Устройство для измерения угловыхперемещений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯХ АВТОРСВФМУ. СВИ ВИЛЬСТВУ Сова СоветскихСоциалистическихРеспубликс присоединением заявки йо 6 01 В 7/30 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и, открытий(23) Приоритет Опубликовано 230481,Бюллетень 8915 Дата опубликования описания 2304,81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Цель изобретения - повышение точности н быстродействия устройства 30 для измерения угловых перемещений. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.и может быть использовано, в частности для измерения угловых перемещений реверсивКых многооборотных валов различных механизмов.Известны устройства для угловыхизмерений, использующие принцип многоотсчетного многооборотного преоб" разовакия угловых перемещений в. электрический сигнал. К таким устройствам относится многоотсчеткый многооборотный преобразователь угла,имевший первичные преобразователи точного к грубого отсчетов, сопряженные мекакичес" ким редуктором, схемы согласования отсчетов и отображения результатов (1).Недостатком этого устройства яв-.ляется относительно низкое быстродействие и ошибки измерения, обусловленные конструктивными особенностями преобразователя (налкчием редуктора и т.п.) .Наиболее. близким по техническойсущности к предлагаемому изобретению . является устройство для измерения угловых перемещений, содержащее первичный преобразователь с пилообразной выходной характеристикой, под.ключенный к нему блок точного отсче та, блок грубого отсчета и импульсный источник возбуждения первичных преобразователей точного и грубого отсчетов. Имеются также механическийредуктор, связывающий первичные преобразователи точного и грубого отсчетов, и схема согласования отсчетов 123.Однако применение механическогоредуктора и первичного преобразователи грубоГо отсчета поэышает инерционно-массовые параметры подвижной системы устройства. Это увеличивает динамкЧеские .ошибки измерения, оссф бенно нежелательные при использовании таких устройств в следящих системах. Кроме того, применение механического редуктора сопряжено с по" явлением люФта, вызывающего допол- " 2 иктелькув погрешность определенияуглового положения. При достаточной малости эта погрешность компенсируется схемой согласования отсчетов.Однакотакая компенсация требует времени,что снижает быстродействие известного устройства.Поставленная цель достигается тем, между импульсным источником 10 цозчто устройство снабжено блоком упбуждения и первым входом 14 схемы 8равления грубым отсчетом и схемой совпадения, причем выход первогозапоминания, к управляющему входу элемента 11 задержки подключен к элекоторой подключен импульсный источ- ктрическому входу 3 первичного преник возбуждения, и первым элементом 5 обраэователя 1. Выход блока 4 точногозадержки, включенным между этим ис- отсчета соединен как со входом схеточником и первичным преобразовате- мы 5 запоминания, так и с первымлем, а блок грубого отсчета выпол- входом 15 блока 6 управления грубымнен в виде последовательно соединен- отсчетом,ных второгои третьего элементов за ВтоРой вход 16 блока 6 управлениядержки, схемы совпадения и реверсив- грубым отсчетом и его третий вход 17ного запоминающего узла, выход блока подключены, соответственно, к выхоточного отсчета соединен с первым ду схемы 5 запоминания и к выходувходом блока управления грубым отсче- второго элемента 12 задержки, Первыйтом и входом схемы запоминания, вы- выход 18 блока 6 соединен с управляход которой подключен ко второму вхо- ющим входом 19 реверсивного запоми 15ду блока управления грубым отсчетом, нающего узла 7, а второй выход 20к третьему входу которого присоеди- блока 6 - со вторым входом 21 схемынен выход второго элемента задержки, 8 совпадения.подключенного входом к выходу перво- Назначением блока 6 управленияго элемента задержки, а первый и вто грубым отсчетом является определениерой выходы блока управления грубым модуля и знака разности двух сигнаотсчетом соединены, соответственно, лов, поступающих на его входы 15 ис управляющим входом реверсивного 16 управление работой .реверсивногозапоминающего узла и вторым входом запоминающего узла 7 и схемы 8 совсхемы совпадения. 25 падения. Блок 6 управления грубымБлок управления грубым отсчетом отсчетом (см. Фиг. 2) содержит комв предлагаемом устройстве выполнен паратор 22, а также подключенные кв виде компаратора с подключенным его входом источник 23 опорного пок нему источником опорного сигнала стоянного сигнала и ячейку 24 фори ячейкой формирования модуля и зна- З 0 мирования модуля и знака разностика разности двух сигналов, первый двух сигналов.