ДИНАМОМЕТР Российский патент 1996 года по МПК G01L1/14 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к датчикам для измерения усилий.

Известен индукционный динамометр, в котором напряжение на измерительной обмотке пропорционально измеряемой величине [1]
Недостатком этого датчика является большая погрешность измерений.

Наиболее близким прототипом является частотно-амплитудный преобразователь, содержащий электронный индуктивный генератор, в контур которого включена обмотка датчика [2] Недостатком этого датчика является низкая точность и чувствительность.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности. Указанная цель технический результат достигается тем, что в динамометре, содержащем электронный индуктивный генератор, в колебательный контур которого включена катушка индуктивного датчика и сердечник, установленный с возможностью перемещения, генератор выполнен высокочастотным с положительной обратной связью и включает в себя транзисторный каскад с индуктивно связанными между собой катушками без сердечников в эмиттерной и коллекторной цепях, а в качестве сердечника используется введенная в динамометр дополнительная катушка индуктивности, подключенная к выходному каскаду датчика.

Схема датчика преобразователя показана на чертеже и представляет собой высокочастотный (ВЧ) генератор пилообразного тока с положительной обратной связью.

Обмотка 1 и 2 (см. чертеж) индуктивно связаны между собой. Относительно обмотки 2 с возможностью перемещения установлена обмотка 3. Все обмотки используются без сердечников.

Цепочка С_эD₁ предназначена для запуска генератора, т.е. для изначального подпирания транзистора. В зависимости от вида транзистора (вид перехода) меняется полярность включения диода.

Принцип действия преобразователя поясняется следующим образом. Нетрудно заметить, что генератор (без выходного каскада с обмоткой 3) построен по схеме усилительного каскада. При запуске генератора с помощью цепочки C_эD₁ на входе, т.е. на обмотке 1 возникает начальное напряжение, которое усиливается транзисторным каскадом. На выходе, т.е. на обмотке 2 возникает повышенное (усиленное) напряжение, которое вследствие индуктивной связи возникает на обмотке 1. Уже повышенное напряжение на обмотке 1 вновь усиливается и поступает на обмотку 2, а с нее вновь на обмотку 1. Таким образом, происходит процесс лавинообразного нарастания напряжения. Этот процесс происходит только при наличии индуктивной связи обмотки 2 с обмоткой 3, которая в данном случае играет роль сердечника.

Предельная величина напряжения, возбуждаемого на катушке 2 (предел насыщения) зависит от параметров схемы, величины (U) питания и расстояния между обмотками 2 и 3.

Таким образом, в собранной схеме это расстояние является единственной переменной величиной, т.е. величина сигнала на обмотке 2 зависит от удаления или приближения к ней обмотки 3, на которой этот сигнал возбуждается и через выпрямительный каскад поступает на индикатор в виде постоянного напряжения.

Следовательно, установив обмотку 3 на подвижном элементе датчика, можно измерять величину перемещения, которая зависит от величины измеряемого параметра.

Поскольку схема построена на ВЧ-генераторе, то неизбежно возникновение частоты. Но т.к. генератор высокочастотный, влияние частотной составляющей будет настолько ничтожным, что на показании выходного прибора это влияние никак не сказывается. Эксперименты показывают линейный характер зависимости выходного сигнала от перемещения (расстояния между обмотками 2 и 3).

За счет мультипликативного эффекта расширения изменения выходного сигнала по отношению к изменению расстояния (к перемещению), т.е. к величине измеряемого параметра, существенно повышается точность и чувствительность прибора.

Использование: в измерительной технике и может быть использовано для измерения. Сущность изобретения: датчик построен на основе высокочастотного генератора с положительной обратной связью. Генератор выполнен на транзисторе, в эмиттерной и коллекторной цепях которого включены индуктивно связанные между собой обмотки без сердечников. Третья обмотка также без сердечника установлена на подвижном элементе датчика с возможностью взаимодействия с обмоткой генератора и подключена к выходному каскаду датчика. 1 ил.

Динамометр, содержащий электронный индуктивный генератор, в колебательный контур которого включена катушка индуктивности датчика, и сердечник, установленный с возможностью перемещения, отличающийся тем, что в него введена дополнительная катушка индуктивности, подключенная к выходному каскаду индуктивного датчика, при этом генератор выполнен высокочастотным с положительной обратной связью и включает в себя транзисторный каскад с индуктивно связанными между собой катушками без сердечников в эмиттерной и коллекторной цепях, а в качестве сердечника использована дополнительная катушка индуктивности.