рычажно-механический измерительный прибор

Формула изобретения

1. Рычажно-механический измерительный прибор, содержащий корпус, циферблат с нанесенной на нем индикаторной шкалой, установленную на валу индикаторную стрелку и привод индикаторной стрелки, состоящий из подпружиненного мерительного плунжера и зубчатого мультипликатора, обеспечивающего угловое перемещение стрелки относительно шкалы пропорционально линейному перемещению плунжера, отличающийся тем, что он снабжен оптическим генератором приращений, содержащим диск, который имеет на периферийной части по меньшей мере одну концентрическую дорожку с равными поочередно непрозрачными и просвечиваемыми элементарными площадками, фотодатчик, состоящий из двух оптопар, каждая из которых содержит светодиод и фотоэлемент, оптические оси которых лежат на траектории перемещения элементарных площадок, и одна из них смещена относительно элементарных площадок дорожки на четверть пространственного периода в сравнении с другой, электронную схему генерации импульсов в моменты пересечения оптической осью каждой оптопары границы смежных элементарных площадок при одновременной регистрации типа элементарной площадки по оптической оси другой оптопары блока дискриминации импульсов по направлению вращения диска, и блока согласования для передачи данных в ЭВМ, при этом диск жестко установлен на валу индикаторной стрелки.

2. Рычажно-механический измерительный прибор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вторым оптическим генератором приращений, аналогичным первому, причем второй оптический генератор приращений имеет общий диск и дорожку элементарных площадок с первым оптическим генератором приращений, а его фотодатчик смещен относительно фотодатчика первого генератора приращений в направлении рабочего перемещения диска на расстояние, кратное одной восьмой пространственного периода элементарных площадок.

3. Рычажно-механический измерительный прибор по п.1, отличающийся тем, что циферблат установлен на расстоянии от ближнего к нему подшипника вала индикаторной стрелки, достаточном для размещения диска оптического генератора приращений, и указанный диск размещен за циферблатом.

4. Рычажно-механический измерительный прибор по п.1, отличающийся тем, что удаленная от индикаторной стрелки цапфа вала стрелки выполнена удлиненной и диск установлен на этой цапфе, при этом в корпусе выполнена соответствующая полость для диска.

5. Рычажно-механический измерительный прибор, содержащий корпус, циферблат с нанесенной на нем индикаторной шкалой, установленный с возможностью поворота индикаторный элемент и его привод, состоящий из подпружиненного измерительного плунжера и зубчатого мультипликатора, обеспечивающего угловое перемещение индикаторного элемента относительно шкалы пропорционально линейному перемещению плунжера, отличающийся тем, что снабжен оптическим генератором приращений, содержащим диск, который имеет на периферийной части по меньшей мере одну концентрическую дорожку с равными поочередно непрозрачными и просвечиваемыми элементарными площадками, фотодатчик, состоящий из двух оптопар, каждая из которых содержит светодиод и фотоэлемент, оптические оси которых лежат на траектории перемещения элементарных площадок, и одна из них смещена относительно элементарных площадок дорожки на четверть пространственного периода в сравнении с другой, электронную схему генерации импульсов в моменты пересечения оптической осью каждой оптопары границы смежных элементарных площадок при одновременной регистрации типа элементарной площадки по оптической оси другой оптопары блока дискриминации импульсов по направлению вращения диска, и блока согласования для передачи данных в ЭВМ, при этом диск жестко установлен на валу привода индикаторного элемента, который выполнен в виде метки на диске, а для размещения оптического генератора приращений предусмотрена плоская коробка, размещаемая на корпусе с его лицевой поверхности, при этом лицевая поверхность плоской коробки выполнена из прозрачного материала.

6. Рычажно-механический измерительный прибор по п.5, отличающийся тем, что он снабжен вторым оптическим генератором приращений, аналогичным первому, причем второй оптический генератор приращений имеет общий диск и дорожку элементарных площадок с первым оптическим генератором приращений, а его фотодатчик смещен относительно фотодатчика первого генератора приращений в направлении рабочего перемещения диска на расстояние, кратное одной восьмой пространственного периода элементарных площадок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники, а конкретно к устройствам для измерения точных линейных размеров и малых перемещений с приспособлениями для включения дополнительных индикаторных или регистрирующих устройств, а именно цифровых (дискретных) ЭВМ, и может найти применение преимущественно в индикаторах часового типа (измерительных головках, микрокаторах, микаторах и т.п.) для регистрации и обработки с помощью ЭВМ параметров различных экспериментальных и технологических процессов, а также для контроля точности изготовления различных деталей и изделий.

