Преобразователь скорости перемещения в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 504 Н ОЗМ 1/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР У .543969, кл. С 08 С 9/00, 1975.Авторское свидетельство СССР У 949673, кл, Н 03 М 1/50, 1981, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(57)Изобретение относится к автоматике и измерительной цифровой технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя скорости перемещения в код. Для этого в магнитострикционный преобразователь скорости переме 801 27292 А 1 щения в код, содержащий элемент НЕ,генератор импульсов, два элемента И,первый триггер, реверсивный счетчикпервый усилитель считывания, регистркода скорости, элемент ИЛИ-НЕ, введены четйре элемента И, четыре элемента ИЛИ, счетчик импульсов, дешифратор, второй триггер, два усилителя записи, второй усилитель считывания, датчик циклов, звукопровод иэмагнитострикционного материала, концы которого зажаты глушителями, Поставленная цель достигается за счеттого, что формируются звуковые волнымежду двумя парами магнитострикционных преобразователей и определяется.разность вреМен прохождения этих волмежду подвижными магнитострикционнымн преобразователями инеподвижнымимагнитострикционными преобразовате"лями, 1 ил.92 пикает импульс механического напряжения. Этот импульс распространяется по звукопроводу 29 со скоростью зву" ка Ч и поступает в зону обратного преобразования выходного магнитострикционного преобразователя 19, где он вследствие обратного эффекта магнитострикции преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается и формируется в импульс усилителем 20 считывания. Этот импульс будет задержан по отношению к старт- импульсу прн нулевой скорости перемещения объекта и при нормальной рабочей температуре на времяэеЭе 4 Ч фгде 8 е - длина звукопровода 29 между входным и выходным преобразователями 23 и 19,Если скорость перемещения объекта Ч , больше нуля и направление перемещения направлено слева направо, то за время 1 Эд выходной преобразователь 19 перемещается на расстояние ЕЭэ С эР 4ЧЖУЭР что, в свою очередь, вызывает приращение времени задержки на величинуаерЭад, ПеР. ЭоА тУ фЗЬ Изменение окружающей температуры на дТ относительно номинальной рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину оИ 4,= 4 ДТ где т - температурный коэффициентзадержки для звуковопровода 29,Таким образом, на выходе усилителя 20 считывания появляется первый импульс, который задерживается по отношению к старт-импульсу с учетом влияния скорости перемещения объекта и изменения окружающей температуры на время ц эф 4м 4 ер 1 эс т+Этот импульс поступает через элемент ИЛИ 21 на вход счетчика 12 им пульсов, а также на один из входовэлементов И 14 и 17. На другой вход элемента И 17 поступает запрещающий потенциал с выхода элемента НЕ 16, на вход которого поступает потенциал 13272Изобретение относится к автоматике и измерительной цифровой технике.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей преобра.5зователя скорости перемещения в код.за счет возможности определения направления перемещения.На чертеже приведена структурнаясхема преобразователя скорости перемещения в код.Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2 и 3,триггер 4, реверсивный счетчик 5,регистр 6, элемент ИЛИ-НЕ 7, датчик 158 циклов, элементы ИЛИ 9 и 10, триггер 11, счетчик 12 импульсов, дешиф"ратор 13, элементы И 14 и 15 элемент НЕ 16, элементы И 17 и 18, магнитострикционный преобразователь 19, 20усилитель 20 считывания, элементИЛИ 21, усилитель 22 записи, магнитострикционные преобразователь 23 и24, усилитель 25 считывания, элементИЛИ 26, усилитель 2 записи, магнитострикционный преобразователь 28, знукопровод 29, глушители 30 и 31.Магнитострикционные преобразователи 19, 23, 24, 28, звукопровод 29 иглушители 30 и 31 образуют датчик 32скорости,Преобразователь работает следующим образом,Первый импульс (старт-импульс) свыхода датчика 8 циклов устанавливает триггеры 4 и 11 и реверсивныйсчетчик 5 в нулевые состояния и, проходя через элемент ИЛИ 9, устанавливает счетчик 12 импульсов в нулевоесостояние, В этом случае потенциалодного выхода триггера 4 будет разрешающим для элемента И 2, потенциалего другого выхода - запрещающим дляэлемента И 3, а потенциал с выходатриггера 11 - разрешающим для элементов И 2 и 3. После этого через элемент И 2 на вход сложения реверсивного счетчика 5 начинают поступатьимпульсы от генератора 1, имеющеговысокую стабильность частоты. Крометого, старт-импульс с выхода датчика 8 циклов поступает через элементИЛИ,10 на вход усилителя 22 записи,а затем на обмотку входного магнитострикционного преобразователя 23.Под действием этого усиленного импульса в звукопроводе 29 в зоне егопрямого преобразования вследствиепрямого эффекта магнитострикции воэ 3 132 с 1-1-го выхода дешифратора 13. Поэтому на выходе элемента И 17 отсутствует импульс.В это же время на второй вход элемента И 14 поступает разрешающий по-тенциал с 1-1-го выхода дешифратора 13. Поэтому импульс, снимаемый с усилителя 20 считывания, проходит через элементы И 14, ИЛИ 10, поступает на усилитель 22 записи, совершив циркуляцию по приведенной цепи, вновь появляется на выходе усилителя 20 считывания через время С относительнои 2старт-импульса, являясь вторым в частотной последовательности, где = 2 еиТаким образом, на выходе усилителя 20 считывания формируется последовательность импульсов с периодом, равным. Эти импульсы подсчитываютИ 1ся счетчиком 12 импульсов причем 1-1-й импульс этой последовательности проходит через элемент И 14 и далее - по цепи циркуляции и, поступая на . вход счетчика 12, вызывает появление на 1-1-м выходе дешифратора 13 запрещающего потенциала для элемента И 14. На выходе инвертора16 появляется разрешающий потенциал для элемента И 17, После этого цепь циркуляции импульсов разрывается и очередной 1-й импульс (стоп-импульс), появляющийся на выходе усилителя 20 считывания, проходит только через элемент И 17 на вход триггера 4, устанавливая его в состояние, при котором элемент И 2 закрывается и прекращается поступление импульсов с генератора 1 на вход сложения реверсивного счетчика 5, В последнем зафиксировано число импульсов1 сТ и где Ти - период следования импульсовс выхода генератора 1.В этоже время потенциал с выхода триггера 4 будет разрешающим для элемента И 3, Поэтому импульсы с генератора 1 начинают проходить через элемент И 3 на вход вычитания реверсивного счетчика 5, Кроме того, стоп- импульс с выхода элемента И 17 проходит через элемент ИЛИ 9, устанавливая счетчик 12 импульсов в нулевое состояние, а также через элемент ИЛИ 26, усилитель 27 записи и поступает на обмотку входного магнитострик. ционного преобразователя 28Под дей 7292ствием усиленного импульса в .звуко- проводе 29 в зоне прямогопреобразования 28, возникает импульс меха-.нического напряжения, который распространяется по звукопроводу 29 со скоростью звука Че и поступает в зону обратного преобразования выходного магнитострикционного преобразователя 24, где он преобразуется в электрический сигнал. Этот сигнал усиливается и формируется в импульс усилителем 25 считывания,Так как магнитострикционные преобразователи 28 и 24 расположены возле звукопровода 29 неподвижно и на фиксированном расстоянии между собой, то появляющийся на выходе усилителя 25 считывания первый импульс будет задержан по отношению к стоп- импульсу на времязвза=1, фзбгде 16 - длина звукопровода 29 между магнитострикционными преобразователями 28 и 24.Изменение окружающей температурыона дТ относительно номинальной рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину35 Таким образом, на выходе усилителя 25 считывания появляется импульс, который задерживается по отношению к стоп-импульсу на время40 Ч ЭлДЗфД,тЭтот импульс поступает через элемент ИЛИ 21 на вход счетчика 12 импульсов, а также на один из входов 45 элементов И 15 и 18. На другой входэлемента И 18 поступает запрещающийпотенциал с выхода элемента НЕ 16,Поэтому импульс через элемент И 18не проходит, В то же время на второй 50 вход элемента И 15 поступает разрешающий потенциал с 1 с-го выходадешифратора 13, Поэтому импульс,снимаемый с усилителя 25 считывания,проходит через элементы И 15,ИЛИ 26, 55 усилитель 27 записи и, совершив циркуляцию по приведенной цепи, вновьпоявляется на выходе усилителя 25считывания через время С относительно стоп-импульса, являясь вторым5 132 частотной последовательности, где с, - 2 с,.Эти импульсы подсчитываются счетчиком 12 импульсов. После 1-1-го им" пульса потенциал с выхода дешифратор 13 становится запрещающим для элемен та И 15, а с выхода элемента НЕ 16 - разрешающим для элемента И 18. После этого цепь циркуляции импульсов разрывается и очередной К-й импульс, по являющийся на выходе усилителя 25 считывания, проходит только через элемент И 18 на второй вход триггера 11, устанавливая его в состояние, при котором элементы И 2 и И 3 закры ваются. Поступление импульсов на вхо вычитание реверсивного счетчика 5 пр прекращается и в нем будет зафиксировано число импульсов 7292 6 а- 1015де2025 Д = 11 - Ц,1 с 2 зв Ле 1 =-- Ч Т Ч 2 "Р и зв1 сьгде И = - - - число импульсов поТ9ц ступивших на вход вычитание реверсивногосчетчика 5,Как следУет из приведенных урав- нений вправление перемещения объекта совпадает с направлением распространения ультразвуковых импульсов от входного преобразователя 23 к выходному преобразователю 19, Поэтому к моменту прихода импульса с выхода элемента И 18 триггер 4 находится в состоянии, когда потенциал его первого выхода будет запрещающим для элемента И 2. Это соответствует случаю занесения в регистр 6 кода знака направления перемещения "00" (положительное направление перемещения),Глушители 30 служат для устранения отраженных ультразвуковых импуль. сов от концов звукопровода 29, а глушитель 31 - для исключения взаимного влияния рабочей,и опорной пары магнитострикционных преобразователей.После поступления следующего импульса с выхода датчика 8 циклов происходит второй цикл измерения, т,е. указанный процесс измерения Чпер повторяется и т.д, Датчик 8 циклов представляет собой генератор импульсов, который для надежной работы устройства должен иметь период повторения Твыходных импульсовОтсюда следует, что зафикисирован ный в реверсивном счетчике 5 цифровой код д И не зависит от окружающей температуры и изменяется прямо пропорционально изменению скорости перемещения Ч измеряемого объекта, а следовательно, однозначно его определяет, Таким образом, чем большими будут 1 и 2 и меньшим Т, тем большим будет зафиксированное число импульсов 3 И в реверсивном счетчике 5 а следовательно, тем выше будет точность измерения Ч,р, являющейся скоростью перемещения за промежуток времени, равный Код йе 1 скорости перемещения Ч,р поступает с разрядных выходов реверсивного счетчика 5 на разрядные входы регистра 6 кода скорости перемещения и переносится в него импульсом, поступающим с выхода элемента. И 18, Одновременно с этим в регистр 6 кода скорости перемещения поступает также код знака направления перемещения, снимаемый с первого выхода триггера 4. В указанном случае на 35 40 Если в какой-то момент времениЧ, =О, то в этом случае Сд=Таследовательно, И=О,Если перемещение объекта изменяетсвое направление, т.е. становитсяпротивоположным направлению распространения ультразвуковых импульсовот входного преобразователя 23 к выходному преобразователю 19, то этовызывает отрицательные изменения2 ьв. и д"зд,оера следовательно,для этого случая"И "ЗаД5 ОА Рер -ЗЩ.тф поэтому Си, ( й, а значит М( ИВ режиме вычитания в момент временикогда код на разрядных выходах реверсивного счетчика 5 становится равным нулю, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 появляется потенциал единицы, который, поступая на счетный вход триггера 4, переводит его в противоположное состояние и изменяет тем самым режим вычитания в реверсивном счетчике 5 на режим суммирования, который будет продолжаться до момента появления импульса с выхода элемента И 18. Под действием этого им 7 132 пульса перехлючается триггер 11, после чего элементы И 2 и 3 закрываются. Код скорости перемещения, равный1 21переносится из реверсивного счетчика 5 в регистр 6, Одновременно с этим в регистр 6 заносится код знака направления перемещения "11" (отрицательное направление перемещения), снимаемый с первого выхода триггера 4.