Дифференциальный преобразователь линейных перемещений

)4 со ТЕТ СССРИ ОТНРТИй ЛЬСТВ союзног органи- ельства Попов,ев о СССР980.СССР БРАЗОВАТЕЛЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ОПИСАНИЕ ДТН 0 М, С(71) Куйбышевский филиал Винститута по проектированиюзации энергетического стро): 926519, кл, С О 1 В 7/00,Авторское свидетельствоВ 388829, кл. С 08 С 9/04,(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ПРЕОЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для точного измерения перемещений в различных областях машиностроения, Целью изобретения являетсповышение точности измерений. Нриперемещении ферромагнитного стержнявнутри цилиндра с размещенной на не обмоткой в виде четырех идентичныхсекций на управляющий вход блокауправления с автогенератора приходятсигналы, по которым блок управленияуправляет коммутатором. Коммутаторциклически подключает на вход автогенератора различные комбинации секций обмоток, Автогенератор вырабатывает сигналы частоты, которые пропорциональны текущему положению ферромагнитного стержня и соединениюсекций обмоток между собой. Измеряемая величина вычисляется в вычислительном блоке эа четыре такта измерений, при этом в вычислительномблоке эа это время вырабатываетсясемь микрокоманд. Последовательностьвыработки микрокоманд определяетсясннхронизирующими импульсами, поступающими в вычислительный блок с блока управления. Результат измеренияне зависит от параметров функциипреобразования, а определяется только точностью длины намотки секции.1 ил.54286 2 5 10 15 20 25 30 35 - 40 1 12Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения перемещений в различных областях машиностроения.Целью изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения количества и номенклатуры обмоток.На чертеже представлена блок-схема преобразователя.Преобразователь содержит Ферромагнитный стержень 1, размещенный внутри немагнитного цилиндра (не показан), На немагнитном стержне размещена обмотка 2, выполненная в виде четь 1 рех идентичных секций 2.1-2,4. Секции подключены к коммутатору 3, управляющий вход которого связан с выходом блока 4 управления, в который в свою очередь входят генератор 5 тактовых импульсов, ключ 6, двоично-десятичный счетчик 7, дешифратор 8, элемент ИЛИ 9. Преобразователь содержит также автогенератор 10, вычислительный блок 11, в который входят генератор 12 тактовых импульсов, ключ 13, двоично-десятичный счетчик 14, дешифратор 15, первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 регистрь памяти, вычислитель 20, делитель 21, умножитель 22, первый 23, второй 24, третий 25 н четвертый 26 элементы ИЛИ.В блоке 4 управления генератор 5 тактовых импульсов через ключ б соединен с входом счетчика 7, выходы которого в свою очередь подключены к входам дешифратора 8. Четыре выхода дешифратора 8 соединены с входа ми элемента ИЛИ 9 и образуют четыре синхронизирукнцих выхода блока 4 упра ления, которые подключены к входам ключа 13 вычислительного блока 11, являющимися синхронизируемыми входами вычислительного блока 11.Кроме того, четвертый выход дешифратора 8 подсоединен к управляющему входу генератора 5 тактовых импульсов. Выход коммутатора 3 соединен с входом автогенератора 10, первый выход которого подсоединен к управляющему входу ключа 6 блока 4 управления, а второй - к входу регистра 16 и входу вычитателя 20 вычислительного блока 11.В вычислительном блоке 11 генератор 12 тактовых импульсов через ключ 13 соединен с входом счетчика 14, выходы которого подключены к входам дешифратора 15.Дешифратор формирует семь мнкрокоманд: 1 мк, 2 мк, 3 мк, 4 мк, 5 мк, б мк и 7 мк.В вычислительном блоке 11 первый выход дешифратора 15 через элемент ИЛИ 23 соединен с управляющим входом записи регистра 16.