Устройство для измерения параметров линейного перемещения объекта

 

Изобретение может быть использовано в качестве первичного преобразователя в составе измерительно-вычислительных комплексов. Цель изоб- . ретения - поньпяение точности преобразования при работе в широком диапазоне температур. При перемещении , луча излучателя 3, вызванном движением дорожки 2, в пределах одного неотраженного участка выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 10 не изменяется, выходное напряжение сумматора 11, являющееся суммой выходных напряжений усилителя 12 и цифроаналогового преобразователя 10, будет представлять нарастающее напряжение, пропорциональное величине перемещения, После дифференцирования блоком 6 величина сигнала на его выходе будет пропорциональна скорости перемещения, а знак - направлению перемещения. При изменениях температуры., вследствие температурного дрейфа нулевого уровня и изменения крутизны фотоприемника 4 в последнем возникает аддитивная и мультипликативная погрешность, коррекция которых осуществляется блоками 13,14,15 памяти, блоком 16 управления и усилителями 12 и 17, 3 ил. B-tetc (Л tc СХ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5И 4 (01 P 3/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ неотраженного участка выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 10 не изменяется, выходное напряжение сумматора 11, являющееся суммой выходных напряжений усилителя

12 и цифроаналогового преобразователя 10, будет представлять нарастающее напряжение, пропорциональное величине перемещения. После дифферен" цирования блоком 6 величина сигнала на его выходе будет пропорциональна скорости перемещения, а знак — направлению перемещения, При изменениях температуры.. вследствие температурного дрейфа нулевого уровня и изменения крутизны фотоприемника 4 в последнем возникает аддитивная и мультипликативная погрешность, коррекция которых осуществляется блоками 13,14,15 памяти, блоком 16 управления и усилителями 12 и 17, 3 ил, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3901090/24-10 (22) 27.05.85 (46) 23.12.86. Бюл. 11". 47 (71) Смоленский филиал Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской

Революции энергетического института (72) А.М.Ковалев, В.В.Круглов, Г.Д.Панин и Н.П.Прокуденков (53) 531.767 (088.8) (56) Патент Великобритании - 1096312, кл. G 01 Р 3/36, 1982.

Авторское свидетельство СССР и 1228018, кл.С 01 P 3/36, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЬЕКТА (57) Изобретение может быть использовано в качестве первичного преобразователя в составе измерительно-вычислительных комплексов. Цель изоб- . ретения — повышение точности преобразования при работе в широком диапазоне температур. При перемещении луча излучателя 3, вызванном движением дорожки 2, в пределах. одного

1278711

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в качестве первичного преобразователя в составе измерительновычислительных комплексов, например, для определения динамических характеристик подвижных частей различных машин и механизмов, Целью изобретения является повышение точности преобразователя при работе в широком температурном диапазоне, На фиг,l приведена функциональная схема устройства для измерения параметров линейного перемещения объекта„ на фиг ° 2 — временные диаграммы,. иллюстрирующие его работу при нормальных температурных усло" виях; на фиг.3 — временная диаграмма, поясняющая рабату блока каррек" ции, Устройство для измерения параметров линейного перемещения объекта содержит укрепленную на объекте 1 перемещения дорожку с нанесенными чередующимися отражающими и неотражающими световой поток участками в виде прямоугольных треугольников 2, излучатель 3 светового потока, фотоприемник 4, счетный блок 5, дифферен;цируюший блок 6 и блок 7 коррекции,, причем счетный блок 5 состоит из формирователя 8, реверсивного счетчика 9, цифроаналогового преобразователя 10 и сумматора 1),, в блок 7 коррекции входят усилитель 12 с управляемым коэффициентом передачи, блоки 13,14 и 15 памяти, блок 16 управления, усилитель 17 и клемма

18 источника опорного напряжения, При этом выход фотоприемника 4 через усилитель 12 с управляемым коэффициентом передачи и формирователь 8 подключены к счетному входу реверсивного счетчика 9, выходы которога через цифроаналоговый преобразователь 10 соединены с первым входом сумматора II второй вход которого соединен с выходом усилителя 12, а выход через дифференцирующий блок 6 подключен к входу реверсивного счетчика 9, потенциальные входы блоков 13 — )5 памяти и вход блока 16 управления объединены с выходом усилителя 12, выходы блока

