Способ измерения линейных перемещений и устройство для его осуществления

(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1116299, кл. 6 01 В 7/00, 1982.2. Авторское свидетельство СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХЩРЕМЕЩЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измеритель-.ной технике й может быть использовано винформационно-измерительных системах,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет интегрирования напряжения циклического резистивного датчика. После включения питания напряжение с подвижного вывода 2 через ключ 7 и усилитель 12 поступает на. вход интегратора 13. Под воздействием напряжения, снимаемого с вывода 2, интегратор 13 заряжается до максимального значения. Блок 16 в период заряжения определяет длительность первого такта интегрирования, после завершения которого начинается второй такт. В этом такте вход усилителя 12 через ключ 9 соединяется с шиной В источника 5 напряжения, которое быстро разряжает интегратор. В те-, чение быстрого разряда интегратора блок. Изобретенйе относится к измеритель-ной технике и может быть использовано винформационно-измерительных системах,Целью изобретения является повышение точности измерения и счет интегриро- .вания выходных напряжений циклического реэистивного датчика, .По предлагаемому способу измерения линейных перемещений, заключающемуся в том, что интегрируют выходное напряже-.ние резистивного датчика, включенного в цепь источника опорного напряжения, интегрирование проводят за три такта; в первом также интегрируют выходное напряжение резистивного датчика, во вто ром также интегрируют напряжение, противофазное опорному, и одновременнофиксируют длительность второго такта интегрирования путем записи в счетчик серии целых импульсов, следующих с частотой , в третьем также интегрируют напряжение, противофазное опорному и фиксируют при этом разность между значением сигнала в момент окончания второго такта и проинтегрированным значением сигнала в момент достижения нулевого значения напряжения и длительность третьею такта. путем записи серии импульсов в счетчик с такой же разрядностью, что и первый, и по значениям зарегистрированнцх счетчиками кодов определяют величину перемещения, причем интегрируют выходное напряжение циклического резистивного датчика. при этом формируют сигнал направления подвижно-го вывода резистивного датчика относительно направления измеряемого перемещения и коммутируют сформирован-.ным сигналам зарегистрированный счетчиками код таким образом, что в течение длительности совпадающего движения ре 10 20 25 15 блока 16 управления. К выходу интегратора подключен также нуль-орган 17, выход 30 35.Четвертый выход 22 подключен к счетному 40 направления движения подвижноо вывода 16 обеспечивает прохождение импульсов на счетчик 29. При равенстве напряжений, подаваемых на компаратор 14 от шинн С и интегратора, компаратор 14 формирует управляющий сигнал для прекращения второго тактаинтегрирования и начала третьего. В процессе третьего такта на вход интегратора поступает напряжение с шины С блока 5, под воздействием которого он медленно разряжается, и одновременно импульсы от блока 16 поступают на вход счетчика 31. По достижении напряжения на выходе интегратора 13, равного нулю. срабатывает нуль- орган 17, который формирует управляющий сигнал на приращениетретьего такта интегрирования и начало первого. Напряжение с подвижного вывода 35 подается на второй вход дополнительного нуль-органа 38, при срабатывании которого изменяется управляющий сигнал для коммутаторов 41 и 42 кода счетчиков 29 и 31. Последние индици руют прямой код, если движение выводане совпадает с измеряемым перемещением, 2 с, и 1 э.п.ф-лы, 2 ил. зультат измерения определяют по значениям зарегистрированных счетчиками прямыхкодов, а в течение длительности несовпадающего движения результат измерения .определяют по инверсным значениям зарегистрированных счетчиками кодов.На фиг,1 представлена схема устройства для измерения линейных перемещений; на фиг.2 - временная диаграмма его работы.Устройство содержит циклический резистивный датчик 1 с подвижным валом 2 и неподвижными выводами 3 и 4. Выводы 3 и 4 подключены соответственно к шинам О и А блока 5 питания, который имеет шины В и С с отрицательным потенциалом относительно шины О, Подвижный вывод 2 через аналоговый вход 6 электронного ключа 7, шина В блока 5 питания через аналоговый вход 8 электронного ключа 9, шина С через аналоговый вход 0 электронного, ключа 11 подключены к входу усилителя 12 постоянноготока, К выходу усилителя 12 подключены последовательно соединениме интегратор 13, компаратЬр 14 и первый вход которого подключен к второму входу 18 блока 16 управления. Второй вход нуль-органа 17 соединен с шиной О блока питания. Блок 16 управления имеет шесть выходов 19. 20,21. 22. 