Второй выход дешифратора 15 соединен с управляющим входом записи регистра 17, через элемент ИЛИ 24 с управляющим входом считывания регистра 16 и через элемент ИЛИ 25 - с управляющим входом вычитателя 20. Третий выход дешифратора 15 через элемент ИЛИ 23 соединен с управляющим входом записи регистра 16, Четвертый выход дешифратора 15 соединен с управляющим входом записи регистра 18, через элемент ИЛИ 24 - с управляющим входом считывания регистра 16, через элемент ИЛИ 25 - с управляющим входом вцчитателя 20. Пятый выход дешифратора 15 соединен с управляющим входом считывания регистра 18, через элемент ИЛИ 25 - с управляющим входом вычитателя 20, через элемент ИЛИ 26 - с управляющим входом считывания регистра 17, через элемент ИЛИ 23 - с управляющим входом записи регистра 16, шестой выход дешифратора 15 соединен с управляющим входом делителя 21, через элемент ИЛИ 24 - с управляющим входом считывания регистра 16, через элемент ИЛИ 26 - с управляющим входом считывания регистра 17. Седьмой выход дешифратора 15 соедияен с управляющим входом генератора 12, управляющим входом умножителя 22 и управляющим входом считывания регистра 19. Выход регистра 16 подсоединен одновременно к входу вычитателя 20, входу делителя 21. Второй вход вычитателя 20 соединен с вторым вхо" дом делителя 21 и выходом регистра 17, Третий вход вцчитателя 20 связан с выходом регистра 18. Выход вычитателя 20 подключен одновременно к второму входу регистра 16, входу регистра 17, входу регистра 18.Выход делителя 21 подключен к второму входу умножителя 22, к первому входу умножителя 22 подсоединен выход регистра 19.Выход умножителя 22 является выходом дифференциального преобразователя.С пульта управления (не показан) вводятся сигналы: "Сброс" - к счетчикам 7 и 14 блока 4 управления и вычислительного блока 11, "Пуск" к ключу 6 блока 4 управления, "Зались Ь " - к регистру 19 вычислительного блока 11. 10В исходном положении Ферромагнитный стержень 1 устанавливается симметрично относительно концов секции 2.2 и 2.3 (положение к,), Движение стержня 1 вверх принято за положительд 5 ное направление, вниз - за отрицательное. При укаэанном варианте установки измеряются как положительные(от х до + К), так и отрифатсльные (от к, до - к ,) перемещения. Весь 20 диапазон измерения перемещений составляет 2 к,.Для расширения диапазона измерения перемещениИ одного знака (на 25 пример, положительного направления) в 2 раза стержень 1 устанавливается в точку - хКоммутатор 3 соединяет последовательно две рядом расположенные секции 2,1 и 2.2 или 2,2 и 2.3, или 2,3 и 2.4 и включает их30 в задающий колебательный контур авто- генератора 10. С выхода автогенератора 10 выходит частотный код, соот-. ветствующий текущему положению стержня. Перемещение стержня 1 вызывает 35 изменение индуктивности обмоток, подключенных к автогенератору 10, Это приводит к изменению частоты 1 авто- генератора 10.Таким образом, перемещение у, преобразуется в изменение индуктивностии соответственно в изменение частоты 1 автогенератора 10. В результате преобразований Х -1. 1.-ена вы ход автогенератора 10 поступает частотный код1 - у(к), (1)где 4(х) - Функция преобразования 50перемещения у в частоту 1.Функция преобразования устройства, в котором используются индуктивные датчики соленоидального типа с ци лиидрическим ферромагнитным якорем, может быть аппроксимирована параболической зависимостью(2) 2, 3 и - участки аппрсксимацииаЪ,с, - параметрыдля 1 - го учагде=1,стка аппрок(3) 1,=си(х,+ х)+ Ъ(х,+ х+ с, - результат 1-го такта измерения;О,Ъ,с - параметры функции преобразования,У, - начальное положение якоря 11- текущее положение якоря .