 Оная схема устройства; ца Фиг, 2-4диаграммы, иллюстрирующие распределение намагниченности по длине носителя магнитной записи.Устройство содержит оситель 1 магнитной записи, выполненный в видеосновы и размещенного на ее поверхности магнитного слоя, установленныйс нозможностью перемещеия вдоль рабочей поверхности и предназначенныйдля связи с перемещаемым объектом,магниточувстнительный элемент 2, закрепленный ца пьезовибраторе 3, который предназначен для возбуждениямеханических колебаний магниточунствитсльного элемента 2, генератор 4 напряжения, подключенньп к электродам,пьезовибратора, ц подключенный к магниточувствительцому элементу 2 блок5 измерения и регистрации, Последнийсодержит последовательно соединенныеисточник 6 питания постоянного тока, схему 7 управления, перестраинаемый делитель 8 частоты, многофункциональный преобразователь 9 и схему3510 измерения, состоящую из последовательно соединенных узла 11 записи,аналогового коммутатора 12, усилителя13 воспроизведения, детектора 14 огибающей и узла 15 индикации.Устройство работает следующим образом,Распределение намагниченности подлине носителя 1 может быть аналоговым (линейным, квадратичным, экспоненциальным, степенным и т.п. Фиг.2),дискретным, дискретно-аналоговым(фиг, 3), кодовым (последовательнымили параллельным, Фиг. 4).Такой характер намагниченности но 50сителя 1 реализуется в процессе магнитной записи путем подачи напряжениясоответствующей формы на выводы магниточувствительного элемента 2, в качестве которого может быть использована универсальная магнитная головка,15состоящая из ферромагнитного сердечника с зазором и индуктивной катушкой. Магнитная головка в процессе за-,писи перемещает с постоянной скоростью вдоль носителя 1 записи.Для обеспечения постоянного контакта магнитной головки с носителем 1от источника 6 питания ца электродыпьезонибратора 3 подается постоянноенапряжение таким образом, чтобы последний, прогцувшсь в своей центральной части ца величину начального зазора й, прижимает магниточувствительньп элемент 2 при перемещении кносителю 1,При измерении перемещений объектаконтроля постоянное напряжение сэлектродов пьезовибратора 3 снимается и начальный зазор между магниточувствительным элементом 2 и носителем 1, необходимый для колебаний пьезовибратора 4, восстанавливается.Допустим, что в соответствии стребованиями технологического процесса в состав гибкой производственнойсистемы должен входить аналоговыйдатчик перемещений с линейной Функцией преобразования. В этом случаераспределение намагниченности по длине носителя 1 соответствует фиг. 2.Это достигается путем записи на носитель 1 при помощи магциточувствительного элемента 2 (магнитной головки)линейно изменяющегося напряжения,формируемого в многофункциональномпреобразователе 9.Геьератор 4 н этомслучае отключается от электродовпьезонибратора 3 и используется кактактовый генератор и генератор подмагничивания. Если при записи объекти связанцьп с ним магциточунствительцый элемент 2 перемещается со скоростью 7, а общая длина шкалы расстояний в устройстве ранна ., то длительность прямого хода линейно изменяющегося напряжения ца выходе преобразователя 9 равна1.Т=ЧДелитель 8 частоты делит астоту генератора 4 в и раз, где:гЕННачало перемещения объекта сицхронизируется с началом Формровая линейнозмеяцегося цапря сея,В том случае, когда г гибкой производственнси с те.е тгебуется дис5 15486 кретно-аналоговая Функция преобразования (Фиг. 3) то число ген . и= - ---Ч вгде щ - требуемое число периодов линейно изменяющегося напряжения,Изменение коэффициента деления и в делителе 8 частоты осуществляется при помощи схемы 7 управления. Этой же схемой задается режим рабо-ты преобразователя 9.Для получения дискретного датчика переМещений (Фиг. 3) преобразователь 9 переводится в режим формирования прямоугольных импульсов с ча- стотой 10 Гген. 2=-икоторые при помощи узла 11 записи имагнитной головки магниточувствительного элемента 2 записываются на носителе 1,Измерение перемещений движущегосяобъекта производится следующим образом. Переменное напряжение генератораподается на электроды пьезовибратора 3. Вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта в последнем возбуждаются изгибные поперечные колебания, что приводит к. возвратно-поступательному движению магниточувствительного элемента 2 в плоскости, перпендикулярной рабочей поверхности намагниченного носителя 1.