176905. lajstromszámú szabadalom • Útmérő berendezés
3 176905 4 egymástól jelentősen különböző menetemelkedésű hossz induktosynt alkalmaznak egymással párhuzamosan, és az előirt érték megközelítésekor mindig kisebb menetemelkedésű induktosynt kapcsolnak a kiértékelő egységre. Célunk a találmánnyal a fenti hátrányok kiküszöbölése olyan hosszmérő berendezés kialakításával, amely tetszőleges úthossz folyamatos mérését tetszőlegesen megválasztott felbontóképességgel lehetővé teszi. A feladat találmány szerinti megoldásában a kiértékelő egység mérő ágának a skála tekercsének kivezetéseire kapcsolt nullkomparátora és a nullkomparátor kimenetére kapcsolt frekvenciaosztója van, amelynek kimenete számlálókapu egyik bemenetére van kapcsolva. A kiértékelő egység referenciaágának a gerjesztőáramforrás vezéroszcillátorára csatlakoztatott frekvenciaosztója van, amelynek kimenete a mérőággal ellentétes fázisban van a számlálókapu másik bemenetére csatlakoztatva. A számlálókapu további bemenetére a vezéroszcillátor van kötve, a számlálókapu kimenetére pedig számlálólánc van kapcsolva. A számlálólánc kimenetére közbenső tárolón át dekadikus kijelző egység van csatlakoztatva. A számlálólánc a számlálókapu minden nyitása előtt automatikusan nullázódik. Célszerűen a mérőág és a referenciaág kimenetei közé előjelképző egység van csatlakoztatva. A találmány szerinti megoldás előnye, hogy a mérendő útszakasz hossza tetszőleges lehet, a kiértékelés elve lehetővé teszi tetszőleges úthossz folyamatos mérését, tetszőlegesen megválasztott felbontóképességgel. A kiértékelés nem amplitúdómérésen alapul, így a berendezés nem érzékeny a skála és a csúszó közötti távolság változásaira, a kiértékelés megbízhatóbb, mint az ismert megoldásoknál. Az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. Az 1. ábrán útmérő berendezés tömbvázlata, a 2. ábrán előjelképző egység tömbvázlata van feltüntetve. A berendezés mérőérzékelője a szerszámgépiparban ismert induktosyn, amely rajzgép íróművét tartó szán útja mentén a mozgás irányában elrendezett 1 skálából és vele szemben, a száhon elrendezett 2 csúszóból áll, amelyeken az üt irányába eső menetemelkedésű áramvezető tekercsek vannak nyomtatott áramkörként kialakítva. Az 1 skálán egy a teljes úthossz mentén elrendezett egyetlen tekercs, a 2 csúszón két, ugyanolyan menetemelkedésű, egymástól negyed menetemelkedéssel vagy a negyed menetemelkedés páratlan egész számú többszörésével eltolt áramvezető tekercs van kialakítva. A 2 csúszó két tekercse egymáshoz képest 90°kal eltolt fázisú szinuszos árammal van gerjesztve, amelyet gerjesztőáram-forrás szolgáltat. A gerjesztőáram-forrás 500 kHz frekvenciájú 3 vezéroszcillátorból, a 3 vezéroszcillátor kimenetére kötött 1 : 5 osztású 4 frekvenciaosztóból, a 4 frekvenciaosztó kimenetére kapcsolt két kimenetű 5 fázishasítóból és az 5 fázishasító kimeneteire egy-egy felülvágó 6, 7 szűrőn át csatlakoztatott egy-egy 8, 9 kimenőfokozatból áll, amely 8, 9 kimenőfokozatokra a 2 csúszó egy-egy tekercse csatlakozik. Az útmérő berendezés kiértékelő egysége az 1 skála tekercsének kivezetéseire csatlakoztatott 10 nullkomparátorral és ennek kimenetére kapcsolt 1 :1000 frekvenciaosztású 11 frekvcnciaosztóval kialakított mérőágból, a 3 vezéroszcillátorra csatlakozó 2 : 20 000 frekvenciaosztású 12 