Реверсивный датчик перемещений

1 1746169 Союэ СоветскикСоциалистическкаРеспублик СПИ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 24,02,77 (21) 2456357/18-28с присоединением заявки РЙ -(088,8) оо данаи изобретений и открытийОпубликовано 07 07 80 Бюллетень М 25 Дата опубликования описания 07.07.80(54) . РЕВЕРСИВНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Изобретение относится к измерительной тех. нике и может быть использовано в различных отраслях промышленности при контроле перемещений машин и механизмов.Известен дифференциальный датчик перемещений, содержащий постоянный магнит, связанный с перемещающимся объектом, герконы и катушки индукхивности, в поле которых размещены герконы, причем включенные герконы с переключающимися контактами, их замкну. тые контакты соединены параллельно, а разом. кнутые контакты служат для подключения к устройству измерения дифференциальных сигналов, кроме того, к катушкам подсоединен генератор пилообразного напряжения, а магнит расположен между катушками индуктивности 13.Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, так как погрешность системы измерения зависит от влияния внешних факторов, Например, небольшое отклонение магнита от центра расположения между катушками сразу же приведет к неточности измерения, Это ограничивает диапазон применения устройства. Кроме того, датчик не позволяет измерять пе 2ремещения вращающихся тел, например линейный путь колеса,Известен также реверсивный датчик перемещений, являющийся наиболее близким по технической сущности к изобретению. Датчик содержит постоянный магнит, связываемый с перемещающимся объектом, источник питация,герконы, соединенные с источником питания,конденсатор и счетчик, причем вторые контакты всех герконов подключены к источнику питания через конденсатор 12.Его недостатком является низкая точностьизмерения, обусловленная ложными срабатыва.пнями герконов при колебании магнита междуними, Это определяет значительную эксплуатационную погрешность при использовании датчи.ка для измерения перемещений реальных машини механизмов и существенно ограничивает ди.апаэон использования датчика,Целью изобретения является, повышение точности путем исключения ложного срабатываниягерк онов,Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен катушками индуктивности, в поле3 746169которых размещены герконы, и блоком преобразования сигналов, первый геркон соединенчерез блок преобразования сипаловийсточникпитания с обмоткой катушки индуктивностивторого геркона, а .второй геркон соединен через блок преобразования сигналов и источник5питания с обмоткой катушки нндуктивностипервого геркона, входы счетчика подключенык обмоткам первого и второго герконов. Блокпреобразования сигналов выполнен на счетныхтриггерах, элементе НЕ-И, диодах, первый геркон соединен с инверсным входом элементаНЕ-И, выход которого подключен к входусчетчпа и через диод к обмотке второго геркона, которая соединена с другим входом элемента НЕ-И, параллельно первому геркону иобмотке индуктивности второго геркона включен счетный триггер и конденсатор, соединен.ные между собой, а параллельно второму геркону и обмотке индуктивности первого геркона включены другой счетный триггер и конден.сатор, также соединенные между собой, счетчик подключен к входу третьего счетного триггера, выход которого соединен с обмоткой второго геркона, а входы подключены к обмоткепервого геркона и через другой диод к инверс.ному входу элемента НЕ-И, Кроме того, блокпреобразования сигналов может быть выполненна мультивибраторе, тиристорах и нагрузочныхэлементах, первый геркон соединен с обмоткойвторого геркона через последовательно вклю.ченный нагрузочный элемент, а параллельно первому геркону включен конденсатор, второйгеркон соединен с обмоткой первого герконачерез другой последовательно включенный на 35грузочный элемент, а параллельно второму геркону подключен другой конденсатор, мультивибратор включен параллельно источнику пита.ния, и его выход соединен с тиристорами, включенными параллельно друг другу так, что уп 40равляющие входы каждого из них подключенык соответствующим обмоткам герконов, а выходы тиристоров подсоединены к входу счетчика,На фнг, 1 представлена принципиальная схема реверсивного датчика перемещений; на фиг.2 и 3 - принципиальные схемы блоков преоб.