По закону электромагнитной индукции в магниточувствительном элементе 4 О2 наводится переменная ЭДС, величинакоторой определяется уровнем остаточной намагниченности носителя в заданной точке, а частота равна частотемеханических колебаний пьезовибратора 3.Таким образомвыходной сигнал магниточувствительного элемента 2 приего перемещении вдоль носителя 1 представляет собой переменное напряжение 5 Овысокой частоты Г, промодулированное низкочастотной составляющей, повторяющей по форме распределение намагниченности вдоль носителя записи. 1 (фиг. 2 и 3). 55Это напряжение через аналоговыйкоммутатор 12, выполняющий функциюпереключателя запись-воспроизведение,узел 13 воспроизведения, содержащий 60селективный усилитель, настроенныйна частоту Г , поступает на детектор14 огибающей, где из сигнала выделяется низкочастотная составляющая, соответствующая заданной функции преобразования датчика.Так для аналогового линейного датчика (фиг. 2) это напряжение линейноизменяется при перемещении объекта,причем его величина (соответствующаяамплитуде наведенной в магниточувствительном элементе 2 переменной ЭДС)однозначна определяет расстояние,пройденное объектом от начального положения,Для дискретного датчика пройденное объектом расстояние определяетсяпо числу импульсов модулирующего на -пряжеция, соответствующему числу импульсов, записанных на носителе 1Гезультаты измерения перемещенияобъекта визуализируются при помощиузла 15 индикации, управляемого схемой 7 управления.Для повышения технологическихвозможностей за счет повышения точности схема 10 измерения и магниточувствительный элемент 2 выполнен ввиде Б числа параллельных идентичныхканалов,В этом случае на носителе 1 записи создается распределение намагниченности в виде параллельного М-разрядного двоичного кода .(Фиг. 4),где "1" кода соответствует наличию намагниченности в данной точке носителя, а "0" кода - отсутствие намагниченности,Запись осуществляется при перемещении вдоль носителя 1 И-канального магниточувствительного элемента 2, прижатого к носителю 1 при помощи пьезовибратора 3, на электроды которого подается напряжение от источника питания постоянного тока. В этомслучае импульсы с выхода делителя частоты поступают на вход Ю-разрядного двоичного счетчика, входящего в состав преобразователя 9, выходы которого соединены с К-канальной схемой индикации. Через Х-канальный узел 11 записи и Б-канальный аналоговый коммутатор 12 образованный в счетчи - ке И-разрядный параллельный код поступает на Н-канальный магниточувствительный элемент.. Устройство для измерения перемещений, содержащее носитель магнитМ5 нои записи, генератор переменного напряжения, подключенный к нему пьезовибратор, закрепленный на нем магниточувствительный элемент, установленный с возможностью перемещения вдоль рабочей поверхности носителя магнитной записи и предназначенный для связи с измеряемым объектом, и подключенный к магниточувствительному элементу блок измерения и регист рации, отличающее с я тем, что, с целью повышения технологических воэможностей путем регулировки функции преобразования и разрешающей способности устройства, блок измере ния и регистрации выполнен в виде последовательно подключенных источника питания постоянного тока, схемы управления, перестраиваемого делите 25 ля частоты, многоФункционального преобразователя и схемы измерения состоящей из последовательно подключенных узла записи, аналогового коммутатора, усилителя воспроизведения1 детектора огибающей и узла индикацииФ второй выход схемы управления подключен к пьезовибратору, третий, четвертый и пятый выходы схемы управления соответственно подключены к первому входу многоФункционального преобразователя, и вторым входом аналогового коммутатора, узла индикации и генератора переменного напряжения, второй выход которого подключен к второму входу перестраиваемого делителя частоты, вход узла записи является входом схемы измерения,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что схема измерения и магниточувствительный. элемент выполнен в виде параллельных идентичньгх каналов.1548660 Цзиг.4Составитель Л. Крюковадактор Н,Бобкова Техред М.Ходанич Корре р М,П исно Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро агарина, 101 3 г каэ 35 Тираж 499 ПНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж"35, Раушская н и открытиям при ГКНТ СССб., д. 4/5