Известен рычажно-механический измерительный прибор - индикатор малых перемещений, содержащий корпус, индикаторную шкалу и привод, выполненный в виде мерительного плунжера и зубчатого мультипликатора.

Индикаторная шкала выполнена в виде жидкокристаллического дисплея, а зубчатый мультипликатор снабжен датчиком угловых перемещений, преобразующим аналоговый механический сигнал конечного звена мультипликатора в аналоговый электрический сигнал, и электронным аналого-цифровым преобразователем (АЦП), обеспечивающим преобразование аналогового электрического сигнала в цифровой код для отображения на жидкокристаллическом дисплее.

Прибор снабжен шкалой аналогичного электрического сигнала, дисплеем цифрового сигнала, переключателем режимов измерения - абсолютного и относительного, включателем установки нуля, регистров памяти для запоминания наибольшего и наименьшего значений из выбранного диапазона и т.п. [http://www.blitz-air.ru/tesa/indik has/1.htm].

Однако известный рычажно-механический измерительный прибор не обеспечивает возможность непосредственного согласованного ввода результатов измерений в цифровую электронно-вычислительную машину, что препятствует его широкому использованию в автоматических контрольных и технологических линиях.

Другим недостатком известного измерительного прибора является отсутствие индикаторной стрелки, связанной с конечным звеном рычажно-механического мультипликатора, что исключает возможность визуального контроля аналогового механизма сигнала, снижая тем самым достоверность измерений.

Еще одним недостатком известного измерительного прибора является относительно невысокая точность измерения, что обусловлено, с одной стороны, невысокой чувствительностью датчика угловых перемещений конечного звена мультипликатора и соответственно относительно грубой дискретностью формирования импульсов АЦП, что обеспечивает в сумме только паспортную точность измерения, а с другой стороны, необходимость предварительного преобразования механического аналогового сигнала в электрический аналоговый сигнал, что вносит дополнительные погрешности в конечный результат измерения.

Кроме того, известный прибор весьма дорог, что препятствует его широкому применению в отечественной промышленности и при выполнении научно-исследовательских работ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому является рычажно-механический измерительный прибор, содержащий корпус, индикаторную шкалу, индикаторную стрелку и привод индикаторной стрелки, выполненный в виде мерительного плунжера и зубчатого мультипликатора, обеспечивающий перемещение стрелки относительно шкалы пропорционально линейному перемещению мерительного плунжера [ГОСТ 577-68].

Известный прибор обеспечивает возможность визуального контроля аналоговой величины измеряемого параметра путем регистрации положения индикаторной стрелки относительно делений индикаторной шкалы.

Кроме того, известный рычажно-механический измерительный прибор позволяет визуально интерполировать величину измеряемого параметра в интервале между двумя дискретными значениями показаний индикаторной стрелки прибора на индикаторной шкале, что в отдельных случаях позволяет регистрировать измеряемый параметр с точностью, превышающей паспортную точность.

Невысокая стоимость позволяет широко использовать прибор во всех областях науки и техники.

Однако известный прибор не позволяет регистрировать величину измеряемого параметра с помощью ЭВМ, что препятствует использованию его в автоматических контрольных и технологических линиях.

Другим недостатком известного прибора является относительно низкие разрешение и соответственно точность, что обусловлено необходимостью нанесения штрихов дискретных делений шкалы на приемлемом для нормального зрения расстоянии друг от друга, величина которого регламентируется существующими медицинскими нормами и соответствует, как правило, не менее 1 мм. В то же время возможность визуальной интерполяции величины измеряемого параметра в интервале между двумя дискретными значениями показаний индикаторной стрелки прибора на индикаторной шкале носит в значительной степени субъективный характер, так как зависит от остроты зрения оператора и от правильного выбора угла зрения на шкалу прибора, поэтому не может считаться достоверной.

