Измерительный преобразователь линейных перемещений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 17/00 ски о СССР1978.СССР1988 ЕОБРАЗОВАТЕЛ лектрическом выуждающего ультраичества импульзвукопровод ичитывания. Еслиа не совпадают,наличии ошибки. сов на чества. имп(57) Изобретение о тельной технике, а акустическим преоб ных перемещений, и зсвано в робототех изме итс гнитоименно к ченные количествелается вывод оп. ф-лы, 2 ил,полФто м линеь испол азовател может бь 1 з темах ическ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к измерительной технике, а именно к магнитоакустическим преобразователям линейных перемещений, и может быть использовано в робототехнических системах и комппексах,Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости.На фиг.1 приведена функциональная схема измерительного преобразователя; на фиг,2 - основные временные диаграм мы, поясняющие работу преобразователяИзмерительный преобразователь линейных перемещений содержит магнитострикционный датчик линейных перемещений, состоящий из звукопровода 1 и комплексах, Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости,Полученный временной интервал, пропорциональный величине контролируемогоперемещения, поступает на счетчикигрубого и точного отсчета, в которыхосуществляется заполнение этого временного интервала импульсами частот,отличающихся в несколько раз, и одновременный подсчет количества этихимпульсов. Для повышения помехоустой.чивости осуществляется подсчет колиходе генератора, воззвуковую волну, и колсов, прошедших черезпринятых элементом с из магнитострикционного материала,стабилизатора 2 растягивающих усилий, акустического демпфера 3, ограничителей 4 перемещений, генератора5, подвижного элемента 6 считыванияи предусилителя-формирователя 7, цифровой канал преобразования, состоящий из триггера 8 управления, элемента И 9, умножителя 10 частоты,счетчиков 11 и 12 грубого и точногоотсчета, формирователя 13 импульсов,элемента 14 задержки, первого 15 ивторого 16 регистров, шину 17 запроса, шину 18 запуска, первую 19 и вторую 20 шины результата и шину 21синхронизации.15520 огр К оф Один конец звукопровода 1 магнитоСтрикционного датчика линейных переМещений подключен к механическому выходу генератора 5, а другой его коец - к стабилизатору 2 растягивающих силий через акустический демпфер 3, оосно со звукопроводом 1 установлен сосредоточенный элемент 6 считывания, Выполненный с воэможностью перемещеМйя вдоль звукопроводов между его ограничителями 4 перемещений и кинеатически подсоединяемый к объекту онтролируемого перемещения. Вывод ,элемента 6 считывания подключен к вхо-ъ 5 ду триггера 8 управления цифрового канала преобразования через предусилитель-формирователь 7, его выход соединен с входами элемента И 9, формирователя 13 импульсов, генератора 5 и подключен к шине 17 запроса. Электрический выход генератора 5 подсоединен к входу умнолщтеля 10 частоты и счетному входу счетчика 11 грубого отсчета, его выходы подключены к первой шине 19 результата через ,первый регистр 15. Выход умножителя 10 частоты подсоединен к счетному входу счетчика 12 точного отсчета через элементы И 9, его выходы подключены к второй шине 20 результата через второй регистр 16, Выход формирователя 13 импульсов соединен с входом элемента 14 задержки, его первый выход соединен с синхровходами первого 15 и второго 16 регистров, а второй выход подключен к шине 21 синхронизации. Синхровход триггера8 управления и нулевые входы счетчиков 11 и 12 грубого и точного отсчета объединены и подключены к шине18 запуска.Кроме того, для повышения помехо.устойчивости работы измерительного преобразователя линейных перемещений 45 за счет устранения влияния акустических помех на его магнитострикционный тракт передачи, в его цифровой канал .преобразования дополнительно введены последовательно соединенные счетчик 50 22 контроля грубого отсчета, цифровой компаратор 23 и регистр 24 ошибки, первый вход счетчика 22 контроля грубого отсчета соединен с выходом предусилителя-Формирователя 7, его второй вход с вторым входом триггера 8 управления, второй вход цифрового компаратора 23 с выходом счетчика 11 грубого отсчета, а второй вход регист 02 4ра 24 ошибки - с выходом элемента 14задержки, Выход регистра 24 ошибкиявляется шиной 25 контроля ошибки.Устройство работает следующимобразом.Первоначально устройство устанавливается в исходное состояние, Пошине 17 запроса выставляется цифровойсигнал "Запрос" (фиг,2 ж). В следующий момент по шине 18 запуска выставляется цифровой импульсный сигнал"Запуск" (Фиг.2 а), по которому производится обнуление счетчиков 11 и12 грубого и точного отсчета, включение (установка в "1") триггера 8 управления (фиг.2 б). По сигналу триггера 8 управления производится запускгенератора 5 (Фиг.2 в), открываетсялогический ключ на элементе И 9 иснимается сигнал "Запрос" по шине 17запроса.