Преобразователь перемещения в код

(21) 4822254 (22) 21.03,90 Рая ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Астраханский технический институт рыбной промышленности и хозяйства (72) А.И.Надеев, А.Н.Морален и О.И,Шумов (56) Авторское свидетельство СССР М 1105922, кл. Н 03 М 1/22, 1983.Авторское свидетельство СССР М 1274156, кл. Н 03 М 1/06, 1984.(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения и контроля перемещения, применяемых в системах автоматического управления. Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости преобразователя перемещений в код. Поставленная цель достигается тем, что в пре. образователь, содержащий звукопровод,Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения и контроля перемещения, применяемым в системах автоматического управления.Известны магнитострикционные преобразователи перемещения в цифрой код с возможностью плавного изменения коэффициента преобразования, информацией о перемещении в которых служит отношение частот в опорном и измерительном каналах.Однако приемлемая разрешающая способность в этих преобразователях получается за счет введения делителя частоты в Ж) 1783608 А 1 катушку записи, формирователь импульсов записи с тактовым генератором, первую и вторую катушки считывания, первый элемент ИЛИ, ВЯ-триггер, первый и второй блоки совпадения, первый и второй усилители-формирователи, три датчика, сумматор, первый и второй регистры, первый и второй элементы задержки, цифроаналоговый преобразователь, первый формирова-, тель импульсов, дополнительно введены второй формирователь импульсов, задатчик кодов, дешифратор, индикатор, детектор нуля и преобразователь напряжение - частота. При этом совокупность связей между элементами обеспечивает автоматическое изменение частоты счетных импульсов выхода преобразователя напряжение - частота, таким образом, что в цифровом коде измеряемого перемещения на выходе устройства исключаются дополнительные погрешности. 1 ил. измерительный канал. Это приводит к суще ственной потере быстродействия, особенна при преобразовании больших перемещений,Известно также устройство для преобразования линейного перемещения в код; содержащее звукопровод, демпферы, по- стоянные магниты, катушки возбуждения и считывания, преобразователь время - код М регистр памяти, управляющий количеством суперпозиционно включенных катушек возбуждения в зависимости от диапазона и еобразования, Однако температурн стабильность этого устройства невысокая.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является преобразователь перемещения в код, содержащийзвукопровод, демпферы, тактовый генератор, формирователь импульсов записи, катушку записи, первую и вторую катушкисчитывания, первый и второй усилителиформирователи, элемент ИЛИ, ЯЯ-триггер,блок совпадения, счетчик, слагаемый сумматор, регистр, элемент задержки, второй 10блок совпадения, второй и третий счетчики,цифроаналоговый преобразователь, второйэлемент задержки, второй регистр,Однако величина опорного сигнала вэтом преобразователе зависит от различных дестабилизирующих факторов внешнейсреды температура, вибрация и т.д,), которые влияют на геометрические размеры катушки и звукопровода и их взаимноерасположение, а также от неоднородности 20волнового сопротивления звукопровода,Целью изобретения является повышениеразрешающей способности и точности и реобразователя перемещения в код.Электронная схема преобразователя 25содержит звукопровод с размещенными наего концах демпферами, тактовый генератор, выход которого соединен со входомформирователя импульсов записи, выходкоторого соединен с катушкой записи, пер.вую и вторую катушку считывания, выходыкоторых соединены со входами соответственного первого и второго усилителей-формирователей, выходы которых соединенысоответственно с первым и вторым входами 35элемента ИЛИ, ЯЯ-триггер, выход которогосоединен с первым входом первого блокасовпадения, выход которого соединен сосчетным входом первого счетчика, выходыкоторого соединены со входами первого 40слагаемого сумматора, выходы которого соединены с информационными входами первого регистра, стробирующий вход которогоподключен к выходу первого элемента задержки, второй блок совпадения, второй и 45третий счетчики, цифроаналоговый преобразователь, второй элемент задержки, первый формирователь импульсов, второйрегистр. В схему дополнительно введеныпреобразователь напряжение-частота, эторой формирователь импульсов, задатчик кодов, дешифратор, индикатор и детекторнуля, а катушка записи выполнена подвижной и расположена между неподвижнымипервой и второй катушками считывания, выход тактового генератора соединен с Я-входом РЯ-триггера, выход которого соединенсо входами первого и второго элементовзадержки, выход второго элемента задержки соединен с установочным вводом перво. го счетчика, выходы которого соединены с информационными входами второго счетчика и с информационными входами второго регистра, выходы