(Полное и исчерпывающее описание изобретения)

В настоящей работе для изучения фазовых переходов, например, при исследовании фазовой диаграммы льда Р-Т координатах в области температур от 90К до 300 К при давлениях до 3000 МПа, нами разработан реверсивный датчик - преобразователь линейных перемещении в электрические импульсы, удобный для использования при больших перемещениях (0-10 мм), обладающий линейной характеристикой и хорошей температурной стабильностью. Цена деления датчика составляет 0,01 мм/нмП. На рисунке 1 показана фотография датчика. Датчик выполнен на базе индикатора часового типа. На выходную ось индикатора жестко посажен фотошаблон. Фотошаблон представляет собой диск из фотопленки, на которую по периметру нанесены равномерно фотоспособом 100 светонепроницаемых штрихов. Штрихи ориентированы по радиусу диска - фотошаблона. На рисунке 2 предоставлена блок схема фотодатчика. С одной стороны от диска помещена электрическая лампочка накаливания (1) с оптической системой (2), формирующей щелевой поток света. С другой стороны расположены два дифрагмированных фотодиода (5) и (6), сдвинутых друг относительно друга на % ширины штриха фотошаблона. Фотодиод (5) является основным и служит для выдачи счетных импульсов, связанных с измерением перемещения. Фотодиод (6) вспомогательный; его назначением является установка режима прямого или обратного счета в счетчике импульсов, в зависимости от направления вращения фотошаблона. Поток света от лампочки попадает на оба фотодиода такое расположение фотодиодов позволяет при помощи разработанной электронной схемы различить направление вращения диска, следовательно, и знак линейного перемещения, т.е. сделать датчик реверсивным. Сигнал в виде электрических импульсов от двух фотодиодов приходит в блок (7) - обработки счета импульсов и преобразования уровней код чисел с выхода (7) на информационный вход транскриптора (8) поступает сигнал I в двойчно - десятичном коде 1 -2-4-8, соответствующем числу подсчитанных импульсов. С приходом из датчика в блок (7) каждого импульса с основного фотодиода на синхронизирующем выходе блока (7) появляется спусковой импульс II, запускающий транскриптор (8). Траснкриптор (8) управляет работой цифрового и цифропечатающего устройства (9). На рисунке 3 представлена схема электронной части датчика. Она влючает в себя: два идентичных блока усилителей формипрователей УФ1 и УФ2, формирователь импульса, запускающего транскриптор, два независимых устройства визуальной индикации состояния фотодиодов (Dl, V8, D5, V9), устройство, укорачивающее сформированный импульс от вспомагательного фотодиода (D2-D4), логический переключатель направления счета импульсов (D6, D7.1, D7.2) , реверсивный двойчно - десятичный счетчик (D8) и систему индикации числа подсчитанных импульсов (D9 и D11), устройство установки исходного состояния счетчика (D7.3 и D7.4). Двойчно- десятичный счетчик, система индикации числа импульсов и устройства преобразования уровней кодов объединены на схеме в блок (ИСУ 1).

Сигналы с основного и вспомогательного фотодиода поступают соответственно на усилители формирователи электрических импульсов УФ1 и УФ2. На входе УФ1 (УФ2) используется полевой транзистор V2, служащий для увеличения входного сопротивления усилителя, выполненного на микросхеме А1. Для увеличения крутизны фронта прямоугольного сигнала, появляющегося на выходе микросхемы А1 применен аналог динистора, выполненный на транзисторах V4 и V5. С буферного усилителя на транзисторе V6 сигнал поступает на логическую микросхему Д1, котороя подключена к светодиоду V8, позволяющему распознать состояние фотодиода VI (засвечен или затемнен). Одновременно с буферного усилителя на транзисторе V6 сигнал поступает на вход Д1 триггера на микросхеме Д6 и соответствующие входы двух логических элементов Д7.1 и Д7.2 и реверсивного счетчика Д8. При вращении фотошаблона на входы Д1 и С1 триггера Д6 проходят, соответственно, описанные выше электрические импульсы от указанных двух фотодиодов, передние фронты которых сдвинуты по фазе друг относительно друга за счет соответствующей установки фотодиодов, причем длительность импульса, поступающего на вход Д1 много больше, чем длительность импульса, поступающего на вход С1 триггера. Кроме того, импульсы от основного диода VI (они являются счетными) поступают на соответствующие входы логических элементов Д7.1 и Д7.2. Если при вращении фотошаблона сначала засвечивается основной фотодиод VI в блоке УФ2, а затем вспомогательный фотодиод в блоке УФ2, то проходящие на входы «С1» и «Д1» триггера Д6 импульсы будут поддерживать его в таком состоянии, что на его входе Q1 будет логическая «1» а на входе Q логический «0». Логический «0» присутствуя на одном из входов Д7.2, запретить прохождение через него с фотодиод VI счетных импульсов на счетчик Д8, а также установить на выходе Д 7.2 логическую «1», которая поступит на вход обратного счета «1» счетчика Д8. Через микросхему же Д7.1 счетные импульсы будут проходить на вход счетчика. В этом режиме счетчик Д8 будет суммировать импульсы.

