Patent RU-85998-U1 (RU)
Title: Датчик малого перемещения сканирующего объекта
IPC: G01B7/00
Filed: 2009-03-23
Granted: 2009-08-20
Abstract: Полезная модель предназначена для использования в составе прецизионных сканеров с малым линейным или угловым перемещением сканирующего объекта. 
     Полезная модель решает задачу повышения точности измерения перемещения сканирующего объекта. 
     Технический результат - коррекция кода выходного сигнала датчика на основе пространственной привязки зависимости выходного сигнала блока обработки измерительной информации от перемещения сканирующего объекта к двум контрольным точкам на краях диапазона сканирования, автоматическое определение разности значений текущей зависимости от записанной в энергонезависимую память калиброванной зависимости в этих контрольных точках, с последующим вычислением корректирующих коэффициентов и внесением коррекции в код текущего выходного сигнала датчика. 
     Датчик малого перемещения сканирующего объекта, содержит магнитную систему, установленную на сканирующем объекте сканера, измерительный преобразователь на элементе Холла, неподвижно закрепленный на основании сканера, и блок обработки измерительной информации, подключенный к выходу измерительного преобразователя, в котором магнитная система содержит две пары постоянных магнитов со встречно-параллельным направлением своих магнитных осей, с заданным промежутком между парами магнитов, ограничивающим диапазон сканирования, и воздушным зазором между парными магнитами, внутри которого перпендикулярно к магнитным осям расположен измерительный преобразователь на элементе Холла. С целью повышения точности измерения перемещения сканирующего объекта в магнитную систему введены две пары дополнительных постоянных магнитов, каждая из которых установлена вплотную к внешним краям парных магнитов со встречно-параллельным направлением своих магнитных осей к их осям, введены два неподвижно закрепленных на основании сканера контрольных преобразователя на элементах Холла, установленных в воздушном зазоре магнитной системы перпендикулярно к магнитным осям с двух сторон от измерительного преобразователя на заданном расстоянии от него, а блок обработки измерительной информации включает канал обработки измерительной информации, подключенный к выходу измерительного преобразователя и выполненный в виде последовательно соединенных усилителя и аналого-цифрового преобразователя, два канала обработки контрольной информации, каждый из которых подключен к выходу соответствующего контрольного преобразователя и выполнен в виде последовательно соединенных усилителя и компаратора, и устройство коррекции выходного сигнала, подключенное к выходам аналого-цифрового преобразователя и компараторов, выполненное на основе микроконтроллера с энергонезависимой памятью. 
     Заданное расстояние h между центрами контрольных и измерительного преобразователей определяется из выражения: h=A+0,5d, где А - расстояние от центра заданного промежутка между парами постоянных магнитов до места их соединения с дополнительными постоянными магнитами, a d - диапазон сканирования. 
     В энергонезависимой памяти микроконтроллера устройства коррекции выходного сигнала записана калиброванная зависимость выходного сигнала канала обработки измерительной информации от перемещения сканирующего объекта и калиброванные значения величин выходного сигнала канала обработки измерительной информации в двух контрольных точках пространственной привязки сканирующего объекта на краях диапазона сканирования. 
     Предложенное устройство выгодно отличается от известного устройства, принятого за прототип. Выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя канала обработки измерительной информации и выходные сигналы компараторов каналов обработки контрольных информации подаются на входы микроконтроллера устройства коррекции выходного сигнала. Одновременная обработка сигналов от каналов обработки измерительной и контрольных информации микроконтроллером обеспечивает в двух контрольных точках высокоточную пространственную привязку положения сканирующего объекта в широком диапазоне температур. По записанным в энергонезависимой памяти микроконтроллера калиброванной зависимости выходного сигнала канала обработки измерительной информации и калиброванным значениям величин выходного сигнала канала обработки измерительной информации в двух контрольных точках пространственной привязки сканирующего объекта на краях диапазона сканирования в микроконтроллере производится автоматическое определение величины изменения текущего выходного сигнала канала обработки измерительной информации от калиброванного значения в этих двух контрольных точках пространственной привязки и на основании величин этих изменений произвести вычисление корректирующих коэффициентов и внесение коррекции в выходной сигнал на всем диапазоне перемещения до следующего последовательного прохождения двух контрольных точек пространственной привязки. 
     Таким образом, предложенный датчик малого перемещения сканирующего объекта позволяет существенно повысить точность измерения перемещения. 3 п., 3 ил.