и второй сигнальные входы которой Входы 15 и 16 блока 6 управленияи ее управляющий вход являются, со- грубым отсчетом являются сигнальныответственно, первым, вторым и тре- ми входами ячейки 24, а вход 17 - еетьим входами блока управления гру- З 5 упРавляющим входом. ячейка 24 имеетбым отсчетом, а знаковый выход этой два выхода. Первый из них представячейки представляет собой первый вы- ляет собой первый выход 18 блока упход блока управления грубым отсче- равления грубым отсчетом. Второй еетом, а вторым его выходом является выход подключен к одному из входоввыход компаратора. компаратора 22, Другой вход компаНа фиг. 1 изображена блок-схема 40 ратора 22 соединен с выходом источустройства; на фиг2 - структурная ника 23 опорного сигнала.схема блока управления грубым отсче- Принцип работы устройства для изтом, мерения угловых перемещений основанУстройство для измерения угловых на периодической регистрации мгноперемещений содержит первичный преоб венных значений углового положенияразователь 1 угла, вал 2 которого вала 2 первичного преобразователя 1,, жестко соединен в процессе измерения, а также в определении и регистрациинапример, с помощью муфты с тем ва- алгебраической суммы числа полныхлом, угловое положение которого под- , оборотов этого вала, совершаемых влежит измерению. Электрический вход 50 прямом и обратном направлениях, при3 первичного преобразователя 1 слу- этом мгновенное значение угловогожит для его возбуждения в момент ре- положения вала первичного преобразогистрации углового положения вала 2. вателя определяет точный (выход блоУстройство содержит также блок 4 ка 4), а алгебраическая сумма пол-точного отсчета, схему 5 запоминания, ных оборотов этого вала (выход узблок 6 управления грубым отсчетом, ла 7) - грубый отсчет.реверсивный запоминающий узел .7, схе- Для реализации этого принципаму 8 совпадения, выход которой сое- требуется во-первых, чтобы выходнаядинен со счетным входом 9,реверсив- характеристика первичного преобразо.ного запоминающего узла 7, импуль- вателя 1 в пределах одного полногосный источник 10 возбуждения, под оборота вала 2 представляла собойключенный к управляющему входу схе- монотонную функцию (следовательно,мы 5 запоминания, цепочку из трех при множестве оборотов вала его выпоследовательно соединенных первого, ходная характеристика становится пи-"второго и третьепо, .элементов 11,12 и лообразной, в частности нинейно-ни 13 задержки. Эта цепочка включена 65 лообразной).Во-вторых, необходимо, чтобы за время между двумя последовательными моментами регистрации углового положения вала 2, осуществляемой по сигналу на выходе блока 4 точного от= счета в пределах. одного оборота этого вала, приращение сигнала на выходе первичного преобразователя 1 точного отсчета не превышало по абсолютной величине заданную константу. Эта константа должна быть меньше половины диапазона изменения выходной характеристики первичного преобразователя в пределах одного полного оборота, равного 2 Й,.его вала 2. Конкретное значение константы, а также периодичность регистрации углового положения вала 2 зависит от выходнойхарактеристики первичного преобразователя 1; используемого в устройстве.Устройство для измерения угловых 20 перемещений работает следующим образом.Импульсный источник 10 возбуждения генерирует импульсы, поступаю- щие как на схему 5 запоминания, так 25 и на первый элемент 11 задержки. Очередной импульс, воздействуя с одной стороны на схему 5 запоминания, обеспечивает передачу ее содержимого в блок б управления грубым отсче- ЗО том через его второй вход 16., С другой стороны, будучи смещенным во времени первым элементом 11 задержки, указанный импульс возбуждает электрический вход 3 первичного преобразователя 1. Благодаря этому, блок 4 точного отсчета воспроизводит сигнал, соответствующий угловому положению вала 2 первичного преобразователя 1 в момент поступления возбуждающего. импульса на электрический 40 вход 3. Сигнал, зафиксированный блоком 4 точного отсчета, передается в схему 5 запоминания и на первый вход 15 блока б. управления грубым отсчетом. 45Так выполняется передача н блок управления грубым отсчетом данных об угловом положении вала 2 в два последовательных момента возбуждения электрического входа 3 первичного преобразователя 1Через, некоторое время, определяемое вторым элементом 12 задержки,от него на третий вход 17 блока б поступаеимпульс, разрешающий обработку данных, 55 поступивших в этот блок через входы 15 и 16.указанные данныв,как вьвае было оговорено, отображают собой значения ординат, соответствующих двум последним моментам регистрации углового положения вала 2, Блок б управления 60 грубым отсчетом определяет абсолютную величину и знак разности ординат, используя для этого ячейку 24 формирования модуля и,знака разности двух, сигналов. Знак разности ординат вос производится, в виде двоичного сигнала на первом (знаковом) выходе 18этой ячейки. Абсолютная величина разности ординат формируется в виде соответствующего сигнала на втором выходе ячейки 24, откуда он поступаетна одКн из входов компаратора 22.