Устройство для измерения перемещений

до делам нзобретеннй н отнрытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к системам автоматического измерения неэлектрических величин, а именно к устройствам для измерения перемещений.Известно устройство для автоматического измерения перемещений, содержащее последовательно включенные генератор опорного напряжения, воздушный поворотный трансформатор-индуктосин, делитель напряжения и блок формирования выходного сигнала. В этом устройстве первичная обмотка воздушного поворотного трансформатора-индуктосина запитывается от генератора опорного напряжения синусоидальным сигналом переменного тока. С синусоидной и косинусной выходных обмоток индуктосина снимаются два напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота ротора индуктосина. Эти напряжения подаются на соответствующие сигнальные входы делителя напряжения, выполненного, например, в виде двухполюсного поворотного трансформатора-приемника, на управляющий вход которого поступает сигнал, пропорциональный цифровому коду, сформированному в блоке формирования выходного сигнала 11,2Один из основных недостатков устройства - низкая точность формирования сигнала рассогласования между угловым положением ротора индуктосина и его числовым эквивалентом, обусловленная малой величиной выходного сигнала индуктосина.Наиболее близким техническим решениемк данному изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее генератор опорного напряжения, блок формирования выходного сигнала, индуктосин, под О ключенный через делитель напряжения кпервому входу коммутатора, и формирователь импульсов 12.Недостаток этого известного устройствасостоит в сравнительно невысокой точности устройства.5Цель изобретения - повышение точностиустройства для измерения перемещений.Поставленная цель достигается за счеттого, что в устройство для измерения перемещений введены умножитель частоты, одно- вибратор, фазоинвертор, блок дифференцирования и фильтр верхних частот, вход умножителя частоты соединен с выходом генератора опорного напряжения и с первым входом фазоинвертора, выход умножителя частоты соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с вторым входом фазоинвертора и с входом индуктосина, выход фазоинвертора через блок дифференцирования соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, выход коммутатора через фильтр верхних частот соединен с входом блока формирования выходного сигнала, выход которого подключен к управляющему входу делителя напряжения,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 показаны временные диафрагмы, поясняющие работу устройства.Устройство для измерения перемещений содержит генератор 1 опорного напряжения, индуктосин 2, делитель 3 напряжения, блок 4 формирования выходного сигнала, блок 5 формирования импульсных сигналов, выполненный в виде последовательно включенного умножителя 6 частоты и одновибратора 7, выход которого является первым выходом блока 5, и управляемый фазоинвертор 8, второй вход которого подключен к выходу умножителя 6 частоты и является первым входом блока 5 формирования импульсных сигналов,Первый вход фазоинвертора 8 подключен к выходу одновибратора 7, а выход является вторым выходом блока 5. Кроме того, устройство для измерения перемещений содержит блок 9 дифференцирования, коммутатор 10, фильтр 11 верхних частот и формирователь 12 импульсов. Выход генератора 1 опорного напряжения подключен к входу блока 5, первый вход которого подключен к первичной обмотке индуктосина 2, а второй выход - к блоку 9 дифференцирования, Выходные обмотки индуктосина 2 подключены к соответствующим сигнальным входам делителя 3 напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу блока 4 формирования, выходного сигнала. Выход делителя 3 напряжения подключен к сигнальному входу коммутатора 10, управляющий вход которого через формирователь 12 подключен к выходу блока 9 дифференцирования. Выход коммутатора 1 О через фильтр 11 верхних частот подключен к входу блока 4.Устройство работает следующим образом.Синусоидальный сигнал с выхода генератора 1 (фиг. 2 а) поступает на вход блока 5 формирования импульсных сигналов. В блоке 5 с помощью умножителя 6 частоты происходит повышение частоты входного сигнала, например, в два раза (фиг, 2 б). Полученный сигнал двойной частоты поступает на вход одновибратора 7, в котором в момент перехода синусоидального сигнала через нуль формируются прямоугольные импульсы короткой длительности (фиг. 2 в). 4Эти импульсы через первый выход блока 5 формирования импульсных сигналов поступают на первичную .обмотку индуктосина 2. На выходных (синусной и косинусной) обмотках индуктосина 2 формируются короткие импульсы положительной и отрицательной полярностей.Импульсы положительной полярностиформируются в момент ступенчатого нарастания (увеличения) амплитуды импульсного входного сигнала индуктосина 2 и импульсы отрицательной полярности формируются вмомент ступенчатого уменьшения напряжения импульсного входного сигнала (фиг, 2 г).Импульсные выходные сигналы индуктосина 2, пройдя через делитель 3 напряжения, поступают на сигнальный вход коммутатора 10 и проходят через него только в том случае, когда на втОром (управляющем входе) коммутатора 10 присутствуют коммутирующие импульсы.