23 и 24. Первый выход 19 подключен к входу 25 синхронизации ключа 7, выход 20 - к входу 26 синхронизации ключа 9, а выход 21 - к входу 27 синхронизации ключа 11. входу 28 счетчика 29, пятый выход 23 - к счетному входу 30 счетчика 31, а шестой вцход 24 - к обнуляющим входам 32 и 33 каждого счетчика. Формирователь сигналациклического датчика относительно напряжения измеряемого перемещения выполнен в виде дополнительного. циклического резистивного датчика 34 с подвижным выводом 35 и двумя неподвижными выводами 36 и 37. Кроме того, формирователь содержит второй нуль-орган 38, выход которого подключен к управляющим входам 39 и 40 двух коммутаторов 41 ил 42 кодов, Сигнальные входы.43.143.е и 44,144 лп каждого иэ коммутаторов подключены к соответствующим выходам счетчиков 31 и 32. Неподвижные выводы 36 и 37 дополнительного датчика 34 подключены соответственно к шинам А и В блока 5 питания, а подвижный вывод 35 подключен к одному входу нуль- . органа 38, к другому входу которого подключена шина О блока питания. Датчики 1 и 34 установлены соосно вдоль оси 45 с возможностью совместного движения относительно измеряемого перемещения,Устройство работает следующим абразом.При измерении линейных перемещений подвижной вывод 2 датчика 1 совершает один оборот вдоль направления измеряемого перемещения. Характер изменения напряжение выходного напряжения, снимаемого с подвижного вывода, имеет , вид, представленный на фиг.2 а, В моменты совпадающего движения, определяющего одну половину пути, нап ряжение увеличивается, а при несовпадающем движении (на другой половине пути) напряжение уменьшается. Устачовленный соосно с датчиком 1 другой ци лический датчик 34 запитан равными по величине и противофазными напряжениями, снимаемыми с шин А и Вблока 5 питания. Б этой связи характер напряжения, снимаемого с подвижного выво-. да 35 датчика .34, имеет вид, представленный на фиг.2 б; Как видно из фиг,2, при увеличении напряжений, снимаемого с вывода 2, напряжение, снимаемое с вывода 35, больше нуля., а при уменьшении напряжения, снимаемого с вывода 2., напряжение на выводе 35 имеет значение меньше нуля. Момент перехода нуля фиксируется дополнительным нуль-органом 38, который в моменты положительного напряжения на . выводе 35 выдает на своем выходе сигнал в виде логической "1". а в моменты отрицательного напряжения - в виде логического "0". Указанные сигналы поступают на управляющие входы 39 и 40 двух коммутаторов, осуществляя коммутацию кода, зарегистрированного.счетчиками таким образом, что.в моменты положительных значений напряжения, снимаемого с подвижного вывода 35, коммутатор передает на свой выход пря 20 30. такта интегрирований, Одновременно в ука 35 занный период с выхода 22 на вход счетчика 40 50 5 10 мой код, зарегистрированный счетчиками 29 и 31, в моменты отрицательных значений напряжения, снимаемого с подвижного вы- . вода 35, коммутатор передает на свой выход инверсный код, зарегистрированный счетчиками 29 и 31. Регистрация кода счетчиками осуществляется следующим образом, При включении питания, на выходе интегратора 13 напряжение равно нулю. На выходе 19 устанавливается напряжение логической"1", а на выходе 2 выдается кратковременный импульс, устанавливающий счетчики 29 и 31 в нулевое состояние. На выходах 20 и 21, 22.и 23 устанавливаются логические "0". Напряжением логической "1" с выхода 19 при включении открывается ключ 7. Через аналоговый вход этого ключа напряжение с подвижного вывода поступает на вход усилителя 12 и далее на вход интегратора 13 (фиг.2 в), Под воздействием этого напряжения интегратор заряжается до напряжения О вых (фиг,2 г), Напряжение логической ," на выходе 19 сохраняется в течение первого такта интегрирования, Во втором такте интегрирования, который начинается с момента сдвига логической "1" с выхода 19 олока 16 на выход 20, ключ 7 закрывается, а ключ 9 открывается для прохождения сигналов, Через выход 8 ключа 9 и усилитель 12 на вход интегратора 13 подается напряжение с шины В (фиг.2 в). Под воздействием этого напряжения интегратор начинает быстро разряжаться в течение длительного второго 29 поступает серия импульсов с частотой 1, На выходах 19, 21 и 24 в этом такте интегрирования присутствуют логические "0"В момент достижения на выходе компаратора напряжения, снимаемого с шины Сблока 5 питания, срабатывает компаратор 14, который выдает на вход 15 блока 16 соответствующий сигнал. После поступления этого сигнала с первым тактовым импульсом частоты 1 напряжение логической "1" сдвигается с выхода 20 блока 1.6 на выход 21. С указанного момента начинается третий такт интегрирования, состоящий в том, что напряжение шины С блока 5 питания через вход 10 ключа 11 и усилитель 12 подается на вход интегратора.13 и последний продолжает разряжаться, но со скоростью меньшей,чем во втором такте, до достижения нулевого напряжений. В третьем такте интегрирований импульсы с выхода 23 подаются на счетный вход 30 счетчика 31, а импульсы с выхода 22 на счетный вход 28 счетчика не подаются. В момент достижения нулевого напряжения срабатывает нуль-орган 17 и формирует при этом соответствующий сиг 182019810 20 25 30 35 40 50 55 нал на вход 18,блока 16 управления. Подвоздействием этого сигнала с выхода 21 логическая "1" сдвигается на выход 19 и, такимобразом, начинается повторное интегрирование входного сигнала и т.