Следует заметить, что известные индикаторы малых перемещений как часового типа, так и с жидкокристаллическим цифровым дисплеем не могут обеспечить в полной мере возросшие затраты производства. Это связно как с повышением требований к точности измерения параметров детали, так и с увеличением количества точек замеров, число которых для особо ответственных деталей может достигать десяти и более. Очень часто также бывает необходимо протоколирование результатов измерений, что существенно снижает скорость контроля размеров деталей и повышает вероятность ошибок при измерениях вследствие повышения утомляемости оператора. Все это приводит к удорожанию контрольно-измерительных работ и к снижению технологических качеств выпускаемых изделий.

Основными требованиями, предъявляемыми в настоящее время производством к устройствам для контроля параметров технологических процессов и геометрии изделий, являются достижение возможности полной автоматизации измерений всех параметров детали и технологических процессов, повышение точности измерения, возможность быстрой перестройки аппаратуры контроля на новый типоразмер деталей, возможность осуществления контроля в потоке производства.

Все это могло бы быть достигнуто при наличии недорогих, но надежных измерительных приборов, имеющих цифровой интерфейс, согласованный с интерфейсом наиболее распространенных недорогих цифровых ЭВМ, в частности стандарта IBM. Наличие в настоящее время чрезвычайно мощного программного обеспечения для компьютеров такого типа позволяет решать практически любые задачи по автоматизации контрольно-измерительных работ как на участке ОТК, так и в потоке производства, в том числе обеспечить протоколирование и сохранение в любой удобной форме результатов измерений по каждой детали или изделию.

То есть желательно показания недорого и надежного рычажно-механического измерительного прибора преобразовать в электрический цифровой сигнал без промежуточного его преобразования в электрический аналоговый сигнал с помощью соответствующим образом усовершенствованного оптического генератора приращений, выход которого подключить к стандартному каналу ввода-вывода ЭВМ. [Ж.Аш с соавторами, "Датчики измерительных систем". М., изд-во "Мир", 1992 г., т.1, с.396-39].

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является, таким образом, обеспечение согласованной передачи показаний рычажно-механического измерительного прибора в цифровую электронно-вычислительную машину по имеющимся у нее каналам ввода-вывода при сохранении возможности визуального контроля величины исходного аналогового механического сигнала.

Дополнительной технической задачей является повышение разрешающей способности и точности рычажно-механического измерительного прибора, то есть достижение возможности объективной интерполяции результата измерения регистрируемого параметра, значения которого находятся в интервале между двумя делениями шкалы.

Поставленная техническая задача решается тем, что рычажно-механический измерительный прибор, содержащий корпус, циферблат с нанесенной на нем индикаторной шкалой, установленную на валу индикаторную стрелу и привод индикаторной стрелки, состоящий из подпружиненного материального плунжера и зубчатого мультипликатора, обеспечивающего угловое перемещение стрелки относительно шкалы пропорционально линейному перемещению плунжера, снабжен оптическим генератором приращений, содержащим диск, имеющий на периферийной части по меньшей мере одну концентрическую дорожку с равными поочередно непрозрачными и просвечиваемыми элементарными площадками, фотодатчик, состоящий из двух оптопар, каждая из которых содержит светодиод и фотоэлемент (фотодиод и фототранзистор), оптические оси которых лежат на траектории перемещения элементарных площадок и одна из них смещена относительно элементарных площадок дорожки на четверть пространственного периода в сравнении с другой, электронную схему генерации импульсов в моменты пересечения оптической осью каждой оптопары границы смежных элементарных площадок при одновременной регистрации типа элементарной площадки по оптической оси другой оптопары, блока дискриминации импульсов по направлению вращения диска и блока согласования для передачи данных в ЭВМ, при этом диск жестко установлен на валу индикаторной стрелки.

В варианте выполнения диск установлен на месте индикаторной стрелки, а в корпусе выполнена затемненная полость для размещения фотодатчика, при этом стрелка выполнена в виде индикаторной метки на диске.

В альтернативном варианте выполнения циферблат установлен на расстоянии от ближнего к нему подшипника вала индикаторной стрелки, достаточном для размещения диска оптического генератора приращений, и указанный диск размещен под циферблатом.

В другом альтернативном варианте выполнения удаленная от индикаторной стрелки цапфа вала стрелки выполнена удлиненной и диск установлен на этой цапфе, при этом в корпусе выполнена соответствующая полость для диска.