frekvenciaosztóval kialakított referencia ágból, továbbá digitális számláló és kijelző áramkörből áll, ahol a referencia ág 12 frekvenciaosztójának kimeneté és a mérőág 11 frekvenciaosztójának kimenete 13 számlálókapu bemeneteire egymással ellentétes fázisban vannak csatlakoztatva, míg a 13 számlálókapu további bemenetére a 3 vezéroszcillátor kimenőjele van kapcsolva. A 13 számlálókapu kimenetére 14 számlálólánc van kapcsolva, ennek kimeneteire közbenső tárolón át ötdekádos 15 kijelző egység van kötve. A mérőág és a referenciaág kimenetére továbbá 16 előjelképző egység van csatlakoztatva. A példa szerinti útmérő berendezés működését az alábbiakban ismertetjük. Az 1 skála a rajzasztalhoz képest a szán útja irányában rögzítetten van elrendezve és benne a 2 csúszó tekercseinek gerjesztőárama feszültséget kelt. A 2 csúszó tekercsei 25 kHz frekvenciájú szinuszos és cosinusos (egymáshoz képest fázisban 90°-kal eltolt) árammal vannak gerjesztve. Az 1 skála tekercsében indukált áram fázishelyzete a gerjesztéshez képest a 2 csúszó egy menetemelkedésnyi elmozdulása alatt 360°-ot változik. A 10 nullkomparátor a gerjesztett feszültség nulla-átmeneteit érzékeli és kimenetén 25 kHz-es ismétlődési frekvenciájú impulzusjel jelenik meg, amelynek frekvenciáját a 11 frekvenciaosztó 25 Hz-re osztja le. A referenciaág 12 frekvenciaosztója a 3 vezérosczillátor 500 kHz-es jelét osztja le 25 Hz-re. A két 25 Hz-es négyszögjel egymáshoz képest mutatkozó fáziseltolódása az 1 skála tekercsében indukált feszültség fázisára jellemző. A két négyszögjel ellentétes polaritással jut a logikai ÉS-kapuként kialakított 13 számlálókapura és azt a két impulzus közötti fáziskülönbségnek megfelelő időre nyitja. A kapu nyitása idején a 3 vezéroszcillátor impulzusai a 14 számlálóláncra jutnak. A 14 számlálólánc a 13 számlálókapu újbóli nyitása előtt nullázódik, így mindig csak egy-egy kapunyitás idején számlál. A 14 számlálólánc tartalma közbenső tárolóba íródik át, a közbenső tároló tartalma az ötdekádos számjegyes 15 kíjelzőegységen jelenik meg. A mérendő út kezdőpontja tetszés szerint, a 11, 12 frekvenciaosztóknak a kezdőpontban történő egyidejű nullázásával megválasztható. A kezdőpontból kiindulva a szán (és vele a 2 csúszó) mozgatása mindkét irányban lehetséges. Az elmozdulás irányát a 16 előjelképző egység indikálja, amely azt állapítja meg, hogy a 13 számlálókapura jutó két 25 Hz-es négyszögjel közül melyik siet vagy késik fázisban a másikhoz képest. A 2 csúszó gerjesztőáramának generálása ugyancsak a 3 vezéroszcillátor jeléből történik, mert a referencia ág és a gerjesztés fázisa között merev kapcsolat szükséges. A 3 vezéroszcillátor jelét 100 kHz-re, majd az 5 fázishasítóban 25 kHz-re osztjuk le, az így nyert, egymáshoz képest 90°-kal eltolt fázisú két impulzusjelből a felharmonikusok kiszűrésével nyerjük a 8, 9 kimenőfokozatokat vezérlő szinus és cosinus jelet. A 3 vezéroszcillátor frekvenciájának és a 13 számlálókapura jutó jel frekvenciájának aránya szabja meg a maximálisan számlálható impulzusszámot, azaz a mérési tartományt. A gerjesztés 25 kHz-es frekvenciája az 1 skála és a 2 csúszó elektromágneses csatolása szempontjából kedvező érték, a 3 vezéroszcillátor és a gerjesztés frekvenciájának aránya szabja me® az egy me* 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
