Преобразователь линейного перемещения в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 9) (1 12741 д 4 Н 03 М 1/06 1/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТ ТОРСКОМУ С выч ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 830469, кл. С 08 С 9/04, 1979.Авторское свидетельство СССР Ф 016810, кл. С 08 С 9/04, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД(57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. С целью повышения помехоустойчивости преобразователя, содержащего магнитострикционный датчик линейных перемещений, на звукопроводе которого расположена обмотка возбуждения и одна обмотка считывания, кинематически соединенная с объектом, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов возбуждения, один усилитель-формирователь, в него введены другая обмотка считывания, которая выполнена неподвижной, другой усилитель-формирователь, блок формирования выходного кода, балансный компаратор, блок определения знака изменения амплитуды сигнала возбуждения,цифроаналоговый преобразователь, блок аварийной индикации, шина опорного напряжения и шина управления, а формирователь импульсов возбуждения выполнен управляемым. По сигналу,поступающему по шине управления, осуществляется запуск генератора, который запускает генератор формирователя импульсов возбуждения, на выходе которого формируется ток записи амплитуды, определяемой величиной сигна ла управления с ЦАП и частотой Е 1/Т, где Т - период следования импульсов генератора преобразователя, Величина сигнала управления определяется по сигналу, принимаемому неподвижной обмоткой считывания, и сигналу балансного компаратора,где осуществляется сравнение с уровнем опорного напряжения, сигнал которого также свидетельствует о исправности магнитострикционного датчика. Сигналы с подвижной и неподвижной обмоток поступают на вход блока формирования выходного кода в моменты Ти Т соответственно, где по нимисляется выходной код, соответствующий перемещению. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.741561Блок 15 аварийной индикации содержит два входных ключа и сдвигающий регистр, Датчик 1 может содер 45 50 55 Балансный компаратор 12 выполнен на основе дифференциального входного каскада по схеме генератора тока, выходного формирователя и температурного стабилизатора, подключенного к управляемому источнику тока входного дифференциального каскада. Необ-, ходимый уровень обеспечивается подр" чей опорного напряжения 01 на шину опорного напряжения. 12Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к цифровым устройствам преобразования информации, и может быть использовано для контроля линейного перемещения контролируемого объекта.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости преобразователя.На фиг, 1 приведена Функциональная схема преобразователя; на Фиг.2 " Функциональная схема блока формирования выходного кода; на Фиг. 3 - Функциональная схема блока определения знака изменения амплитуды сигнала возбуждения; на фиг. 4 - временные диаграммы работы устройства.Преобразователь содержит магнитострикционный датчик 1 линейных перемещений, состоящий из демпферов 2 звуковых волн, звукопровода 3, обмотки 4 возбуждения, первой 5 и второй 6 обмоток считывания, формирователь 7 импульсов возбуждения, усилители- Формирователи 8,9, цифроаналоговый преобразователь 10 блок 11 определения знака изменения амплитуды сигнала возбуждения, балансный компаратор 12, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 Формирования выходного кода, блок 15 аварийной индикации,Блок 14 Формирования выходного кода содержит элементы ИЛИ 16, триггеры 17, генератор 18 импульсов, делитель 19, элементы И 20, счетчики 21, элементы 22 задержки, сдвигающий регистр 23, регистры 24, блок 25 вычитания, блоки 26 поразрядного сравнения двух чисел, блок 27 сложения, Формирователь 28 импульсов.Блок 11 определения знака изменения амплитуды сигнала возбуждения содержит элементы ИЛИ 29, триггер 30.Формирователь 7 импульсов возбуждения содержит последовательно соединенные генератор несущей частоты и управляемый преобразователь напряжение-ток. 10 15 20 25 30 35 40 жать стабилизатор 31 натяжения эвукопровода 3,Преобразователь работает следующим образом.В первоначальный момент преобразователь устанавливается в исходноесостояние, при этом на выходе цифроаналогового преобразователя 10устанавливается оптимальное начальное управляющее напряжение 11середины диапазона регулирования,устанавливаются в нулевое состояниеэлементы блока 11 определения знакаамплитуды сигнала возбуждения и блока 14 формирования выходного кода.Преобразователь переводится в режим работы при подаче по нине управления устройства сигнала, которыйпоступает на входы управления блока15 аварийной индикации и генератора13, По этому сигналу осуществляетсяустановка в нулевое состояние блока15 аварийной индикации и запуск генератора 13,По сигналу синхронизации на первом выходе генератора 13 производится запуск генератора 18 импульсовблока 14. По сигналу, Формируемомуна втором выходе генератора 13, производится запуск формирователя импульсов, на выходе которого будетсформирован ток Е ;, где- числотактов регулировайия записи несущейчастоты оптимального значения опре.