При отсутствии коммутирующих импуль сов коммутатор 10 закрыт, при этом выходные сигналы индуктосина 2 через коммутатор 1 О не проходят.Формирование коммутирующих импульсов осуществляется следующим образом,В блоке 5 формирования импульсных сигналов выходные импульсы одновибратора 7 поступают на сигнальный вход фазоинвертора 8. В фазоинверторе 8 за счет сигнала генераторапроисходит циклическое изменение полярности (фазы) входных импульсов в соответствии с полярностью синусоидального сигнала генератора(фиг, 2 д), т. е, при положительной полярности синусоидального сигнала полярность импульсных сигналов не меняется, а при отрицательной полярности синусоидального сигнала - ме няется на противоположную (фиг. 2 а, д).Сформированные импульсные сигналы повторому выходу блока 5 поступают в блок 9 дифференцирования, в котором формируются импульсы положительной или отрицательной полярности (фиг. 2 е), соответствующие переднему и заднему фронтам выходных импульсов фазоинвертора 8 (фиг. 2 д), причем полярность выходных импульсов блока 9 дифференцирования будет соответствовать знаку (направлению) ступенчатого измене ния импульсов, поступающих с выхода фазоинвертора 8 на вход блока 9 дифференцирования (фиг, 2 д, е).В однополярном формирователе 12 импульсов выходные импульсы блока 9 положительной (или отрицательной) полярности усиливаются по амплитуде, при этом импульсы отрицательной полярности (при положительной) через формирователь 12 не проходят. В результате на выходе формирователя 12 формируются импульсы, соот ветствующие только передним фронтам(перепадам напряжений) нечетных импульсов (фиг. 2 д) и задним фронтам четных импульсов, поступающих на запитку первичной обмотки индуктосина 2, причем дли 732666тельность т выходных импульсов формирователя 12 выбирается меньше длительности выходных импульсов одновибратора 7 (фиг. 2 в, е), что обеспечивается за счет выбора соответствующих параметров блока 9 и формирователя 12.В соответствии с порядком следования коммутирующих импульсов (фиг. 2 ж) включается коммутатор 10, при этом через коммутатор проходят только те выходные импульсные сигналы индуктосина (фиг, 2 г) - положительной или отрицательной полярности, которые образованы передним фронтом нечетных импульсов (фиг. 2 д) и задним фронтом четных импульсов, поступающих на запитку первичной обмотки индуктосина 2.В результате временной селекции выходных импульсов индуктосина 2, в соответствии с законом следования коммутирующих импульсов, на выходе коммутатора 10 появится периодическая последовательность разнополярных сигналов, сдвинутых относительно друг друга на 1 Т периода выходного сигнала генератора 1 (фиг. 2 к) и следующих с частотой выходного сигнала генератора 1.Основная гармоника, присутствующая в выходном сигнале коммутатора 1 О (фиг. 2 к) и равная"и=" т4 Т 2 А пройдя через фильтр 11 верхних частот поступает в блок 4 формирования выходного сигнала, на выходе которого формируется числовой эквивалент измеряемого угла а, и управляющие сигналы, поступающие на второй делитель 3 напряжения.Так как в устройстве длительность Ь 1 импульсных сигналов, поступающих на запитку индуктосина 2, выбирается значительно меньше периода Топовторения этих импульсов, то амплитуда основной гармоники в выходном сигнале коммутатора 10 будет в и раз превышать амплитуду основной гармоники, присутствующую на выходе делитеьля 3 напряжения, или на выходе поворотного индуктосина, где1 ТаП ти, фСледовательно, увеличение амплитуды 5 основной гармоники без изменения амплитуды шумов, электрических помех и наводок позволяет повысить в предложенном устройстве отношение полезный сигнал-помеха, а, следовательно, и точность формирования сигнала рассогласования между измеряемым углом ротора индуктосина и его числовым эквивалентом.Формула изобретения Устройство для измерения перемещений,содержащее генератор опорного напряжения, блок формирования выходного сигнала,и ндуктоси н, подключенный через делительнапряжения к первому входу коммутатора,и формирователь импульсов, отличающеесятем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены умножитель частоты, одновибратор, фазоинвертор, блокдифференцирования и фильтр верхних частот, вход умножителя частоты соединен свыходом генератора опорного напряженияи с первым входом фазоинвертора, выходумножителя частоты соединен с входом одновибратора, выход которого соединен свторым входом фазоинвертора и с входоминдуктосина, выход фазоинвертора черезо блок дифференцирования соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом коммутатора,выход коммутатора через фильтр верхнихчастот соединен с входом блока формирования выходного сигнала, выход которого подзз ключен к управляющему входу делителя напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Бычатин Д. Л. и др. Поворотный индуксин. М., Энергия, 1969, с. 14 в 17.2. Патент США Хо 2915721, кл. 336 - 69,1959 (прототип).. Шуфрич1 ого ком ит ий и отк Раушская жгород, ул 1130лиал Редактор В. ЗарванскаяЗаказ 1548/8ЦНИИПИ Гос по делам Москва,ПП сПат