Другой вход компаратора воспринимает сигнал от источника опорногонапряжения, Величина этого сигналасоответствует заданной константе,которая, как это было указано выше,определяет максимально допустимоеприращение (по модулю) выходногосигнала между двумя моментами регистрации углового положения вала 2 впределах его одного оборота.Сравнивая сигналы на.своих входах, компаратор 22 формирует на выходе 20 двоичный сигнал, зависящийот результата сравнения.Двоичные сигналы, сформированныена первом 18 и втором 20 выходахблока б управления грубым отсчетом,поступают, соответственно, на управляющий вход 19 реверсивного запоминающего узла 7 и на второй вход 21схемы 8 совпадения.На выходе схемы 8 н момент поступления на ее первый вход 14 импульсаот источника 10, прошедшего все триэлемента 11, 12 и 13 задержки, возникают.логический нуль или единица.Логическая единица образуется, ес.- ли двоичный сигнал на втором нходе21 схемы 8 совпадения несет информацию о том, что изменение сигнала первичного преобразователя 1 за время между двумя последними моментами его возбуждения превысило заданнуюконстанту. В противном случае на выходе схемы 8 совпадения образуетсялогический нуль.Возникновение логической единицы на выходе схемы 8 совпадения отображает тот факт, что за укаэанное время вал 2 повернулся на угол, внутри которого он завершил полный оборот н прямом или обратном направлении.Логический нуль или единица с ныхода схемы 8 совпадения поступает на счетный вход 9 реверсивного запоминающего узла 71Если на счетный вход 9 поступает логическая единица, то содержимое реверсивного запоминающего узла 7, определяющее грубый отсчет, увеличивается или уменьшается на масштабную единицу. Увеличение или уменьшение содержимого реверсивного узла 7 зависит от направления вращения вала 2, при котором был завершен полный оборот этого вала, что индентифицируется конкретным значением двоичного сигнала на управляющем входе 19 узла 7.Если на счетный вход 9 поступает логический нуль, то содержимое реверсивного запоминающего узла 7 неменяется,Как это следует из сказанного,точный отсчет отображается как блоком 4 точного отсчета, так и схемой5 запоминания.Грубый отсчет фиксируется содержимым реверсивного запоминающего узла 7Отсутствие в конструкции устройства для измерения угловых перемещений первичного преобразователягрубого отсчета, схемы согласованияотсчетов, а также механического редуктора, которые заменены электроннологическиье элемеитаии, несущими соответствующую функциональную нагрузку, обеспечивает повкаение быстродействия и точности работы устройства. Формула изобретения201. Устройство дпя измерения угловых перемещений, содержащее первичный преобразователь с пилообразной выходной характеристикой., подключенный к неМу блок точного отсчета, блок р 5 грубоге отсчета а.импульсный источниквозбуждений, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью повыщеиия точности и быстродействия, оно снабжено блоком уараеиения грубым отсчетом и схе- Зо .мсй зааамииаюя, к управляющему входу которой подключен импульсный источник войбуждения, и иерщащ элементом задержки, включенным между этим источником и первичным преобразователем, а блок грубого отсчета Выполнен в ваде последовательно.соеуюиеннцх. атарого и третьего элементов задержки,схемы совпадения и реверсивного за"поминающего узла, выход блока точногоотсчета соединен с первым входом блока управления грубым отсчетом и входом схемы запоминания, выход которойподключен ко второму входу блока управления грубым отсчетом, к третьему входу которого присоединен выходвторого элемента задержки, подключенного входом к выходу, первого элемента задержки, а первый н второй выходы блока управления грубым отсчетом соединены, соответственно, с управляющим входом реверсивного запоминающего узла и вторым входом схемысовпадения.2, Устройство по. п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления грубым отсчетом выполнен в виде компаратора с подключенными к нему источником опорного сигнала иячейкой формирования модуля и знакаразности двух сигналов, первый и второй сигнальные входы которой и ееуправляющий вход являются, соответственно, первым, вторым и третьимвходами блока управления грубым отсчетом, а знаковый выход, этой ячейки представляет собой первый выходблока управления грубым отсчетом, авторым его выходом является выходкомпаратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.1; авторское свидетельство СССРУ 1 б 5588, кл. 6 68 С 9/04, 19 б 4.2. Богдановский М.В. и др. ЦПУ сиспользованием синхронных элементов.Измерительная техника, 1975,В 11, с, 21 (прототип)823842 г.Е Белоусова Составитель С. Скрып Техред Ж,Кастелевиич едакто иницкая орректо каз 2082/ Тирам 642 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж, Рауиюкая наб., д. 4/5иал ППП Патент , г. Узгород, ул. Проектная, 4