Устройство для измерения перемещений

. Союз Советских Социалистических РеспубликГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,(088,8) Опубликовано 070982. Бюллетень М 33 Дата опубликования описания 0709.82) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИИ о д Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в устройствах для измерения пе. ремещения, в которых первичный измерительный преобразователь имеет амплитудно-модулированный выходной сигнал в виде постоянного или переменного напряжения.Известно устройство для измерения перемещения, содержащее регистратор и индуктивный датчик, включающий обмотку возбуждения, сердеиник, шток и две измерительные обмотки 11.НЕдостатком устройства является невозможность его использования в информационно-измерительных системах, где необходимо осуществлять функции контроля признаков движения, остановки и перехода штока преобразователя через нулевое положение.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее индуктивный датчик с сердечником, размещенными на нем обмотками возбуждения, тремя измеритель" ными обмотками, штоком, двумя рычагами, первый из которых кинематически связывает со штоком две измерительные обмотки,а второй - третью измерительную обмотку, блок матем- тической обработки результатов измерений, подключенный к. выходам измерительных обмоток датчика, и регистратор, подключенный к выходублока математической обработки результатов измерений.2).Недостатком известного устройстова является то, что при его исполь-зовании в информационно-измерительных системах для осуществления одновременно с измерением функций к нтроля признаков движения и перехо аштока через условное нулевое поло жение необходимо проводить дополнительную математическую обработкурезультатов измерения, что требуетдополнительных затрат машинного времени и усложняет математическую об работку результатов измерения, Укаэанный недостаток сужает Функциональные возможности устройства.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей 25 устройства.Поставленная цель достигается тем,что устройство снабжено согласующимкаскадом, двумя блоками выборки-хранения, дифференциальным усилителем, 30 Формирователем признаков движение 956966остановка, распределителем импульсов, управляемым генератором, детектором нуля, Фаэовым детектором, Формирователем сигнала перехода через нуль, выход одной иэ измерительных обмоток через согласующий каскад подключен к входам первого и второго блоков выборки-хранения, выходы которых через дифференциальный усилитель,подключены к входу формирователяпризнаков движение-остановка,выход согласующего каскада подключен 10 через детектор нуля к входу управляемого генератора импульсов,и первому входу фазового детектора, выходуправляемого генератора соединен с 15входом распределителя импульсов, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первогои второго блоков выборки-хранения,второй вход фазового детектора подключен к выходу обмотки возбуждения,а выходы фазового детектора подключены к входам Формирователя перехода через нуль.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 25 нременные диаграммы работы устройства Устройство состоит из индуктивного датчика 1, включающего сердечник 2, обмотку 3 возбуждения, шток 4, измерительные обмотки 5-7, рычаги 30 8 и 9., первый иэ которых кинематически связывает со штоком обмотки 5 и б,второй - обмотку 7. Измерительные обмотки 5-7 датчика подключены к бло 35 40 ку 10 математической обработки результатов измерений, нЫход которогосвязан с регистратором 11. К выходуизмерительной обмотки б датчика 1,подключен согласующий каскад 12 че"реэ блоки 13 и 14 выборки-хранения и дифференциальный усилитель 15, подключенный к формирователю 16 призна" ков движение-остановка, К управляющим входам блоков 13 и 14 выборки-хранения подключен распределитель 45 17 импульсов через управляемый генератор 18 и детектор 19 нуля, соединенный с выходом согласующего каскада 12. фазовый детектор 20 подключей к выходам обмотки 3 возбуждения датчика 1 и управляемого генератора 18. Выход фазового детектора 20 соединен формирователем 21 перехода через нуль.Устройство работает следующим образом.55В индуктивном датчике 1,при перемещении штока 4 изменяется взаимоиндукция между измерительными обмотками 5-7 и обмоткой 3 возбуждения.При пЕремещении измерительных обмо ток с определенной скоростью из крайнего левого положения в крайнее правое ЭДС, индуцированная в них, изменяется в соответствии с диаграммой 22 (фиг.2). При переходе измеритель ных обмоток через условное положение ЭДС, наводимая н обмотках, изменяет свою фазу на 180 . Выходные сигналы с измерительных обмоток 5-7 поступа,ют в блок 10 математической обработки, и после коррекции погрешности результат измерения выводится на регистратор 11.Выходной сигнал с измерительной обмотки б в виде амплитудно-модулированного переменного тока поступает на вход согласующего каскада 12, с выхода которого сигнал подается на вход блоков 13 и 14 выборки-хранения, Блок 13 ныборки-хранения измеряет положительную амплитудупеременного .