Во время получения результата 1, и последующих 1, 1 э, 1 автогенератор 1 О Формирует стробирующий импульс определенной длительности. Этот импульс подается на ключ 6, не допуская прохождения следующего импульса на вход счетчика 7, а значит, и формирования следующей команды.После вьдачи 1, в вычислительный блок 11 ключ 6 отпирается и очередной импульс с генератора 5 поступает на счетчик 7, На выходах счетчика 7 появляется код 0010, который после девифратора 8 в виде второй команды где симацииКусочно-параболическая аппроксимация является наиболее точной и позволяет максимально использовать рабочий диапазон преобразователя.Дифференциальный преобразовательработает в следующей последовательности,С пульта управления (не показан)в регистр 19 записывается значениеэталонного приращения Ь, подаютсякоманды "Сброс" на счетчики 7, 14.При этом счетчики 7, 14 обнуляются,Преобразователь готов к работе.По ко анде "Пуск", поступающей спульта управления, ключ 6 отпираетсяи первый импульс с генератора 5 поступает на вход счетчика 7,На выходах счетчика 7 появляетсякод 0001, Этот код поступает на дешифратор 8, расшифровывается и в виде команды через элемент ИЛИ 9 передается на управляющий вход коммутатора3. Последний подключает к автогенератору 10 сумму секций (2. 1 + 2.2). Навыходе автогенератора 10 появляетсярезультат 1-го такта измеренияпоступает через элемент ИЛИ 9 на. коммутатор 3.По этой команде к автогенератору 10 подключается сумма секций (2.2 + 2.3), На выходе автогенератора 10 появляется результат 2-го такта измерения,чаем 25 1 . а(х, х+д+ Ь(х,+ х41с; (5)1 =а(7,- х -д 1 ИХ -Х -Ьс 7 (6) где д - эталонное приращение, равное длине одной секции.Четвертая команда с дешифратора 8 подается на генератор 5 и останавливает его. Таким образом, после прохождения 4-ой команды блок 4 управления прекращает обработку информации. З 5Работа вычислительного блока 11 в период получения результатов четырех тактов измерения 1 1 , 1. и 1 синхронизирована с работой блока 4 управления, Синхронизация осуществляет 40 ся подачей команд с дешифратора 8 блока 4 управления на ключ 13 вычислительного блока 11. При этом первые четыре микрокоманды вычислительного блока 11 появляются синхронно с фор мированием команд четырех тактов измерения блока 4 управления. Вся обработка информации в вычислительном блоке 11 производится в течение выполнения семи микрокоманд, 50Порядок работы вычислительного блока 11 следующий,По 1-й команде блока 4 управления открывается ключ 13 в вычислительном блоке 11. На вход счетчика 14 посту пает 1-й импульс с генератора 12. На выходах счетчика 14 появляется код 0001, который расшифровывается 30 1 . д( - 7 Ь (хк 1 с .Во время получения 1 ключ 6 за 10 крыт стробирующим импульсом с авто- генератора 10.Затем ключ 6 открывается, и очередной импульс проходит с генератора 5 на счетчик 7 для формирования третьей команды, Производится 3-й15 такт измерения. Работа преобразователя в третьем и четвертом тактах аналогична вышеописанным.В 3 и 4-ом тактах коммутатор 3 подключает к автогенератору 10 суммы20 секций (2.2 + 2.3), затем (2,3 + 2.4). В результате проведения 3 и 4-го тактов на выходе автогенератора 10 полудешифратором 15 как 1-я микрокоманда (1 мк), 1 мк с выхода дешифратора15 через элемент ИЛИ 23 поступает науправляющий вход записи регистра 16По этой микрокоманде в регистр 16записывается результат 1, для хранения. По второй команде с блока 4управления ключ 13 пропускает на входсчетчика 14 2-й импульс,На выходах счетчика 14 появляетсякод 0010, который дешифратором 15расшифровывается как 2-я микрокоманда (2 мк)2 мк поступает одновременно через элемент ИЛИ 24 на управляющийвход считывания регистра 16, черезэлемент