деляемого величиной управляющего напряжения У ;, поступающего на еговход управления с выхода цифроаналогового преобразователя 10. По поступлению импульса с генератора 13 на вход формирователя 7 импульсов возбужденияна его выходе Формируется ток амплитуды, определяемой величиной 11 р , с выхода цифроаналогового преобразователя 10 с несущей частотой 11/Т, где Т - период следования импульсов генератора 13.Ток записи несущей частоты Й с выхода Формирователя 7 поступает на вход магнитострикционного датчика 1 линейных перемещений фиг.1) и проходит в его элемент записи, который неподвижно закреплен соосно со звуко- проводом 3.Прохождение тока записи несущей частоты через активную среду элемен3 1274та записи формирует под ним в звукопроводе 3 информационные механические волны несущей частоты соответствующей амплитуды вследствие прямогомагнитострикционного эффекта, которые начинают распространяться в обестороны по звукопроводу 3 со скоростью Ч от источника сообщения,Такв соответствующие моменты временимеханические волны несущей частоты, 1 Ораспространяясь влево и вправо позвукопроводу 3, минуя первую 5 и вторую 6 обмотки считывания, достигаютдемпферов 2 звуковых волн, жесткозакрепленных на его концах, и полкостью рассеивают на них свою энергию, Этим устраняется образованиемеханических волн обратного хода,Распространяясь вправо по звукопроводу 3, инФормационные механические волны несущей частоты в моментывремени:Токи Т /1 югде 1 - расстояние до неподвижнойобмотки 5 считывания;251- расстояние до подвижнойобмотки считывания, кинематически соединенной собъектом,наводят в обмотках 5 и 6 соответстнующие по величине ЗДС сигналы: 13=К,А, -а 1,игде А, - амплитуда информационной З 5механической волны;К = 0,90,85 - коэффициентмагнитомеханической связи;а - коэффициент затуханиявследствие обратного магиитострикционного эффекта.Наведенные импульсные ЭДС сигналы несущей частоты с обмоток 5 и 6 поступают в соответствующие моменты времени Ти Т на информационные 45 входы первого и второго усилителей 8 и 9.Сигнал с выхода усилителя 9 поступает на первый вход блока 11, про= . изводит его переключение в режим прямого регулирования и проходит на первый информационный вход блока 14.Информационный сигнал текущей амплитуды с выхода усилителя 8 посту- . пает на информационный вход баланс ного компаратора 12 и второй информационный вход блока 14. В балансном компараторе 12 осуществляется анализ 1 эб 4амплитуды информационного сигнала относительно заданного опорного напряжения П , подаваемого на опорныйлфвход балансного компаратора 12 и определяющего уровень регулирования амплитуды информационной механической волны в магнитострикционном канале передачи датчика, Имеют место следующие текущие условия: Б,Б или БУ . В зависимости от выполнения того или иного условия на цифроном выходе балансного компаратора 12 сформирован сигнал соответствующей полярности, который упранляет работой блока 11 его второму входу,Так, например, при выполнении условия ББд на выходе балансного компаратора 12 сформирован импульсный сигнал низкого уровня, по которому переключены в исходное (нулевое) состояние блок 15 аварийной индикации и блок 11, так что н следующем такте преобразования цифровой импульсный сигнал опроса с вто, рого выхода генератора 13 проходит через вход синхронизации блока 11 на его инверсный выход. В другом случае (при выполнении условия Б, ( 11 ) на цифроном выходе балансного компаратора 12 ныставлен статический высокий уровень, по которому не производится переключение в исходное состояние блока 15 аварийной индикации и блока 11. Поэтому в следующем такте преобразования сигнал с второго выхода генератора 13 проходит через вход синхронизации блока 11 на его прямой выход, а также формирует на выходе блока 15 аварийной индикации сигнал "Авария". Таким образом, при правильной работе цифрового канала регулирования на выходах блока 11 поочередно формируются импульсные сигналы управления, которые управляют работой цифроаналогового преобразователя 1 О, и на его выходе формируется соответствующее управляющее напряжение, что приводит к аналогичному изменению рабочего тока записи несущей частоты. На выходе формирователя 7 устройства в свою очередь это приводит к соответствующему иаменению амплитуды информационной механической волны в магнитострикционном канале передачи датчика 1 линейных перемещений е127Следовательно, н процессе работыустройства канал регулирования отслеживает заданный уровень амплитудыинФормационных механических волн вмагнитострикционнам канале передачидатчика линейных перемещений, чемдостигается повышение помехоустойчивости устройства,Вычисление выходного кода результата преобразования линейного перемещения выполняется н блоке 14, вариант выполнения которого показан нафиг.2. Работа блока 14 основана наитерационном вычислении (вычитании)итогового цифрового кода результата= 11/1По сигналу синхронизации начальной фазы текущего такта преобразования генератора 13, поступающего навход синхронизации блока 14, производится установка н исходное состояние элементон 17,21 и запуск генератора 18 блока 14. С приходом сигна"ла высокого уровня с выхода генератора 13 на вход блока 14 эт.