16 управления подключены к управляющим входам блоков 13-15 памяти, выход блока 13 соединен с первым ин5 рующий вход которого подключен к клемме 18 источника опорного напря10 рующего блока 6, Устройство работает следующим образом, При нормальных температурных условиях и точной настройке схемы влия20 ния блока 7 коррекции на работу счетного блока 6 не происходит, что соответствует единичному коэффициенту передачи усилителя 12 с управляемым коэффициентом передачи и нулевым напряжением на выходах блока 13 памяти усилителя 17 и блока 15 памяти, 30

55 нертирующим входом усилителя 17 и с вычитающим входом сумматора 11 выход блока 14 — с неинвертирующим входом усилителя 17, второй инвертижения, выход усилителя 17 объединен с потенциальным входом блока 15, выход которого соединен с управляющим входом усилителя 12, Сигнал, пропорциональный величине перемещения, снимается с выхода сумматора )1, а сигнал, пропорциональный скорости перемещения, — с выхода дифференциПусть нри э-ом обьект 1 перемещается, например, вправо ° Световой поток излучателя 3, сфокусированный на дорожку 2 в виде узкого вертикальнога луча, отражается и попадает на фотоприемник 4, Величина отраженного светового потока зависит от па- . ложения дорожки па отношению к излучателю: если луч попадает на правую часть неатражающега участка, то этот поток мал и напротив, в левой ега части он максимален. При указанном направлении перемещения в процессе движения объекта происходит увеличение потока, а затем ега скачкообразное уменьшение — при переходе луча на начала очередного неотражающего участка, Саответс" вующим образом меняется и выходной сигнал фотоприемника 4 и равный ему в данном случае выходной сигнал усилителя 12 с управляемым коэффициентом передачи, который представляет собой нарастающее ат нуля до фиксированной величины )) пилообразное напряжение

0 (фиг,2П). Это напряжение поступает на один из входов сумматора 11 и на формирователь 8.

При перемещении луча излучателя 3 (вызванного движением дорожки 2) в пределах одного неатражающего участка выходное напряжение цифрааналого1278711 вого преобразователя 10 не изменяется, при этом выходное напряжение сумматора 11, являющееся суммой выходных напряжений усилителя 12 и цифроаналогового преобразователя 10, 5 представляет собой нарастающее напряжение, пропорциональное величине перемещения. После дифференцирования блоком 6 величина сигнала на его выходе пропорциональна скорости перемещения, а знак соответствует направлению перемещения. С выхода дифференцирующего блока 6 сигнал посту-. пает на вход реверсивного счетчика 9, При переходе светового потока (при !5 дальнейшем движении дорожки 2) на начало очередного неотражающего участка происходит скачкообразное уменьшение напряжения на выходе фотоприемника 4 и усилителя 12 с уп- 20 равляемым коэффициентом передачи, при, этом формирователь 8 вырабатывает импульс, поступающий на счетный вход реверсивного счетчика 9, увеличивая в соответствии со знаком сигнала на 25 .. входе реверсивного счетчика содержимое последнего на единицу.

Изменение кода в реверсивном счетчике 9 через его выходы передается в цифроаналоговый преобразова- 5б тель 10, скачкообразно увеличивая

его выходное напряжение (фиг.2b).

При равенстве скачка этого напряжения скачкообразному уменьшению напряжения на выходе усилителя 12 с управляемым коэффициентом передачи (равного скачкообразному уменьшению . на величину U напряжения на выходе фотоприемника 3), выходное напряжение сумматора 11 в момент перехода светового потока излучателя 3 с одного неотражающего участка дорожки 2 на другой не претерпевает изменений.