напряжения, поступающего с измерительной обмотки, а блок14 выборки-хранения производит измерение и запоминание величины следующей или любой другой амплитуды напряжения с датчика перемещений. Результат двух последовательных измерений поступает на дифференциальныйусилитель 15,Напряжения на выходах блоков выборки-хранения 13 и 14 показаны надиаграммах 27 и 28 (фиг. 2), на выходе дифференциального усилителя 15на диаграмме 29, причем если перваявыбранная амплитуда больше второй,то на выходе разностного усилителясохраняется положительный уровеньнапряжения, если первая выбраннаяамплитуда меньше второй, то уровеньнапряжения становится отрицательным,И в первом и во нтором случае имеетместо движение штока. При наличии навыходе усилителя 15 нуля, что соответствует равенству двух последона-.тельно выбранных амплитудных значений выходного сигнала, шток.неподвижен. Указанные признаки с помощьюформирователя 16 преобразуются в соответствующие сигналы или код и выдаются на выход,Управление работой блоков 13 и 14осуществляется следующим образом.Сигнал с выхода детектора 19 нуляв виде прямоугольных импульсов длительностью в полпериода выходногонапряжения датчика 1 поступаетна упранляемый генератор 18. Импульсы на управляющем входе генератора 18 имеют вид, соответствующий диаграмме 23 (фиг.) . На выходе генератора с той.же частотой , но длительностью, равной четверти периода, появляются импульсы соответствующие диаграмме 24 (фиг, 2) . Указанные импульсы выделяются распределителем. 17 импульсови каждый пятый импульс управляемого генератора открывает вход соответ- . ствующего блока выборки-хранения (диаграммы 25 и 26, фиг. 2).При использовании потенциометрического датчика, имеющего выходной сигнал в виде уровня постоянного напряжения, время между двумя последовательными выборками задается управляемым генератором, на управляющийвход которого подается от постороннего управляющего устройства постоянное напряжение, необходимое для обеспечения заданной разрешающей способности контроля признаков движения. При работе с преобразователями, у ко,торых фаза выходного напряжения изменяется на 180 при переходе через условное нулевое положение (диаграмма .22, фиг, 2) с обмотки 2 возбуждения и после формирования к виду, соответствующему (диаграмме 30, фиг.2), сигнал датчика 1 подается на один из входов фазового детектора 20, на.другой вход которого поступает напряжение с выхода детектора 19 нуля (диаграмма 23, фиг. 2)Частоты указанных напряжений равны, а фазы изме. няются относительно друг друга на 180 в момент перехода штока через условное нулевое положение, при этом на одном из выходов фазового детектора 20 сигнал меняется от уровня логической единицы до уровня логического нуля (диаграмма 31, фиг. 2).На другом выходе сигнал меняется от уровня логического нуля до уровня логической единицы, Таким образом, по уровню напряжений на выходах фазового детектора 20 .может быть определен также й знак фазы, т.е. место нахождения штока еррава или слева от условного нулевого йоложения. Формирователь 21 перехода через нуль формирует положительный импульс (диаграмма 32, фиг. 2) в момент перехода штока через нулевое положение.Таким образом, устройство позволяет осуществлять следующие функции контроля: контроль движения, остановки и перехода через условное нулевое положение штока преобразователя перемещений, контроль положения штока относительно условного нулевого положения, При этом, за счет использования блоков выборки-хранения, имеется воэможность осуществлять с высокой разрешающей способностью контроль признаков движения для любых типов преобразователей с выходным сигналом в виде уровня постоянного напряжения и амплитуды переменного напряжения. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретенияУстройство для измерения перемеще"ний, содержащее индуктивный датчикс.сердечником, размещенными на немобмотками возбуждения, тремя измерительными обмотками, штоком, двумярычагами, первый иэ которых кинематически связывает со штоком две измерительные обмотки, а второй - третьюизмерительную обмотку, блок математической обработки результатов измерений, подключенный к выходам изме-рительных обмоток датчика, и регистратор, подключенный к выходу блокаматематической обработки результатовизмерений, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство.снабжено согласующим каскадом, двумя блоками выборки-хранения, дифференциальным усилителем, Формирователем признаков движение-остановка)распределителем импульсов, управля.еьым генератором, детектором нуля,фазовым детектором, формирователемсигнала перехода через нуль, выхододной из измерительных обмоток через согласующий каскад подключен квходам первого и второго блоков выборки-хранения, выходы которых черездифференциальный усилитель подключенык входу Формирователя признаков дви-.жение-остановка, выход согласующего каскада подключен через детекторнуля к входу управляемого генератораимпульсов и первому входу фазовогодетектора, выход управляемого генератора соединен с входом распределителя импульсов, выходы которого подключены соответственно к управляющимвходам первого и второго блоков выбор(и-хранения, второй вход фазовогодетектора подключен к выходу обмотки возбуждения, а выходы Фазового детектора подключены к входам формирователя перехода через нуль,Источники. информации,принятые во внимание при экспертизе1. Турнчин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин.М., Энергия, 1966, с86-88.2. Авторское свидетельство СССРМ 257032, кл. 6 01 В 7/00, 1968956966 Составитель Ю. ПетраковскийРедактор И. Николайчук .Техред Т.Маточка Корректор Ю. Макаренкох Заказ 6579/26 о илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 614 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 35, Москва, Ж, РаушПодпикомитета Си открытийкая наб., д