которого соединены с информационными входамидешифратора, выходы которого соединены с индикатором. Выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего счетчика, выход старшего разряда которого соединен с первым входом второго блока совпадения, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с Я-входом ВЯ-триггера и с установочным входом третьего счетчика, выход младшего разряда которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с установочным входом второго счетчика. Выходы первого регистра соединены с входами детектора нуля и с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков совпадения, Выходы эадатчика кодов соединены с входами второго слагаемого сумматора, выход детектора нуля соединен с управляющим входом дешифратора, выход второго усилителя-формирователя соединен со стробирующим входом второго регистра,На чертеже представлена блок-схема преобразователя,Преобразователь содержит звукопровод 1, на обоих концах которого закреплены демпферы 2, на правом конце звукопровода первую катушку считывания 3 и на левом конце звукопровода вторую катушку считывания 4, соединенные с входами усилителей-формирователей 6 и 7, выполненных из последовательно соединенных усилителей 8 и формирователей импульсов 9, свободно перемещающуюся по всей длине звукопровода катушку записи 5, логический элемент ИЛИ 10, входами соединенный с выходами усилителей-формирователей б и 7, формирователь импульса записи 11, выходом соединенный с катушкой записи 5, тактовый генератор 12, выходом соединенный с входом фоомирователем импульса записи 11, ЯЯ-триггер 13, Я-входом соединенный с выходом тактового генератора 12, счетчик режима 14, счетным входом соединенный с выходом логического элемента ИЛИ 10. Преобразователь содержит также измерительный счетчик импульсов 15, счетным входом соединенный с выходом первого блошка совпадений 18, вычитающий счетчик 16, информационным входом соединенный с выходом измерительного счетчика импульсов510 ненный с входом слагаемого сумматора 23 15 20 25 30 Преобразователь работает следующим. образом. Тактовый генератор 12 с помощью 5015, преобразователь напряжение-частота 17, выходом соединенный с входами первого блока совпадения 18, второй вход которого соединен с выходом ВЯ-триггера 13, и второго блока совпадения 19, второй вход которого соединен с выходом "2" счетчика режима 14, а выход - с сцетным входом вычитающего сцетчика 16, второй элемент задержки 20, входом соединенный с выходом ВЯ-триггера 13, а выходом - с установочным входом измерительного счетчика импульсов 15 первый элемент задержки 21, входом соединенный с выходом ЙЯ-триггера 13, задэтцик кодов 22, выходом соеди второй вход которого соединен с выходом измерительного счетчика импульсов 15, управляющий регистр 24, информационным входом соединенный с выходом слагаемого сумматора 23, а стробирующим входом первого элемента задержки 21, А также содержит информационный регистр 25, информационным входом соединенный с выходом измерительного счетчика импульсов 15, а стробирующим входом - с выходом второго усилителя-формирователя 6, цифроаналоговый преобразователь код-напря. жение 26, информационным входом соединенный с выходом управляющего регистра 24, а выходом - с входом преобраэователя напряжение-частота 17, детектор нуля 27; вход которого соединен с выходом управляющего регистра 24, дешифратор 28, информационным входом соединенный с выходом информационного регистра 25, а управляющим входом - с выходом детектора нуля 27, индикатор 29, входом соединенный с выходом дешифратора 28, первый формирователь коротких импульсов 30, входом соединенный с выходом вычитающего счетчика, а выходом - с В-входом триггера 13 и установоцным входом счетчика режима 14, Преобразователь имеет второй формирователь коротких импульсов 31, входом соединенный с выходом "1" счетчика режима 14, а выходом с установочным входом вычитающего сцетчика,формирователя импульса 11 и катушки записи 5 создает в звукопроводе 1, в результате эффекта" магнитострикцииупругую волну, распространяющуюся по звукопроводу. Упругая волна, достигнув катушек сцитывания 3 и 4, создает в них импульс напряжения соответственно опорному и измерительному сигналам, которые усиливаются и преобразуются в импульсы усилителями-формирователями 6 и 7. Упру 35 40 45 гая волна, распространяясь далее по звуко- проводу 1, поглощается демпферами 2.Тактовый генератор 12 одновременно устанавливает триггер 13 в единичное состояние, что разрешает прохождение импульсов преобразователя напряжение-цастота 17 через второй блок совпадения 18 в измерительный счетчик импульсов 15.