д., до конца работы.Применение предложенных способа измерений линейных перемещений и устройства для его реализации обеспечиваетповышение точности измерений за счет интегрирования выходных напряжений циклических резистивных датчиков,Ф о р мул а.и зоб ретения1. Способ измерения линейных переме- .щений, заключающийся в том, что интегрируют выходное напряжение реэистивногодатчика, включенного в цепь источника опорного напряжения, интегрирование проводятза три такта, в первом такте интегрируют выходное напряжение резистивного датчика, вовтором интегрируют напряжение, противоФазное опорному, и одновременно фиксируют, длительность второго такта интегрированияпутем записи в.счетчик серии целых импульсов, следующих с частотой , в третьем тактеинтегрируют напряжение, противофазноеопорному, и фиксируют при этом разность значений сигнала в момент окончания второготакта и проинтегрированного значения сигнала в момент достижения нулевого значениянапряжения и длительность третьего такта пу. тем записи серии импульсов в счетчик стакой же разрядностью, что и первый, и позначениям зарегистрированных счетчикамикодов определяют величину перемещения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюточности измерения, интегрируют выходное напряжение циклического резистивного датчика,. при этом Формирует сигнал. направления движения подвижного выводарезистивного датчика относительно направления измеряемого перемещения икоммутируют сформированным сигналомзарегистрированнь 1 й счетчиками код так,что в течение длительности совпадающегодвижения результат измерения определяютпо значениям зарегистрированных счетчи ком прямых кодов, а в течение длительностинесовпадающего движения результат измерения определяют по инверсным значениям, зарегистрированным счетчиком кодов.2. Устройство для измерения линейныхперемещений. содержащее резистивныйдатчик с подвижным выводом. двумя неподвижными соединенными с положительной инулевой шиной блока питания выводами,блок питания, усилитель постоянного тока,интегратор,. компаратор, неподвижные выводы резистивного датчика соединены соответственно с положительной и нулевой шинами блока питания, первый, второй и третий электронные ключи, нуль-орган, первым входом соединенный с ним блок управления, два а-разрядных счетчика, выходы электронных ключей объединены и соединены с входом усилителей постоянного. тока, выход которого соединен с входом интегратора; выход последнего соединен с первыми входами. нуль-органа и компаратора, выход. компаратора - с вторым входом блока управления, первый, второй и третий выходы. которого соединены соответственно с синхронизирующими входами первого, второго и третьего электронных ключей, четвертый и пятый выходы блока управления соединены соответственно с первыми входами в- разрядных счетчиков, шестой выход блока управления - с вторыми входами в-разрядных счетчиков, выходы которых являются выходами устройства, подвижный вывод резистивного датчика и отрицательные шины блока питания соединены соответственно с аналоговыми входами первого, второго и третьего электронных ключей, а нулевая и вторая отрицательная шины блока питания - соответственно с вторыми входами нуль- органа и компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности измерений, оно снабжено циклическим резистивным датчиком, формирователем сигнала направления движения подвижного вывода датчика относительно направления измеряемого перемещения и двумя в-разрядными коммутаторами кодов, выходы формирователя подключены к управляющим входам коммутаторов, а- сигнальные выходы первого в-разрядного счетчика подключены к соответствующим в-сигнальным входам первого коммутатора, а в-сигнальные выходы второго а-разрядного. счетчика подключены к соответствующим в-сигнальным входам второго коммутатора.3. Устройство по п,2, о т л и ч.а ю щ е ес я тем, что формирователь сигналов направ 45 ления движения. подвижного вывода относительно направления измеряемого перемещения выполнен в виде второго циклического резистивного датчика, подвижный вывод которого установлен соосно и с возможностью совместного вращения с подвижным выводом первого резистивного датчика и второго нуль-органа, соединенных друг с другой и блоком питания так, что подвижный вывод второго резистивного датчика подключен к первому входу второго нуль-оргэна, а неподвижные выводы - соответственно к двум .равным по величине противофазным шийам блока питания, при этом вход дополнительного второго нуль-органа подключен кнулевой шине блока питания.1820198 Редакто Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гаглрин Заказ 2022 ВНИИПИ Гос оставител 6. Николаенкоехред М,Моргентал Корректор Е, Папп Тираж, Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушскзя нэб 4 Л