разования сигналов,Датчик содержит герконы 1 и 2, помещенные в поле катушек 3 и 4 индуктивности, ис 50точник 5 питания, блок 6 преобразования сиг- .налов и счетчик 7, Геркон 1 соединяет источник 5 питания через блок 6 преобразованияс обмоткой 4 геркона 2, а геркон 2 соединяетисточник 5 питания через блок б преобразова.ния сигналов с обмоткой 3 геркона 1. Одинвход счетчика 7 подключен к обмотке 4 второго геркона, а другой его вход соединен собмоткой 3. Сами герконы расположены над плоскостью контролируемого колеса на противоположных концах его диаметра. На плоскости колеса под герконами укреплен магнит 8.Блок 6 преобразования сигналов (фиг. 2) содержит счетные триггеры 9 - 11, конденсаторы 12 и 13, элемент НЕ-И 14 и диоды 15 и 16. Геркон 1 соединен с инверсным входом элемента НЕ-И 14, выход которого подключен к входу счетчика 7 и через диод 16 к обмотке 14 второго геркона. Обмотка 4 подсоединена на другой вход элемента НЕ-И 14, и параллельно ей включен счетный триггер 9 и конденсатор 13, соединенные между собой. Параллельно обмотке 3 геркона 1 включены триггер 11 и кон. денсатор 12, также соединенные между собой. Выход счетчика 7 подсоединен к входу триггера 10, выход которого подключен к обмотке 4 геркона 2, а входы соединены с обмоткой 3 геркона 1 и через диод 15 с инверсным входом элемента НЕ-И 14.Второй вариант схемного решения блока 6 преобразования сигналов представлен на фиг. 3. Схема содержит нагрузочные элементы 16 и 17, конденсаторы 18 и 19, мультивибратор 20 и тиристоры 21 и 22, Геркон 1 соединяется с обмоткой 4 геркона 2 через последовательно включенный нагрузочный элемент 16. Параллельно геркону 1 включен конденсатор 18, Второй геркон соединен с обмоткой 3 геркона 1 через последовательно включенный нагрузочный элемент 17, а параллельно второму геркону включен конденсатор 19, Мультнвибратор 20 соединен параллельно источнику питания 5, а его выход соединен с тиристорами 21 и 22, включенными параллельно друг другу. Управляющие входы тиристоров соединены с соответствующими обмотками. Выходы тиристоров 21 и 22 подключены к входу счетчика 7. Датчик работает следующим образом.До начала движения колеса оба геркона 1и 2 разомкнуты, и напряжение в схеме отсутствует,При движении колеса вперед постоянныймагнит 8 совершает оборот и проскакиваетпод первымгерконом 1, замыкая его (фиг. 1),Напряжение от источника 5 питания поступаетна обмотку 4 геркона 2 через блок 6 преобразования сигналов, В обмотке 4 появляется экра.нирующее магнитное поле, препятствующее за.мыканию геркона 2 при прохождении под ниммагнита 8 придальнейшем движении колеса,Время существования поля катушки 4 задаетсяв блоке 6 преобразования сигналов. Одновременно напряжение от источника 5 питания поступает на вход счетчика 7, йредставляющегособой, например, электрохимический интегратор,на котором протекает реакция переноса металпа через электролит пропорционально протека746169 ющему через интегратор току, т.е. запись ин. формации о движении колеса вперед. При дальнейшем его движении в этом направлении постоянный магнит 8 замыкает все время геркон 1, схема срабатывает, и на счетчике 7 фиксируется новое значение.Если контролируемое колесо начинает двигаться в другом направлении, например назад, магнит 8 вначале проходит под герконом 2, который замыкается и подключает источник 5 питания к обмотке 3 геркона 1. При этом напряжение подается на второй вход счетчика 7, и осуществляется корректировка накопленного сигнала о движении колеса вперед (например списывается количество информации, соответствующее пройденному назад пути).Таким образом, датчик позволяет фйксиро. вать расстояние, пройденное контролируемым объектом, в данном случае колесом, учитывая при этом направление движения объекта.Блок преобразования сигналов по схеме на фиг, 2 работает следующим образом.При замыкании геркона 1 триггер 9 устанавливают так, чтобы сигнал с его выхода попадал на обмотку 4. Напряжение с выхода триггера 9 поступает также на инверсный вход элемента НЕ-И 14, запирая его, и на конденсатор 13 и через диод 16 подается на вход счетчика 7. Конденсатор 13 задает время протекания тока через счетчик 7 .и существования поля катушки 4 (пока не разрядится емкость 12). После прохождения магнита 8 под герконом 2 на выходе конденсатора 13 появится сигнал, который перебросит триггер 9 в первоначальное положение.