ИЛИ 25 - на управляющий входвычитателя 20, на управляющий входзаписи регистра 17. По этой микрокоманде в вычитатель 20 заносится результат 2-го такта измерения 1 , изрегистра 16 - результат 1-го тактаизмерения 1 и производится вычитание, в результате чего получаетсяразность 1, - 1, которая с выходавычитателя 20 записывается в регистр17 и там хранится,По 3-й команде с блока 4 управления ключ 13 вновь открывается, ина выходе дешифратора 15 появляется3-я микрокоманда (3 мк), 3 мк черезэлемент ИЛИ 23 поступает на управляющий вход записи регистра 16. Приэтом в регистр 16 записывается результат 3-го такта измерения.1 .По 4-й команде с блока 4 управления на выходе дешифратора 15 формируется 4-я микрокоманда (4 мк), которая поступае 1 одновременно черезэлемент ИЛИ 24 на управляющий входсчитывания регистра 16, через элемент ИЛИ 25 - на управляющий входвычитателя 20 и на управляющий входзаписи регистра 18.По этой микрокоманде в вычитатель20 заносится 1 из регистра 16, заносится результат 4-го такта измерения,производится вычитание (1-14), разность (1- 1 ) записывается в регистр18 и там хранится.Последующие микрокоманды 5 мк,6 мк и 7 мк формируются с интервалом, определяемым частотой генератора 12.5 мк поступает через элемент ИЛИ23 на управляющий вход записи регистра 16, через элемент ИЛИ 25 - науправляющий вход вычитателя 20, че 7 1 . рез элемент ИЛИ 26 - на управляющий вход считывания регистра 18. По этой микрокоманде включается вычитатель 20, в него заносится (1, - 1,) из регистра 17 и Я - 1) из регистра 18, производится вычитание, полученная разность (Х -1 )-(, - Е,) записывается в регистр 16 для хранения,6 мк поступает через элемент ИЛИ 24 на управляющий вход считывания регистра 16, управляющий вход делителя 21, через элемент ИЛИ 26 на управляющий вход считывания регистра 17 2 РП 17. По этой команде в, делитель 21, включенный в .работу, заносится (1, - 1,) из регистра 17 и (Е -11)-(, -1 ) из регистра 16, производится деление, результат деления(поступает в умиожитель 22.7 мк появляется на выходе дешифратора 15. Она поступает на управляющий вход генератора 12, управляю" щий вход умножителя 22, управляющий вход считывания регистра 19. По этой микрокоманде генератор 12 останавливается и дальнейщее формирование микрокоманд прекращается, включается в работу умножитель 22, в который заносится значение Ь из регистра 19. После умножения на выходе умно 254286 8жителя 22 появляется конечный результат изме ениярЬ,Л, - д-(,- ,1(7) 5 Конечный результат измерения А независит от изменения параметров функции преобразования, а зависит толькоот точности определения длины намотки секции.1 ОФормула изобре.тенияДифференциальный преобразовательлинейных перемещений, содержащий ферромагнитный стержень, помещенный внутри йемагнитного цнлиндра, размещенные на немагнитном цилиндре контурные и вспомогательные обмотки, коммутатор, входами подключенный к выходу обмоток, блок управления, связанный с управляющим входом коммутатора, автогенератор, подключенный к выходу коммутатора, вычислительный блок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,. с целью повьппения точности измерений, обмотки выполнены в виде четырех идентичных секций, первый выход автогенератора подключен к управляющему входу блока управления, второй - к информационному входу вычислительного блока, блок управления снабжен четырьмя синхронизирующими выходами и подключен ими к соответствующим четырем входам вычислительного блока.125428 б Составитель Ю. Петраковский Техред Л.Кравчук Корректор М, Максимишинец Редактор Н. Швыдкая Заказ 470943 Тираж 6 О Подписное ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, М 1-35, Раушская наб., д. 4/5