При появлении первого сигнала считывания (опорного или измерительного) на счетном входе счетчика режимы 14 через логический элемент ИЛИ 10, на выходе "1" счетчика 14 устанавливается единица, которая через второй формирователь коротких импульсов 31 разрешает запись информации со счетчика 15 в счетчик 16, Если появляется измерительный сигнал, то регистр 25 запоминает информацию с измерительного счетчика 15. При появлении второго сигнала (опорного или измерительного счетчик режима 14 устанавливает на выходе "2" единицу, тем самым разрешая прохождение импульсов преобразователя напряжение- частоте 17 на счетный вход вычитающего счетчика 16 через второй блок совпадения 19, Счетчики 15 и 16 считают импульсы до тех пор, пока на выходе "сО" вычитающего счетчика 16 не появится единичный сигнал, который через формирователь коротких импульсов устанавливает в нулевое состояние счетчик режима 74 и триггер 13. Таким образом в основном счетчике 15 находится код числа импульсов, соответствующий времени прохождения волны в волноводе 1 от одной катушки до другой, В задатчике кодов 22 устанавливается код числа импульсов, который определяется из необходимости обеспечения заданной точности, быстродействия и расстояния между катушками 3 и 4.Далее в слагаемом сумматоре 23 находится разность кодов чисел со счетчика 15 и задатчика кодов 22 и заносится в управляющий регистр 24. При появлении сигнала считывания с триггера 13 через первый элемент задержки 21 и этим же сигналом через второй элемент задержки 20 устанавливается в нулевое состояние измерительный счетчик 15,Если в регистре 24 записывается нуль, то детектор нуля 27 выдает сигнал разрешения дешифратору 28 и код числа импульсов с регистра 25, соответствующий времени прохождения упругой волны от катушки записи 5 до измерительной катушки 4 и соответственно расстоянию Х, поступает на индикацию.В случае, если в регистре 24 запишется число, отличное от нуля, цифроаналоговый преобразователь код-напряжение 26 изме1783608 Преобразователь перемещения в код, содержащий звукопровод с размещенными 2 на его концах демпферами, тактовый генератор, выход которого соединен с входом Формирователя импульсов записи, выход которого соединен с катушкой записи, первую и вторую катушки считывания, выходы 25 которых соединены с входами соответственно первого и второго усилителей-формирователей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, ВЯ-триггер, выход 30 которого соединен с первым входом первого блока совпадения, выход которого соединен с счетным входом первого счетчика, выходы которого соединены с входами первого слагаемого сумматора, выходы ко торого соединены с информационными входами первого регистра, стробируащий вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, второй блок совпаде-. ния, второй и третий счетчики, цифроанало говый преобразователь, второй элемент задержки, первый формирователь импульсов, второйрегистр, отличающийсятем, что, с целью повышения точности и помехонит напряжение на преобразователе напряжение -частота на величину пропорциональную коду, записанному на регистре 24. Далее следующим тактом генератора 12 измерение повторяется и результат, свободный от дополнительных погрешностей, выводится на индикацию,Таким образом, обеспечивается высокая точность преобразования перемещения в код при реализации алгоритма прямого преобразования, свободного от погрешности нелинейности, без потери быстродействия и необходимости иметь на выходе преобразователя вычислительное устройство отношения временных интервалов. Формула изобретения устойчивости преобразователя, в него введены преобразователь напряжения-частоты, второй формирователь импульсов, задатчик кодов, дешифратор, индикатор и 5 детектор нуля, а катушка записи выполненаподвижной и расположена между неподвижными первой и второй катушками считывания, выход тактового генератора соединен с Я-входом ВЯ-триггера, выход ко торого соединен с входами первого и второго элементов задержки, выход второго элемента задержки соединен с установочным входом первого счетчика, выходы которого соединены с информационными 15 входами второго счетчика и информационными входами второго регистра, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора, выходы которого соединены с индикатором, выход элемента 0 ИЛИ соединен со счетным входом третьегосчетчика, выход старшего разряда которого соединен с первым входом второго блока совпадения, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с Й-входом ЯЯ-триггера и установочным входом третьего счетчика, выход младшего разряда которого соединен с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с установочным входом второго счетчика, выходы первого регистра, соеди нены с входами детектора нуля и входамицифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков совпадения, выходы задатчика кодов соединены с входами второго слагаемого сумматора, выход детектора нуля соединен с управляющим входом дешифратора, выход второго усилителя- формирователя соединен с стробирующим входом второго регистра.1783 б 08 оставитель О.Ш хред М.Моргент С умов эктор И.Мельникова Те ал Корректор С.Юскоизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 4521 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб/5