Устройство для измерения перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения перемещений за счет коррекции температрной и мультипликативной погрешностей первичного преобразователя перемещений. Устройство для измерения перемещений содержит преобразователь перемещения, на выходе которого при перемещении объекта образуется последовательность циклических квадратурных сигналов, поступающих в электронный интерполятор и далее в виде последовательности счетных импульсов - каналы суммирования и вычитания отсчетного блока. В случае использования измерительного растра с уменьшенным значением шага или изменения его вследствие воздействия температуры, когда погрешность измерения имеет положительное значение, используется блок коррекции. Блок коррекции представляет собой реверсивный счетчик с переменным коэффициентом счета, определяющим пространственный цикл коррекции, управляемый кодом коррекции и включающим реверсивный счетчик, дешифратор, мультиплексор, дифференцирующее звено и элемент обнуления. D-триггеры с набором логических элементов обеспечивают блокирование только одного счетного импульса за период коррекции и возвращения схемы в исходное состояние. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных областях машиностроения для измерения перемещений и размеров изделий.

Цель изобретения - повышение точности измерения перемещений за счет коррекции температурной и мультипликативной погрешностей первичного преобразователя перемещений.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первичный преобразователь 1 перемещений, выходы которого соединены через компаратор 2 адреса с адресными входами коммутатора 3, информационные входы которого соединены с выходом первичного преобразователя 1. Выход коммутатора 3 соединен с электронным интерполятором 4, выходы которого через корректирующий блок 5 подключены к реверсивному отсчетному блоку 6. Корректирующий блок 5 содержит реверсивный счетчик 7, дешифратор 8, мультиплексор 9, дифференцирующее звено 10, элемент ИЛИ 11 обнуления реверсивного счетчика 7 с шиной обнуления R, формирователь 12 кода коррекции, управляющий коэффициентом пересчета, каналы суммирования и вычитания, каждый из которых содержит триггеры 13 и 14, ключевые элементы ИЛИ 15 и 16, установленные элементы ИЛИ 17 и 18 и синхронизирующие элементы ИЛИ 19 и 20. Счетные входы реверсивного счетчика 7 соединены с цепями переноса соответствующего разряда реверсивного отсчетного блока 6 в зависимости от величины мультипликативной погрешности. Его установочные входы подключен к формирователю 12 кода коррекции и адресным входам мультиплексора 9. Выход заема реверсивного счетчика 7 через дифференцирующее звено 10 соединен с его входом записи и единичным входом D-триггера 14 канала вычитания, а его информационные выходы - с входами дешифратора 8. Выходы последнего соединены с входами мультиплексора 9 так, чтобы обеспечивался сдвиг унитарного кода на его входах на один разряд влево.

Выход мультиплексора 9 соединен с единичным входом D-триггера 13 канала суммирования через первый вход элемента 11 обнуления с нулевым входом счетчика. Прямые входы D-триггеров 13 и 14 через прямые входы ключевых элементов 15 и 16 соединены с соответствующими входами реверсивного отсчетного блока 6, а инверсные выходы D-триггеров через прямые входы синхронизирующих элементов 19 и 20 с собственными входами синхронизации, D-входы триггеров соединены с уровнем логического нуля, выходы электронного интерполятора 4 соединены с инверсными входами ключевых 15 и 16 и синхронизирующих 19 и 20 элементов одноименных каналов и через первые входы установочных элементов 17 и 18 с нулевыми входами D-триггеров разноименных каналов. Шина установки нуля R соединена со вторым входом элемента 11 обнуления и со вторыми объединенными входами установочных элементов 17 и 18.

Устройство работает следующим образом.

Перемещение подвижной части преобразователя 1 перемещения относительно неподвижной вызывает изменение силового поля преобразователя. Эти изменения преобразуются чувствительными элементами преобразователя перемещений в систему циклических квадратурных сигналов, поступающих в электронный интерполятор 4. Электронный интерполятор 4 преобразует указанную систему сигналов в последовательность счетных импульсов, равномерно расположенных в пространстве и распределяет их по двумя каналам (суммирования и вычитания) в зависимости от направления перемещения объекта. Число импульсов будет однозначно определять величину перемещения объекта в единицах дискреты. Однако поступление счетных импульсов в реверсивный отсчетный блок 6 возможно только через ключевые логические элементы 15 и 16, которые можно блокировать по командам D-триггеров 13 и 14 на время пространственного периода следования счетных импульсов с определенным циклом. Иными словами, рассматриваемая структура блока коррекции 5 позволяет блокировать (вырезать) только один счетный импульс из последовательности с некоторым пространственным циклом. Величину пространственного цикла коррекции определяет коэффициент пересчета реверсивного счетчика 7, управляемого кодом формирователя 12. Следовательно, структура блока коррекции 5 представляет собой реверсивный счетчик с переменным коэффициентом счета, определяющим пространственный цикл коррекции, управляемый кодом коррекции и включающим реверсивный счетчик 7, дешифратор 8, мультиплексор 9 дифференцирующее звено 10 и элемент обнуления 11. D-триггеры с набором логических элементов обеспечивают блокирование только одного счетного импульса за период коррекции и возвращение схемы в исходное состояние.

Таким образом, в случае использования измерительного растра с уменьшенным значением шага или изменения его вследствие воздействия температуры, когда погрешность измерения имеет положительное значение, предлагаемое устройство обеспечивает коррекцию указанных погрешностей, т.е. получение действительного значения измеряемой величины. Значение кода коррекции выбирается по диаграмме погрешности измерительной меры, приведенной к температуре условий эксплуатации.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащее последовательно соединенные первичный преобразователь перемещений, компаратор адреса, коммутатор и электронный интерполятор, реверсивный отсчетный блок, выход первичного преобразователя перемещений соединен с информационным входом коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено формирователем кода коррекции, реверсивным счетчиком, дешифратором, мультиплексором, дифференцирующим звеном, элементом обнуления, двумя D-триггерами, двумя ключевыми элементами, двумя установочными элементами и двумя синхронизирующими элементами, выходы которых соединены с синхронизирующими входами соответствующих D-триггеров, прямые входы - с инверсными выходами соответствующих D-триггеров, инверсный вход первого синхронизирующего элемента соединен с прямым выходом электронного интерполятора, инверсным входом первого ключевого элемента и первым входом второго установочного элемента, инверсивный вход второго синхронизирующего элемента соединен с обратным выходом электронного интерполятора, инверсным входом второго ключевого элемента и первым входом первого установочного элемента, вторые входы установочных элементов объединены и соединены с вторым входом элемента обнуления и нулевой шиной, выходы соединены с обнуляющими входами соответствующих D-триггеров, прямые выходы которых соединены с прямыми входами соответствующих ключевых элементов, выходы которых соединены соответственно с сумирующим и вычитающим входами реверсивного отсчетного блока, выход формирователя кода коррекции соединен с адресным входом мультиплексора и установочным входом реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами реверсивного отсчетного блока, установочный вход соединен с выходом дифференцирующего звена и установочным входом второго D-триггера, обнуляющий вход соединен с выходом элемента обнуления, выход заема соединен с входом дифференцирующего звена, информационные выходы соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы дешифратора соединены с соответствующими входами мультиплексора со сдвигом унитарного кода на его входах на один разряд влево, выход мультиплексора соединен с установочным входом первого D-триггера и первым входом элемента обнуления.

РИСУНКИ

Рисунок 1