При дальнейшем перемещении объекта 1 и дорожки 2 указанные процессы будут повторятся, и напряжение на выходе сумматора 11 плавно нарастает. (фиг,28) пропорционально общей величине перемещения объекта l а напряжение на выходе дифференцирующего блока 6 — пропорционально скорости перемещения (фиг,2г), При движении объекта 1 влево работа измерительного преобразователя происходит аналогичным образом, но напряжение на выходе фотоприемника

4 (и усилителя 12 с управляемым коэффициентом передачи) будет представлять собой пилообразное спадающее напряжение, Содержимое реверсивного счетчика 9 в процессе перемещения уменьшается, соответственно уменьшается выходное напряжение сумматора

ll а напряжение на выходе дифференцирующего блока 6 изменит, по сравнению с первым случаем, свой знак (фиг.2), При изменениях температуры вследствие температурного дрейфа нулевого уровня и изменения крутизны фотопри-. емника 4 к его полезному сигналу добавдяется аддитивная составляющая

U, а разность минимального и максичального уровней (U, -U ) будет отличаться от U (фиг,3), Коррекция укаэанных аддитивной и мультипликативной погрешностей осуществляется бло-. ками 12-)8 следующим образом, В процессе каждого элементарного (на длину одного неотражающего участка) перемещения дорожки блоки

l3 и 14 памяти по сигналам от блока

16 управления производят запоминание соответственно минимального U и мак2 симального Б, уровней выходного напряжения усилителя 12 с управляемым коэффициентом передачи, При этом напряжение с выхода блока 13 памяти (Б ).подается на вычитающий входсумматора 11, компенсируя тем самим аддитивную составляющую погрешности из-за дрейфа нулевого уровня фотоприемника 4, Одновременно напряжения U u U c выходов блоков 14 и 15 и напряжейие опорного источника U поступают на входы усилителя 17 и на выходе последнего образуется напряжение где К вЂ” К вЂ” коэффициенты передачи ! усилителя 17 по соответствующим входам, которое по сигналу с блока 16 управления запоминается блоком 15 и через него подается на управляющий вход усилителя 12 с управляемым коэффициентом передачи, При этом образуется замкнутый контур с блоками

12,13,14,17 и 15 и задающим воздействием U, которий при выполнении условия равенства коэффициентов

К = К =Y. = К и достаточно большой

3 величине 4 производит подстройку коэффициента передачи усилителя 12 таким образом, чтобы выполнялось равенство

Пг П2 1.!о

i i/á/! i =K 1! (у

Составитель А, Лисицын

Рехред И. Попович

Редактор A,Øàíäoð

КоРРектоР H. Муска

Заказ б826/40 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная, 4.компенсируя, тем самым мультипликативную нестабильность фотоприемника 4, Указанная компенсация аддитивной и мультипликативной погрешностей фо- 5 топриемника 4 происходит одновременно, начиная с первого перемещения дорожки на длину неотражающего участка °

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров линейного перемещения объекта, содержащее датчик в виде дорожки с

15 чередующимися светоотражающими и неотражающими уЧастками в виде прямоугольных треугольников, закрепленной на объекте, излучатель, фотоприемник„ счетный блок и дпфференцирующий блок, причем счетнь и блок выполнен состоя20 щим из формирователя, реверсивного счетчика, цифроналогового преобразователя и сумматора, при этом выход формирователя подключен к счетному

25 входу реверсивного сче.тчика, выходы которого через цифроаналоговый преобразователь соединены с первым входом сумматора, выхоц которого через дифференцирующий блок подключен к входу реверсивного счетчика, о т— личающееся тем,что,с целью повышения точности при работе в широком температурном диапазоне, сумматор выполнен трехвходовым с третьим вычитающим входом, и введен блок коррекции, содержащий усилитель с управляемым коэФФициентом передачи, три блока памяти, блок управления и усилитель, причем потенциальный вход усилителя с управляемым коэффициентом передачи подключен к выходу фотоприемника, а выход объединен с вторым входом сумматора, входами формирователя и блока управления, потенциальными входами первого и второго блоков памяти, выходы блока управления подключены к управляющим входам блоков памяти, выход первого блока памяти соединен с первым инвертирующим входом усилителя и с вычитающим входом сумматора, выход второго блока памяти соединен с пеинвертирующим входом усилителя, второй инвертирующий вход которого подключен к клемме источника опорного напряжения, выход усилителя подключен к потенциальному входу третьего блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом усилителя с управляемым коэффициентом передачи °