т импульспроходит на 1-й вход элемента. ИЛИ16-1 и на вход Формирователя 28 импульсов,На выходе формирователя 28 сформирован импульсный сигнал высокогоуровня, по которому асущестнляе, сяперезапись кодон И,х и Б с ныхадных разрядных шин счетчиков 21-1 и21-2 делителя и делимого н регистры23 и 24, установка н нуленае состояние счетчика 21-3 и установка н едИпичное состояние триггера 17-3 черезв емярр 2зь ь,мь - время задержки ра спро стр анения сигнала элементов22-1 задержки;3рз, - время записи инФормации нрегистр 23 н 24,установка н нулевое состояние счетчиков 21-1 21-2 делителя и делимого,т.е, осуществляется их падготонка кочередному циклу преобразования.Сигнал от генератора 13, пройдячерез элемент ИЛИ 16-1, устананлинает н единичное состояние 1-й триггер17-1 по выходному сигналу высокогоуровня которого запускается генератор 18 блока 14Сигналы частоты Г с выхода генеоратора 18 поступают на вход делителя 19 частоты и на входы элементовИ 20 и через открытый элемент И 20 4156 Ьпроходят на прямой счетный вход счетчика 21-1 делителя, формируя на еговыходной разрядной шине двоичный кодЫ, = К;Т. = Г Я /Ч),где 2 - опорная частота;Ч - скорость распространениязвуковой волны в каналепередачи (звукопроводе).Формирование этого двоичного ко 10 Да И,х заканчиваетсЯ с пРихоДом импульсного сигнала высокого уровнячерез время Т, с выхода усилителя 9,Триггер 17-1 переключается в нулевое состояние, По его нулевому выходному сигналу осуществляется блокирование прохождения импульсов генератора 18 через элемент И 20-1. Одновременно этот импульс через элемент ИЛИ 16-2 поступает на вход триг 20 гера 17-2 и устанавливает его в единичное состояние, открывается элемент И 20-2 и через элемент ИЛИ 16осуществляется перезапуск генератора 18 (фиг.2),25 Теперь в счетчике 21-2 Формируется кад делимогоЗ, = 1: Т = Г, (/Ч).Формирование этого кода заканчивается с нрихоцам еигнала высокого30 урания через время Тс выхода усилителя 8,Этот сигнал поступает на счетныйвход триггера 17-2, переводит его внулевое состояние, Низкий уровеньЗ 5 ега выхацного сигнала осуществляетблокирование прохождения импульсовгенератора 18 через элемент И 20-2. Независимо ат формирования текущих значений М и Б осуществляетакся обработка этой информации преды,цущего цикла преобразования с момента запуска генератора 18, т,е, выполняется вычисление двоичного када 11 р = Б - 11, на основе операциихлогического вычитания.Рассмотрим принцип работы этойчасти устройства,1(ак было выше отмечено, н регист ры 23 и 24 через время 7с начала очередного цикла преобразованиябудут занесены коды И,к и 11, С захпуском генератора 18 начинается процесс вычисления итогового результа та Мр преобразования.Частота Г/К, где К - коэффициентделения делителя 19, поступает черезэлемент И 20-3 на второй вход синхро)запг27 7274низации сдвигающего регистра 23 и навход счетчика 21-3 частного (фиг.2).Регистр 23 включен по кольцевойсхеме с блоком 25 вычитания, что позволяет по каждому импульсу частотыГ /К Формировать на его выходнойразрядной шине разностный код Е-Нохфа счетчик 21-3 частного будет подсчитывать число итерационных циклов,т.е. Формирование двоичного кода М 1 Орезультата, Этот код результата полностью сформирован при выполнениинеравенства М -И Ю (при условиик дхБ ) Ю ). В этом случае на выходе блоох кка 25-2 сформирован сигнал высокого 15уровня (при выполнении неравенстваИ И- М ), по которому производится переключение триггера 17-3 в нулевое состояние,По этому же сигналу блока 25-2 20через время где ь- время задержки элемента 22-2,двоичный код И результата с выходной разрядной нины блока 27 сложенияпереписывается в регистр 24-2 частного, разрядный выход которого соединен с выходной разрядной шиной данных устройства (Фиг. 1 и 2),Блок 25-1 осуществляет анализостатка полученной разности И -Их охфи если эта разность составляет величинуИк - И 21/2остатка, то к двоичному коду 11 р результата, сформированного на выход"ной разрядной шине счетчика 21-3 40частного, прибавляется значащаямладшая единица, в противном случае -"О", т.