В варианте выполнения, совместимом с любым из указанных выше альтернативными вариантами, он снабжен вторым оптическим генератором приращений, аналогичным первому, причем второй оптический генератор приращений имеет общие с первым оптическим генератором приращений диск и дорожку элементарных площадок, а его фотодатчик смещен относительно фотодатчика первого генератора приращений в направлении рабочего перемещения диска на расстояние, кратное одной восьмой пространственного периода элементарных площадок.

За счет снабжения рычажно-механического измерительного прибора оптическим генератором приращений обеспечивается преобразование механического аналогового сигнала непосредственно в цифровой электрический сигнал, т.е. устраняется необходимость предварительного преобразования механического аналогового сигнала в электрический аналоговый сигнал, что в сравнении с описанным выше аналогом изобретения [1] обеспечивает повышение точности конечного результата измерения за счет устранения погрешностей одной из ступеней преобразования сигнала путем устранения самой этой ступени.

Дополнительным преимуществом, которое обеспечивает использование оптического генератора приращений, является повышение разрешения и соответственно точности измерения в сравнении с прототипом в четыре раза. Это обусловлено генерацией им четырех импульсов за время прохождения в оптическом зазоре фотодатчика двух элементарных площадок, одной непрозрачной и одной просвечиваемой, характеризующих один пространственный период дорожки диска. Таким образом, при равенстве пространственного периода дорожки диска пространственному периоду шкалы исходного прибора (т.е. расстоянию между двумя соседними делениями шкалы) обеспечивается повышение разрешения и точности измерения в четыре раза. При увеличении числа пар элементарных площадок на дорожках диска в 2,5 раза в сравнении с числом делений исходной шкалы, что вполне допустимо по разрешению для широко распространенных в настоящее время фотодатчиков (например, используемых в компьютерных "мышах"), обеспечивается возможность повысить разрешение и точность измерения предлагаемого прибора в сравнении с прототипом в десять раз.

За счет жесткой установки диска на валу индикаторной стрелки обеспечивается строгое соответствие синхронного углового перемещения диска оптического генератора приращений угловому перемещению вала индикаторной стрелки, что, в свою очередь, обеспечивает точность преобразования механического аналогового сигнала в дискретный цифровой сигнал.

За счет подключения выхода блока согласования для передачи данных ЭВМ по стандартному каналу ввода-вывода обеспечивается возможность использования стандартных драйверов компьютерной мыши и ввода данных в ЭВМ по принципу "Plug and play" ("Подключай и работай"), то есть обеспечивается возможность использования стандартного программного обеспечения без необходимости в дополнительном системном программировании и, в частности, возможность использования практически любого существующего графического редактора для регистрации графиков изменения измеряемой линейной величины.

За счет установки диска на месте индикаторной стрелки обеспечивается наиболее простая в конструктивном отношении реализация предлагаемого изобретения, при этом выполнение в корпусе затемненной полости для размещения оптопары является необходимым условием работоспособности оптического генератора приращений и устройства в целом, а выполнение стрелки в виде индикаторной метки на диске обеспечивает сохранение функционирования прибора, соответствующего исходному.

За счет альтернативного выполнения прибора с установкой циферблата на расстоянии от ближнего к нему подшипника вала индикаторной стрелки, достаточном для размещения диска оптического генератора приращений, и размещения диска под циферблатом обеспечивается возможность сохранения практически неизменными габаритных размеров исходного рычажно-механического измерительного прибора, что является обязательным в отдельных случаях, когда указанный прибор используется в качестве элемента более сложного устройства, исключающего возможность увеличения габаритов прибора.

За счет выполнения удаленной от индикаторной стрелки цапфы вала индикаторной стрелки удлиненной и установки диска на этой цапфе при выполнении в корпусе соответствующей полости для диска также обеспечивается возможность сохранения практически неизменными основных габаритных размеров исходного рычажно-механического измерительного прибора с минимальными конструктивными его изменениями.

За счет снабжения прибора вторым оптическим генератором приращений, аналогичным первому и имеющим общие с первым оптическим генератором приращений диск и дорожку элементарных площадок при смещении его фотодатчика относительно фотодатчика первого генератора приращений в направлении рабочего перемещения диска на расстояние, кратное одной восьмой пространственного периода элементарных площадок, достигается возможность дополнительно удвоить разрешение и точность прибора.