Э 5При замыкании геркона 2 первым напря- жение поступает на триггеры 10 и 11 и на конденсатор 12. Диод 15 препятствует попаданию сигнала на инверсный вход элемента НЕ-И 14. Сигнал с выходатриггера 10 поступает на друЮ гой вход счетчика 7, осуществляется перезапись информации. Емкостью конденсатора 12 задает. ся время перезаписи. При разрядке конденса.тора 12 схема возвращается в первоначальное положение.45На, фиг, 3 приведена еще одна схема блока 6 преобразования сигналов, которая работает следующим образом.При замыкании геркона 1 первым сигнал проходит через нагрузочный элемент 17.на50 конденсатор 18, заряжая его емкость. Одновременно сигнал устанавливает в открытое положение тиристор 21, который пропускает с выхода мультивибратора 20 импульсы положительной полярности на вход счетчика 7. Муль-55 тивибратор 20 работает в автоколебательном режиме. На счетчике 7 записывается информация о движении контролируемого объекта вперед. Время записи задается временем раз 6ряда емкости конденсатора 18, при разрядкекоторой выключается пдристор 21 и перестаетпропускать импульсы на вход счетчика 7,.При замыкании геркона 2 первым схемаработает аналогично, Тиристор 22 пропускаетна вход счетчика импульсы отрицательной по.лярности, что приводит к перезаписи информации на счетчике 7,Изобретение имеет следующие преимущества; повышается точность датчидса за счет исключения эксплуатационной погрешности при лож.ном срабатьдвании герконов,что достигаетсязащитными магнитными полями катушек иработой электронных схем блоков преобразования сигналов,Формула изобретения 1. Реверсивный датчик перемещений, содержащий постоянный магнит, связываемый с перемещающимся объектом, источник питания,герконы, соединенные с псточником питания,конденсатор и счетчик, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точностипутем исключения ложных срабатываний герконов, он снабжен катушками индуктивности,в поле которых размещены герконы, и блокомпреобразования сигналов, первый геркон соединен через блок преобразования сигналов и источник питания с обмоткой катушки индуктивности второго геркона, а второй геркон соеди.нен через блок преобразования сигналов и источник питания с обмоткой катушки индуктив.ности первого геркона, выходы счетчика под-.ключены к обмоткам первого и второго герконов,2. Реверсивный датчик по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блокпреобразования сигналов выполнен на счетныхтриггерах, элементе НЕ-И и диодах, первый геркон соединен с инверсным входом элемента НЕ-И, выход которого подключен к входу счетчика и через диод к обмотке второго геркона, которая со. единена с другим входом элемента НЕ-И, па. раллельно первому геркону и обмотке индуктивности второго геркона включен счетный триггер и конденсатор, соединенные между собой, а паралелльно второму геркону и обмотке индуктивности первого геркона включены другой счетный тридтер и конденсатор, также соединенные между собой, счетчик подключен к входу третьего счетного триггера, выход которого соединен с обмоткой второго геркона, а входы подключены к обмотке первого геркоиа и через дру. гой диод к инверсному входу элемента НЕ-И.3. Реверсивный датчик по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, чта .блок преобразования сигналов выполнен на мультивибраторе, тирис7461697торах и нагрузочных элементах, первый геркон соединен с обмоткой второго, геркона через последовательно включенный нагрузочный эле..мент, а параллельно первому геркону включен конденсатор, второй геркон соединен с обмот. 5 кой первого геркона через другой последовательно включенный нагрузочный элемент, а параллельно второму геркону подключен другой конденсатор, мультивибратор включен параллельно источнику питания, и его выход соединен 1 ф с тиристорами, включенными параллельйо друг другу так, что управляющие входы каждогоиз них подключены к соответствующим об.моткам герконов, а выходы тнристоров подсоединены к входу счетчика. Источникиинформации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Хф 474003,кл. 6 08 С 904, 1975,2. Авторское свидетельство СССР У 477440,кл, 6 08 С 9/04, 1975 (прототип),746)69 1 ИИПИаказ 3925/27 Тираж 801 Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная