Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений

(5)5 О 01 В 17/ОО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВ А Изобретение относится к автоматике, в. усилитель-формирователь импульсов запичастности к устройствам, преобразующим си, катушку считывания, соединенную с усимеханическое перемещение. в цифровой лителем-формирователем импульсовкод. считывания, который соединен с ВЗ-триггеИзвестен преобразователь перемеще- ром, управляющим коммутацией линий заний, содержащий неподвижный эвукопро- держки на времена т 1 и Сг, элементй И,вод, один конец которого защемлен, а сравнивающие результаты прохождения имдругой помещен в демпфер, последователь-: пульсов, счетчик импульсов и элемент памяно соединенные генератор запуска, форми- ти.рователь записи и катушку записи,последовательно соединенные катушку счи- Недостаток укаэанных преобразоватетывания, усилитель считывания и триггер, лей - низкая помехоустойчивость,.что обусвторой вход которого соединен с выходом ловлено тем, что при совпадениигенератора запуска, информационных сигналов преобразоватеНаиболее близким техническим реве- ля с синхронными электромагнитными понием к предлагаемому является преобразо- мехами, т.е. кратными по частотеватель, содержащий неподвижный информационным сигналам, преобраэовамагнитострикционный звукопровод, концы тель начинает воспринимать помехи как имкоторого соединены с демпферами, после- пульс считывания. Этим нарушаетсядовательно соединенные катушку записи и правильность показаний прибора,)(71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе и Научно-исследова. тельский институт физических измерений(56) Артемьев Э,А, Отчет по НИР В 447-79,Минрыбхоз СССР. г, Астрахань, АстрыбВТУЗ, 1980, т.1, с, 66.Авторское свидетельство СССР,М 1562700, кл. 6 01 В 17/00, 1989,(57) Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам, преобразующим механические перемещения в цифровой код. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя за счет исключения влияния синхронных помех. В устройстве осуществляется измерение расстояния между акустическими излучателем и приемником, расположенными на эвукопроводе, по времени прохождения сдвоенных акустических импульсов, разделенных случайным интервалом време- . ни, который задается генератором случайных чисел. Принятые сигналы выделяются на фоне помех с помощью схем Б совпадения. 3 ил,10 15 25 30 35 40 45 Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя за счет исключения влияния синхронных помех,Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий звукопровод, выполненный из магнитострикционного материала, два демпфера, установленных на концах звукопровода, усилитель-формирователь импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопроводе катушку возбуждения с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с возможностью перемещения вдоль звуко- провода приемную катушку с постоянным магнитом, подключенный к выходу последней усилитель-формирователь приемных сигналов. последовательно соединенные генератор импульсов, линию задержки, коммутатор, вторую линию задержки и второй коммутатор, выход которого подключен к первому входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения, подключенные к выходу первой линии задержки последовательно соединенные третий коммутатор, третьо линию задержки и четвертый коммутатор, выход которого подключен к второму входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения, последовательно соединенныее генератор опорной частоты, счетчик импульсов и блок памяти, ЯЯ-триггер, первый и второй элементы И и четвертую линию заперкки, выход генератора импульсов подключен к й-входу ВЯ-триггера, выход усилителя-формирователя приемных сигналов подключен к Я-входу ВЯ-триггера и входу четвертой линии задержки, выход которой подключен к информационным входам первого и третьего коммутаторов и первым входам первого и второго элементов И, а вторые выходы второго и четвертого коммутаторов подключены к вторым входам соответственно первого и второго элементов И, введены и последовательно соединены датчик случайных чисел с запоминающим регистром и мультиплексором, подключен" ными к выходу первой линии задержки, по. следовательно соединенные пятый . коммутатор, пятая линия задержки, шестой коммутатор, третий элемент И, элемент ИЛИ и шестая линия задержки, выход которой подключен к входу сброса счетчика, и подключенные к выходу. первой линии задержки последовательно соединенные седьмой коммутатор, седьмая линия задержки, восьмой коммутатор и четвертый элемент И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу блока памяти, вцход четвертой линии задержки подключен к информационным входам пятого и седьмого коммутаторов, четыре выхода мультиплексора подключены к третьим входам гоответственно первого и второго,третьего и четвертого, пятого и шестого,седьмого и восьмого коммутаторов, выход ЙЯ-триггера подключен к управляющему входу запомина 1 ощего регистра, выход генератора импульсов подключен к четвертым входам всех коммутаторов, выходы шестого и восьмого коммутаторов подключены соответственно к третьему и четвертому входам усилителя-формирователя импульсов возбуждения, выход первой линии задержки подключен к пятым входам первого, третьего, пятого и седьмого коммутаторов, а выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ,На фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразователя; на фиг,2 - временные диаграммы сигналов; на фиг,3 - пример построения коммутатора,Магнитострикциоцный преобразователь линейных перемещений содержит звукопровод 1 из магнитострикционного материала, два демпфера 2, установленных на концах звукопровода 1, усилитель-формирователь 3 импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопроводе 1 катушку 4 возбуждения с постоянным магнитом 5, установленную на звукопроводе 1 с возможностью перемещения вдоль звукопровода 1 приемную катушку 6 с постоянным магнитом 7, подключенный к выходу. последней усилитель-формирователь 8 приемных сигналов, последовательно соединенные генератор 9 импульсов, линию 10 задержки, коммутатор 11, вторую линию 12 задержки и второй коммутатор 13, выход которого подключен к первому входу усилителя-формирователя 3 импульсов возбуждения, подключенные к выходу первой линии 10 задержки последовательно соединенные третий коммутатор 14, третью линию 15 задержки и четвертый коммутатор 16, выход которого подключен к второму входу усилителя-формирователя 3 импульсов возбуждения, последовательно соединенные генератор 17 опорной частоты, счетчик 18 импульсов и блок 19 памяти, ЯЯ-триггер 20, первый 21 и второй 22 элементы Л и четвертую линию 23 задержки, выход генератора 9 импульсов подключен к й-входу ВЯ-триггера 20, выход усилителя-формирователя 8 приемных сигналов подключен к Я-входуВЯ-триггера 20 и входу четвертой линии 23 При включении генератора 9 он форми задержки, выход которой подключен к ин- рует импульс (фиг.2, эпюра а), идущийэ формационным входам первого 11 и треть- В-вход ВЯ-триггера 20 и устанавливэкщий его 14 коммутаторов и первым входам его в состояние логического "0". Одноврепервого 21 и второго 22 элементов И сост менно этот импульс поступает на упрэяляюветственно, а вторые выходы второго 13 и щие (В) входы коммутаторов 11, 13, 14, 16, четвертого. 16 коммутаторов соответствен, 29, 33 и 35, устанавливая их в состояние, но подключены к вторым входам первого 21 когда ни одна цепь не скоммутирована. Ими второго 22 элементов И соответственно, а пульс с генератора 9 поступает на вход дэ 1- также последовательно соединенные дат чика 24 случайных чисел, запуская егоэ чик 24 случайных чисел, запоминающий ре- . формирование числа, Сформировав число, гистр 25 и мультиплексор 26, подключенныедатчик 24 отправляет его на запись в зэпок выходу первой линии 10 задержки после- минающий регистр 25 и далее на входы довательно соединенные пятый коммутатор мультиплексора 26. В это время последний 27, пятую линию 28 задержки, шестой ком формирует импульс на любом из своих четы- мутатор 29, третий элемент И 30, элемент рехвыходов,отправляяегонауправляющие ИЛИ 31 и шестую линию 32 задержки, выход входы соответствующей пары коммутаторов которой подключен к выходу сброса счетчи- (в данном примере на входы У коммутатока 18, и подключенные к выходу первой ли- ров 14 и 16), При этом коммутатор 14 соединии 10 задержки последовательно 20 няется сигнальным входом соединенные седьмой коммутатор 33, седь- (информационным) с выходом линии 10 замую линию 34 задержки и восьмой коммута- держки, э первый выход коммутатора 1 б тоо 35, выходы первого 21 и второго 22 соединяется с входом усилителя-фармироэлементов И соответственно подключены к вателя 3 импульсов возбуждения. В это вретретьему и четвертому входам элемента 25 мя импульс, шедший с генератора 9 и ИЛИ 31, выход которого подключен к управ- задерживающийся на линии 10 задержки ляющему входу блока 19 памяти, выход чет- (фиг,2, эпюра б), поступает на третий вход вертой линии 23 задержки подключен к усилителя-формирователя 3 и на информаиформационным входам пятого 27 и седь- ционныевходыкоммутаторов 11,14,27 и 33. мого 33 коммутаторов соответственно, че Но в данном случае только коммутатор 14 тыре выхода мультиплексора 26 пропускаетимпульснавходлинии 15 задерподключены к третьим входам соответст- жки на время т, Остальные коммутаторы вено первого 11 и второго 13, третьего 14 импульса не пропускают, На вход усилите- и четвертого 16, пятого 27 и шестого 29, ля-формирователя 3 поступают два импульседьмого 33 и восьмого 35 коммутаторов, 35 са; с выхода линии 10 задержки и с первого выход ВЯ-триггера 20 подключен куправля- выхода коммутатора 16. Они отличаются ющему входу запоминающего регистра 25, один ог другого нэ время 1. При прохождевыход генератора 9 импульсов подключен к нии импульсов под магнитом 5 по катушке 4 четвертым входам всех коммутаторов, выхо- в звукопроводе 1 возникают два аналогичды шестого 29 и восьмого 35 коммутаторов 40 ных механических импульса. Через время подключены соответственно к третьему и ь=хУч в катушке 6 возникают два импульса четвертому входам усилителя-формирова- тока (фиг.2, эпюра д), которые пройдя на теля 3 импульсов возбуждения, выход пер- Я-вход ВЯ-триггера 20, устанавливают его в вой линии 10 задержки подключен к пятым состояние логической "1", ВЯ-триггер 20 входам первого 11,третьего 14, пятого 27 и 45 формирует импульс, который попадает на седьмого 33 коммутаторов, а выходы перво- управляющий вход регистра 25 памяти, При го 21 и второго 22 элементов И подключены этом последний отправляет на входы мульсоответственно к третьему и четвертому типлексора 26 число, которое он записал с входам элемента ИЛИ 31. Коммутаторы 11, датчика 24 случайных чисел.13, 14, 16, 28, 29, 33, 35 могут быть реализо Мультиплексор 26 опять формирует имваны, например, по схеме, показанной на пульс на одном из четырех выходов так, чтофиг.3, ВЯ-триггер 20, счетчик 18, элементы управляющийимпульс поступает к управля- И 21, 22, 30, 36, элемент ИЛИ 31, запомина- ющим входам коммутаторов 14 и 16, при ющие регистры 19 и 25 могут быть реализо- этом коммутатор 14 отключается от выхода ваны на известных итегральных микросхелинии 19 задержки и подключается к выходу мах,датчик 24 случайных чисел может быть,линии 23 задержки, а коммутатор 16 перереализовэн на микросхеме, входящей в уст- ключается с первого выхода на второй, т.е. ройствокэлькулятораМК("Электроника" ), . подключается к второму входу элемента ИПреобразователь работает следующим 22. Два импульса, идущих с усилителя-форобразом, мирователя 8 через линию 23 задержки, по20 30 35 40 45 50 55 ступают на вход коммутатора 14, первыевходы всех элементов И, четвертые входыкоммутаторов 11, 27 и 33 отключены от выхода линии 23 задержки. Коммутатор 14пропускает оба импульса, задержав их навремя т 2 на линии 15 задержки, которыечерез коммутатор 16 проходят на второйвход элемента И 22 (фиг,2, эпюра е), причемпервый импульс поступившей пачки задер-жан на время т 2 и совпадает с вторым импульсом пачки. пришедшей с линии 23задержки. В этом случае элемент И 22 отправляет импульс на вход элемента ИЛИ 31.Элементы И 21, 30 и 36 импульса на входэлемента ИЛИ 31 не отправляют, При наличии хотя бы одного сигнала на входе элемент ИЛИ 31 формирует импульс, идущийна управляющий вход элемента 19 памяти ичерез линию 32 задержки на управляющийлвход счетчика 18 импульсов, ПО командерегистр 19 копирует число, накопившееся всчетчике 18 с момента начала преобразований (С момента поступления импульса с Выхода линии 10 задержки на третий Входусилителя-формирователя 3), Это число пропорционально измеряемому перемещенио,Посту ."вший импульс с линии 32 задержкина Время, меньшее периода следования импульсов с генератора 17), сбрасывает накопившееся число в счетчике 18.Цикл преобразования закончен и мокетповторяться сначала при поступлении тактового импульса с генератора 9.Преимущество преобразователя заключается в том, что импульс помехи не считыВается, так как последний с очень малойвероятность 1 о может следовать в пачке синтервалом ц; 12. Времена задержки О, 12,тз, т 4 вьбираются из ряда простых чисел (1,3, 5, 7) для исключения влияния синхронных помех и их гармоник. Код на запоминающем регистре постоянно меняется приизменении перемещения Х,Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить помехоустойчиВость преобразоВания за счет снижениявлияния синхронных помех.. Формула изобретенияМагнитострикционный преобразователь линейных перемещений, содержащий.звукопровод, Выполненный из магнитострикционного материала, два демпфера,установленных на концах звукопровода,усилитель-формирователь импульсов возбуждения и подключенную к его выходу неподвижно установленную на звукопроводекатушку возбуждения с постоянным магнитом, установленную на звукопроводе с воэможностью перемещения Вдоль. звукопровода приемную катушку с постоянНЫМ МВИТОМ, ПОдкЮЕННЫй К Входу ПО- следней усилитель-формирователь приемнцх сигналов, последовательно соединенные генератор импульсов; линию задержки; коммутатор, Вторую линию задержки и второй коммутатор, выход которого подключен к первому входу усилителя-формирователя импульсов возбуждения, подклоченные к Выходу первой линии задержки последовательно соединенные третий коммутатор, третью линию задержки и четвертый коммута.ор, выход которого подключен к втордму входу усилителя-формирователя импульсов Возбукдения, последовательно соединенные генератор опорной частоты, счетчик импульсов и блок памяти, ВБ-триггер, первый и Второй элементы И и четвертую линию задержки, выхоц генератора импульсов подключен к Я-входу ВЗ-триггера, выход усилителя-формирователя приемных сигналов подключен к Я-Входу ЙЯ-триггера и к входу четвертой линии задоркки. выход которой подклочен к информационным входам первого и третьего коммутаторов и к первым Входам первого и второго элементов И, а вторые выходы второго и четвертого коммутаторов подключены к вторым входам соответственно перво о и второго элементов И, о т л и ч а о щ и й с я тем, что, с цельО повышения помехоустойчивости, он снабжен последовательно соединенными датчиком случайных чисел, запоминающим регистром и мультиплексором, подключенными к выходу первой линии задержки, последовательно соединенными пятым коммутатором, пятой линией задеркки, шестым коммутатором, третьим элементом И, элементом ИЛИ и шестой линией задержки, выход которой подклочен к входу сброса счетчика, и подключенными к выходу перВой линии задержки последовательно соединенными седьмым коммутатором, седьмой линией задержки, Восьмым коммутатором и четвертым элементом И, выход которого подключен к Второму входу элемента ИЛИ, ьыходь. первого и второго элементов И подклочены соответственно к третьему и четвертому входам элемента ИЛИ. Выход котооого подключен к управляощему входу блока памяти, выход четвертой ли нии задержки подкл ючен. к информационным входам пятого и седьмого коммутаторов, четыре выхода мультиплексора подключены к третьим входам соответственно первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого коммутаторов, выход ЯЗ-триггера подключен к управля 1 ощему Входу запоминающего регистра, выход генератора им1742618 Фи пульсов подключен к четвертым входам всех комутаторов, выходы шестого и восьмого компараторов подключены соответственнок третьему и четвертому входам усилителя-формирователя импульсов возбуждения, выход пер 7. вк: . вой линии задержки полключен к пятым входам первого, третьего, пятого и седьмого компараторов, а выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к 5 третьему и четвертому входам элементаИЛИ.1742618 Составитель И.Виноградовадактор И.Горная Техред М,Моргентал Корректор А.Осаул Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,з 2276ВНИИП Тираж ударственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, РаувПодписноеениям и открцтиям при ГКНТ ССая наб., 4/5