Таким образом, обеспечивается возможность вывода результатов измерения рычажно-механического прибора на ЭВМ по стандартному каналу ввода-вывода при сохранении возможности визуального контроля за перемещением стрелки прибора, при этом появляется возможность существенного, от 4 до 20 раз повышения разрешения и точности исходного измерительного прибора, что является новым техническим эффектом.

Предложенное техническое решение поясняется графическими материалами.

На фиг.1 представлен вариант выполнения предлагаемого рычажно-механического измерительного прибора по п.2 формулы изобретения, фронтальная проекция;

на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - вариант выполнения по пп.3, 4, 5 формулы изобретения, фронтальная проекция;

на фиг.4 - вариант выполнения по п.3, разрез А-А на фиг.3;

на фиг.5 -вариант выполнения по пп.4 и 5 формулы, разрез А-А на фиг.3;

на фиг.6 - временная диаграмма генерации импульсов оптическим генератором приращений при прямом направлении вращения диска;

на фиг.7 - то же, при обратном направлении вращения диска с вариантом выполнения по п.5 формулы изобретения;

на фиг.8 - электронная блок-схема оптического генератора приращений;

на фиг.9 - вариант отображения перемещения мерительного плунжера на дисплее компьютера при выполнении прибора с двумя оптическими генераторами приращений по п.5 формулы изобретения.

Рычажно-механический измерительный прибор содержит корпус 1, циферблат 2 с нанесенной на нем индикаторной шкалой 3, установленную на валу 4 индикаторную стрелку 5 и привод 6 индикаторной стрелки 5, состоящий из подпружиненного мерительного плунжера 7 и зубчатого мультипликатора (не показан), обеспечивающего угловое перемещение стрелки 5 относительно шкалы 3 строго пропорционально линейному перемещению мерительного плунжера 7. Прибор снабжен оптическим генератором приращений, содержащим диск 8, имеющий на периферийной части по меньшей мере одну концентрическую кодовую дорожку 9 с равными поочередно непрозрачными 10 и просвечиваемыми 11 элементарными площадками, фотодатчик 12, содержащий две оптопары 13 и 14, первая из которых содержит светодиод 15 и фототранзистор 16, а вторая соответственно светодиод 17 и фототранзистор 18, оптические оси 19 и 20 которых лежат на траектории перемещения элементарных площадок 10 и 11, причем оптическая ось 20 оптопары 14 смещена относительно элементарных площадок 10 и 11 на четверть пространственного периода в сравнении с оптической осью 19 оптопары 13. Оптический генератор приращений имеет электронный генератор импульсов (фиг.8), содержащий первую пару одностабильных триггеров 21 и 22, первый из которой имеет возможность генерировать импульс от нарастающего тока фототранзистора 16 по оптической оси 19 первой оптопары 13, а второй - от спадающего, вторую пару одностабильных триггеров 23 и 24, первый из которой имеет возможность генерировать импульс от нарастающего тока фототранзистора 18 по оптической оси 20 второй оптопары 14, а второй - от спадающего. Электронный генератор импульсов снабжен также блоком 25 дискриминации импульсов по направлению вращения диска 8 путем регистрации в момент генерации импульса одним из триггеров 21, 22, 23 или 24 типа элементарной площадки по оптической оси другой оптопары, и подключенного к выходу блока дискриминации 25 блока согласования 26 передачи данных по стандартному каналу ввода-вывода цифровой ЭВМ. Диск 8 жестко установлен на валу 4 индикаторной стрелки 5, а выход блока согласования 26 передачи данных подключен к ЭВМ стандарта IBM.

В варианте выполнения по п.2 формулы корпус 1 имеет полость в виде плоской квадратной коробки 27, установленной на месте штатной оправы стекла прибора (фиг.1 и 2). Лицевая плоскость коробки выполнена из цельной пластины прозрачного материала 28, углы которой затемнены. В диске 8 выполнены симметричные отверстия 29. Диаметрально в одном из отверстий 29 имеется индикаторная метка 30, выполняющая функцию индикаторной стрелки 5. Отверстия 29 служат как для уменьшения массы диска 8 и соответствующего снижения инерционности показаний прибора, так и для возможности визуального контроля показаний шкалы 3 прибора в процессе измерения.