формула изобретенияПреобразователь скорости перемещения в код, содержащий датчик скорости, первый выход которого соединен с входом первого усилителя считывания, элемент НЕ, генератор импульсов, подключенный к первым входам первого и второго элементов И, первый триггер, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а второй выход - к второму входу второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом сложения реверсивного счетчика, а выход второго элемента И - с входом вычитания реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчйка соединены с разрядными входами регистра кода скорости перемещения и с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом первого триггера, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет возможности определения направления перемещения, в него введены четыре элемента И, четыре элемента ИЛИ, счетчик импульсов, дешифратор, второй триггер, два усилителя записи, второй усилитель считывания, датчик циклов, а датчик скорости выполнен в виде разделенного на две части первым глушителем звукопровода из магнитострикционного материала, концы которого зажаты вторым и третьим глушителями первого и второго магнитострикционных преобразователей, связанных с измеряемым перемещающимся объектом, расположенных на первой части звукопровода и1установленных на фиксированном расстоянии между собой, третьего и четвертого магнитострикционных преобра. зователей, расположенных на второй7292 8 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 части звукопровода и неподвижно установленных друг от друга на фиксированном расстоянии, равном расстоянию между первым и вторым магнитострикционными преобразователями,.при 1чем выход второго магнитострикционного преобразователя является первымвыходом датчика скорости, выход датчика циклов соединен с входом установки нуля реверсивного счетчика,с первыми установочными входами триггеров и с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, первый выход первого триггера соединен со знаковым входом регистра кода скорости перемещения, выход первого элементаИЛИ подключен к входу установки нулясчетчика импульсов, выход которогосоединен через дешифратор с первымивходами третьего и четвертого элементов И с входом элемента НЕ, счетный вход счетчика импульсов подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, выход элемента НЕ соединен с первыми входамй пятого и шестого элементов И, выход первого усилителя считывания подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и к вторым входам третьего и пятого элементов И, выход второго усилителя считывания соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И и третьего элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу третьего элемента И, выход пятого элемен" та И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, к первому входу четвертого элемента ИЛИ и к второмуустановочному входу первого триггера,второй вход четвертого элемента ИЛИподключен к выходу четвертого элемеита И, выход шестого элемента И подключен к входу синхронизации регистра кода скорости перемещения и к второму установочному входу второготриггера, выход которого соединен стретьими входами первого и второгоэлементов И, выход второго элементаИЛИ соединен через первый усилительзаписи с входом первого магнитострикционного преобразователя датчика- скорости, выход четвертого элемента ИЛИ соединен через второй усилительзаписи с входом третьего магнитострикционного преобразователя датчика ско" рости, выход четвертого магнитострикционного преобразователя датчика скорости соединен с входом второго усилителя считывания.1327292 Составитель Е, Бударина Техред Л. Сердюкова К едактор И, Касар ктор В. Бутяга Зака одписио Проектная, 4 роиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,99/55 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам изобре 13035, Москва, Жого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д, 4/5