Изменения знака перемещения штока часового индикатора вызовут вращения фотошаблона в противоположную сторону. В этом случае периодическая засветка фотодиодов изменится на противоположную. Следовательно, триггер теперь будет находиться в следующем состоянии:

Вых. Q1 - «0» (запросы на прохождение импульсов через Д7.1).

Вых. Q - «1» (разрешение на прохождение импульсов через Д7.2).

Таким образом на входе «+1» счетчика Д8 теперь постоянно присутствует логическая «1», а на вход «-1» через Д7.2 поступают счетные импульсы. Счетчик Д8 будет работать в режиме вычитания.

Для визуального контроля за счетом импульсов применены дешифраторы Д9 и цифровая лампа Л1. Для согласования входного кода по уровням с входом транскриптора Ф-250, примененного для автоматической регистрации данных счета на цифропечатающей машине ЭУМ-23, служат устройства У1-У4. Указанные устройства обеспечивают на выходах 1 -2-4-8 уровни логических сигналов: логический «0» - 0 вольт, логическая «1» минус 6 вольт. Для внешнего запуска транскриптора Ф-250служит устройство на транзисторе V7, с коллектора которого снимаются импульсы запуска транскриптора.

На схеме 3 показан только один блок «ИСУ4». Датчик рассчитан на измерение перемещения до 10 мм, т.е. на выдачу 1000 импульсов, поэтому количество блоков индикации и согласующих устройств ИСУ 1 увеличено до трех. Выводы «3» и «4» каждого блока ИСУ предыдущей декады соединены с выводами соответственно «+1» и «-1» счетчика последующей декады. Установленный вход нуля счетчика Д8 и «С» соединен с соответствующими входами счетчиков в двух других аналогичных блоках ИСУ 2, ИСУ 3.

Перед началом измерения вращением подвижного корпуса индикатора устанавливают исходное положение датчика, при котором светодиод V8 загорается, а светодиод V9 гаснет и нажимают кнопку S1. При этом в результате включения устройств на микросхемах Д7.3 и Д7.4 устанавливается нуль счетчиков импульсов, а триггер Д6 приводится в состояние прямого счета импульсов. Абсолютная погрешность описанного устройства может находится в пределах 1 импульса, т.е. ±0,005 мм.

На рисунке N°1 Фотография датчика линейного перемещения.

1 - корпус индикатора;

2 - фотодиоды;

3 - фотошаблон;

4 - разъем.

На рисунке N°2 Функциональная блок схема датчика.

1 - электрическая лампа накаливания;

2 - оптическая система ; 3 - диафрагма; 4 - диск из фотопленки; 5, 6 - фотодиоды; 7 - блок обработки счета импульсов и преобразования уровней кодов чисел; 8 - транскриптор; 9 - цифровой и цифропечатающий устройтва.

На рисунке N°3 Схема электронной части датчика.

Документы цитированные в отчете о поиске 3. з

1. А. Л. Булычев, В. И. Галкин, В. А. Прохоренко Аналоговые интегральные схемы. Минск: Беларусь, 1985, - 224 с.

2. P.W.Bridgman The compressibility of thirty metals ASA Function of pressure and temperature // Cellected Experimental papers. - 1964. - v.3, 32. -p. 166 - 242

3. Г.П. Шаховской, И.А. Лавров Установка для измерения сжимаемости жидкостей ПТЭ, 1962, с. 181 - 186

4. П.В. Бриджмен Новейшие работы в области высоких давлении // Пер. с англ. Под ред. Л.Ф. Верещагина изд. ИЛ, 1948 - 209 с. 5. A.P. Кустар Дилатометр для исследования твердых тел при высоких гидростатических давлениях. ПТЭ, 1968, N°3, с. 178 - 179