Генератор 5 вырабатывает модулированные магнитоупругие сигналы по механическому выходу и электрическиесигналы по цифровому выходу опорноймагнитострикционной частоты Г , которые соответственно проходят в звукопровод 1 магнитострикционного датчикалинейных перемещений, где распространяются с конечной продольной фазовойскоростью Ч магнитострикционной среды,и проходят в цифровой канал преобразования на счетный вход счетчика 11грубого отсчета и сигнальный входумножителя 10 частоты,Умножитель 10 частоты выполняетпреобразование опорной магнитострикционной частоты Гь следования цифровых сигналов генератора 5 согласновыражению. где К - коэффициент преобразования частоты, которые с его выхода проходят через открытый логический элемент И 9 на счетный вход счетчика 12 точного отсчета (фиг.2 г).Счетчики 11 и 12 грубого и точного отсчета производят подсчет числа импульсов, поступающих на их счетный вход за искомый временной интервал перемещения где 1 - искомое линейное перемещение,15520 хор Тх о, р 40 50 5Когда первый магнитоупругий зондирующий импульс пройдет с меха" нического выхода генератора 5 через звукопровод 1 до подвижного элемента 6 считывания который преду.илителемформирователем 7 магнитострикционного датчика линейных перемещений преобразуется далее в видеоимпульс и поступает в цифровой канал преобразования на нулевой вход триггера 8 управ 10 ления. По этому сигналу производится переключение в исходное состояние триггера 8 управления (Фиг,2 б),Выключение триггера 8 управления5 приводит к блокированию входа логического элемента И 9, через который с этого момента не проходят счетные импульсы частоты Е на счетный вход счетчика 12 точйого отсчета20 (Фиг.2 г), останов генератора. 5 (фиг.2 в) и формирование по шине 17 запроса сигнала "Запрос". В результате на выходах счетчиков 11 и 12 грубого и точного отсчета формируются результирующие: и-разрядный код грубого счета и ш-разрядный код точного счета хточн Тх птр (2) которые поступают далее на информационные входы соответственно первого 15 и второго 16 регистров,Одновременно по срезу цифрового сигнала триггера 8 управления (фиг.2 б) производится запуск формирователя 13 импульсов, который вырабатывает короткий цифровой импульс (Фиг,2 д), поступающий на вход элемента 14 задержки, и задерживается по его первому выходу на времяь и 1 установления информационных сигналов на выходах счетчиков 11 и 12. После чего в первый 15 и второй 16 регистры производится запись соответствующих кодов (1) и (2). По другому выходу элемента 14 задержки цифровой импульс выцержил л лвается на время ь, + ь ю,(6 через которое результирующие сигналы в виде кодов (2) с выходов регистров 15 и 16 проходят на соответствующие шины 19 и 20 результата, формируя сигналы "Код перемещения грубо" и "Код перемещения точно",и подается на шину 21 синхронизации, формируя 02 6сигнал "Синхронизация" (Фиг,2 е), На этом полный цикл преобразования заканчивается и устройство подготовлено к очередному циклу преобразования.Следующий цикл преобразования начинается через время Ср реакции пользователя после принятия им сигнала "Запрос", выставленного по шине 17 запроса, и выполняется беэ изменения согласно вьппе рассмотренного,Для предотвращения переотражений продольных зондирующих магнитоупругих волн в магнитострикционном звукопроводе 1 его противоположный от генератора 5 конец заключен в акустический демнфер 3. Стабилизатор 2 растягивающих усилий задает постоянное растягивающее механическое усилие магнитострикционного звукопровода 1, обеспечивая тем самым постоянство магнитоакустического сопротивления тракта передачи в процессе работы устройства.Применение ограничителей 4 перемещений позволяет устанавливать требуемый диапазон линейного перемещения подвижного элемента 6 подмагничивания вдоль звукопровода преобразователя и предохранять его от механического разрушения в процессе работы,Поскольку магнитострикционный тракт преобразователя достаточно чувствителен к акустическим помехам, может оказаться, что первым пришедшим магнитоупругим сигналом в зону считывания (магнитоупругого преобразования) будет акустический сигнал помехи, наведенный внешней средой, Следовательно, результат измерения будет искажен. Чтобы этого не произошло в устройстве осуществляется подсчет числа импульсов по электронному выходу генератора 5 и подсчет числа импульсов, прошедших через звукопровод 1 преобразователя. Количество импульсов в обоих случаях должно быть одинаковое в случае отсутствия помехи, поскольку они вырабатываются одним источником колебаний. В блоке цифрового контроля производится подсчет числа импульсов, сформированных генератором 5 за искомый интервал перемещения Тх и прошедших через магнитострикционный эвукопровод 1 преобразователя. Так, в счетчике 22 контроля грубого отсчета в конце цикла преобразования будет1552002 фри 1 Составитель В.КольцовТехред М,Дидык Корректор М.Максимишине А.йандо роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 322 ВНИИПИ Государственного 113035, Тираж 475 митета по сква, Жобре Рауш Подписноениям и открытиям при кн сьая наб., д, 4/5