е. производится округлениеитогового результата вычисления доцелого младшего двоичного разряда, 45чем достигается повышение точностивычисления выходного кода устройства (фиг. 2-1),Формула изобретения 50 1, Преобразователь линейного перемещения в код, содержащий магнитострикционный датчик линейных перемещений, состоящий из эвукопровода с 55 демпферами, размещенными на его концах, на котором расположена обмотка возбуждения и первая обмотка считы 156 8вания, кинематически соединенная собъектом, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу запуска Формирователя импульсов возбуждения, выход которого подключен к обмотке возбуждения, выход первой обмотки считывания подключен квходу первого усилителя-формирователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения помехоустойчивости преобразователя, в него введены вторая обмотка считывания, которая размещена неподвижной на звуко- проводе, второй усилитель-формирователь,-блок Формирования выходного кода, балансный компаратор, блок определения знака изменения амплитуды сигнала возбуждения, цифроаналоговый преобразователь, блок аварийной индикации, шина опорного напряжения и ши" на управления, а формирователь импульсов возбуждения выполнен управляемым, управляющий вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, выход первого усилителя-Формирователя подключен к первым входам блока определения знака изменения амплитуды сигнала .возбуждения и блока Формирования выходного кода, выход второй обмотки считывания через второй усилитель-Формирователь подключен к одному входу балансного компаратора и второму входу блока формирования выходного кода, другой вход балансного компаратора подключен к шине опорного напряжения, а выход - к первому входу блока аварийной индикации и второму входу блока определения знака изменения амплитуды сигнала возбуждения, один выход генератора покдлючен к третьему входу блока Формирования выходного кода, а другой - к второму входу блока аварийной индикации и третьему входу блока определения знака изменения амплитуды сигнала возбуждения, а шина управления подключена к входу генератора и третьему входу блока аварийной индикации, выходы блока определения знака изменения амплитуды сигнала возбуждения соединены с входами цифроаналогового преобразователя.2, Преобразователь по п.1, о т -ел и ч а ю щ и й с я тем, что блок Формирования выходного кода содержит формирователь импульсов, три элемента ИЛИ, три триггера, три элемен.9 1 274 та И, три счетчика, два элемента задержки, два регистра, сдвигающий регистр, блок вычитания, блок сложения, два блока поразрядного сравнения двух чисел, генератор импульсов 5 и делитель, первые входы первого и второго элементов ИЛИ объединены и являются первым входом блока, второй вход второго элемента ИЛИ является вторым входом блока, второй вход перО вого элемента ИЛИ является третьим входом блока и подключен через формирователь импульсов к синхровходу первого регистра, первому синхровходу сдвигающего регистра, к прямому входу первого триггера и нулевому входу первого счетчика и через первый элемент задержки к входам установки в ноль, второго и третьего счетчиков, выходы которых подключены соответственно к информационным входам первого регистра и первой группе информационных входов сдвигающего регистра, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к прямым входам второго и третьего триггеров, прямые входы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И и первому и второму входам третьего элемента ИЛИ, выход ЗО которого через генератор импульсов подключен к вторым входам первого и второго элементов И и через делитель к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к второ- З 5 му синхровходу сдвигающего регистра и счетному входу первого счетчика,выходы которого подключены к однойгруппе входов блока сложения, выходыкоторого подключены к информационным входам второго регистра, выходы которого являются выходами блока, выходы сдвигающего регистра ипервого регистра подключены к соответствующим группам входов блокавычитания, выходы которого подключены к второй группе информационныхвходов сдвигающего регистра, выходы первого регистра подключены кпервой группе входов первого блокапоразрядного сравнения двух чисел,выходы первого регистра, кроме последнего, подключены к первой группевходов второго блока поразрядногосравнения двух чисел, вторые группывходов блоков поразрядного сравнениядвух чисел подключены к выходам сдвигающего регистра, выход первого блока поразрядного сравнения двух чиселподключен к нулевому входу первоготриггера и через второй элемент задержки к синхровходу второго регистра, выход второго блока поразрядного сравнения двух чисел подключен квторой группе входов блока сложения,выход первого триггера подключен ктретьему входу третьего элемента ИЛИи второму входу третьего элемента И,выходы первого и второго элементовИ подключены к счетным входам соответственно третьего и второго счетчиков.. Сидоровавич ор Н.Сл ектор В.Бутяга ник аз 6490 писное Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,Тираж ВНКШИ Госуд по делам 113035, Моск816рственного комн эобретений и о а, 3-35, Раушс тета СССРкрытийая наб.; д.