В варианте выполнения по п.3 формулы циферблат 2 установлен на расстоянии от ближнего к нему подшипника 31 вала 4 индикаторной стрелки 5, достаточном для размещения диска 8 оптического генератора приращений, и указанный диск 8 размещен под циферблатом 2.

В другом альтернативном варианте выполнения удаленная от индикаторной стрелки 5 цапфа 32 вала 4 стрелки 5 выполнена удлиненной и диск 8 установлен на этой цапфе 32, при этом в корпусе 1 выполнена соответствующая полость 33 для диска 8.

В варианте выполнения, совместимом с любым из указанных выше альтернативных вариантов, он снабжен вторым оптическим генератором приращений, аналогичным первому, причем второй оптический генератор приращений имеет общие с первым оптическим генератором приращений диск 8 и дорожку 9 элементарных площадок (фиг.7), а его фотодатчик 34 (фиг.5), содержащий оптопары 35 и 36 (фиг.7), смещен относительно фотодатчика 12 первого генератора приращений в направлении рабочего перемещения диска 8 на расстояние, кратное одной восьмой пространственного периода элементарных площадок 10 и 11.

Во всех вариантах выполнения могут быть использованы фотодатчики и электронные генераторы импульсов от существующих компьютерных "мышек" типа Bus Mouse, Serial Mouse или PS/2-Mouse. Диски 8 могут быть выполнены из пленки, аналогичной используемой в качестве носителя магнитной записи флоппи-дисков. Число пар пространственных площадок 10 и 11 принимается равным 100 или 200, в зависимости от числа делений шкалы прибора. При необходимости повысить разрешение прибора с исходной ценой деления 0,001 мм, имеющего 200 делений на шкале, в 10 раз, число пар элементарных площадок принимается равным 500, при этом диск 8 выполняется прозрачным и на нем одним из способов печати наносятся непрозрачные элементарные площадки 10, пространства между которыми образуют просвечиваемые элементарные площадки 11.

Прибор работает следующим образом. При перемещении подпружиненного мерительного плунжера 7 происходит поворот вала 4 индикаторной стрелки 5 на угол, строго пропорциональный линейному перемещению плунжера 7. При этом элементарные площадки 10 и 11 кодовой дорожки 9 диска 8 перемещаются в зазоре фотодатчика 12, пересекая оптические оси 19 и 20 оптопар 13 и 14, формирующих сигналы соответственно S₁ и S₂.

При прямом (т.е. по часовой стрелке) повороте диска 8, в момент пересечения передним фронтом просвечиваемой элементарной площадки 11 оптической оси 19 первой оптопары 13 освещенность фототранзистора 16 увеличивается, т.е. {:(dS ₁/dt)>0}, вследствие чего триггер 21 вырабатывает одиночный импульс, который поступает на вход блока 25 дискриминации импульсов. Одновременно на вход блока дискриминации импульсов поступает сигнал, характеризующий состояние S₂ фототранзистора 18 по оптической оси 20 второй оптопары 14, соответствующий в этот момент логическому "0".

При дальнейшем повороте диска 8 в прямом направлении на одну четверть пространственного периода элементарных площадок 10 и 11 в момент пересечения передним фронтом просвечиваемой элементарной площадки 11 оптической оси 21 второй оптопаты 14 освещенность фототранзистора 18 увеличивается, т.е. {:(dS ₂/dt)>0}, вследствие чего триггер 23 вырабатывает одиночный импульс, который поступает на вход блока 25 дискриминации импульсов. Одновременно на вход блока дискриминации импульсов поступает сигнал, характеризующий состояние S₁ фототранзистора 16 по оптической оси 19 первой оптопары 13, также соответствующий в этот момент логическому "0".

При повороте диска 8 в прямом направлении еще на четверть пространственного периода элементарных площадок 10 и 11, в момент пересечения передним фронтом непрозрачной элементарной площадки 10 оптической оси 19 первой оптопары 13 освещенность фототранзистора 16 уменьшается, т.е. {:(dS ₁/dt)<0}, при этом вырабатывает одиночный импульс триггер 22. Импульс поступает на вход блока 25 дискриминации импульсов и одновременно на его вход поступает сигнал, характеризующий состояние S₂ фототранзистора 18 по оптической оси 20 второй оптопары 14, теперь уже соответствующий логический "1".

При повороте диска в прямом направлении еще на четверть пространственного периода, т.е. на 3/4 величины пространственного периода относительно исходного положения, в момент пересечения передним фронтом непрозрачной элементарной площадки 10 оптической оси 20 второй оптопары 14 освещенность фототранзистора 18 уменьшается, т.е. {:(dS ₂/dt)<0}, при этом триггер 24 вырабатывает одиночный импульс, который также поступает на вход блока 25 дискриминации импульсов. Одновременно на вход блока дискриминации импульсов поступает сигнал, характеризующий состояние S₁ фототранзистора 16 по оптической оси 19 первой оптопары 13, также теперь уже соответствующий логической "1".

Таким образом, за время поворота диска 8 на полный пространственный период, т.е. в моменты, соответствующие 0, 1/4, 1/2 и 3/4 периода, каждым из четырех триггеров 21, 22, 23 и 24 вырабатывается по одному одиночному импульсу, каждому из которых поставлено в соответствие определенное состояние освещенности фотоэлемента второй (т.е. другой) оптопары, несоответствующей триггеру, сформировавшему импульс, а именно:

dS₁/dt>0 и S₂ =0, т.е.

dS₂/dt>0 и S₁=0, т.е.

dS₁/dt<0 и S₂=1, т.е.

dS₂/dt<0 и S₁=1, т.е.

Эти события соответствуют логическим уравнениям прямого перемещения D_d диска 8:

При дальнейшем вращении диска 8 в прямом направлении все события повторяются в той же последовательности.

При вращении диска 8 в противоположном, обратном направлении, описание событий имеет другой вид, а именно:

dS₁/dt>0 и S ₂=1, т.е.

dS₂/dt> 0 и S₁=1, т.е.

dS₁/dt<0 и S₂=0, т.е.

dS₂/dt<0 и S₁=0, т.е.

Логические уравнения обратного вращения D_t диска 8:

Решая логические уравнения прямого и обратного вращения диска 8, блок дискриминации импульсов 25 присваивает каждому импульсу, передаваемому в блок согласования передачи данных 26, положительный или отрицательный знак. Блок согласования 26 представляет собой микроконтроллер, который обеспечивает формирование асинхронного сигнала для передачи в ЭВМ при поступлении на его вход каждого импульса от блока дискриминации 25. Питание оптического генератора приращений поступает от ЭВМ.

В варианте выполнения, при котором прибор снабжен вторым оптическим генератором приращений, аналогичным первому (фиг.7), фотодатчик 34 которого смещен относительно фотодатчика 12 первого генератора приращений в направлении рабочего перемещения диска 8 на расстояние, кратное одной восьмой пространственного периода элементарных площадок 10 и 11, импульсы от второго оптического генератора приращений передаются в каждом переменном интервале между следованием импульсов от первого генератора приращений (фиг.7). При выполнении оптических генераторов на базе компьютерной "мыши" приращения от первого и второго оптического генератора могут быть переданы в компьютер как координаты Х и Y, при этом общее перемещение мерительного плунжера 7 может быть отображено на дисплее наклонной ступенчатой линией (фиг.9). Отсчет значений, соответствующих кратности 0,25 пространственного периода элементарных площадок диска, берется при положении курсора строго на диагональной прямой, а при смещении курсора от диагонали к имеющемуся результату измерения дополнительно прибавляется величина, соответствующая 0,125 пространственного периода указанных площадок.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно, то есть, по меньшей мере, в 4-20 раз повысить разрешение и точность рычажно-зубчатого измерительного прибора при обеспечении вывода данных в цифровую ЭВМ по последовательному интерфейсу при сохранении возможности визуального контроля механического аналогового сигнала по показаниям стрелки на шкале прибора. Возможность использования ЭВМ при проведении контрольно-измерительных работ, в свою очередь, позволяет обеспечить качественный скачок как в научных исследованиях, так и на производстве. Этот механический результат может быть достигнут с минимальными материальными затратами и без ухудшения других параметров исходного прибора.