ДАТЧИК БРОВИНА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям перемещений, которые могут быть использованы для измерения размеров.

Известен преобразователь перемещений, содержащий катушку индуктивности, относительно которой перемещается сердечник, установленный на подвижном элементе (см. а.с. N247512, кл.G01B 7/10, 1969).

Недостатком этого преобразователя является большая погрешность измерений.

Прототипом изобретения является датчик перемещений, в котором катушка индуктивности с подвижным сердечником подключена к усилителю (см. а.св. N414481, кл. G01B 7/10, 1974).

Недостатком прототипа является сравнительно низкая точность и чувствительность.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Указанная цель достигается тем, что в датчике перемещений, содержащем электронный преобразователь с обмоткой индуктивности, относительно которой с возможностью перемещения установлен сердечник, электронный преобразователь выполнен в виде высокочастотного генератора с положительной обратной связью на транзисторе, в эмиттерную и коллекторную цепи которого включены обмотки без сердечников, индуктивно связанные между собой, а в качестве сердечника использована дополнительная обмотка.

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

Обмотки L₁ и L₂ индуктивно связаны между собой. Относительно обмотки L₂ с возможностью перемещения установлена обмотка L₃. Все обмотки используются без сердечников. Цепочка С_эD₁ предназначена для запуска генератора, т.е. для изначального отпирания 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 L₃) построен по схеме усилительного каскада. При запуске генератора с помощью цепочки С_эD₁ на входе, т.е. на обмотке L₁, возникает начальное напряжение, которое усиливается транзисторным каскадом. На выходе, т.е. на обмотке L₂ возникает повышенное (усиленное) напряжение, которое вследствие индуктивной связи возникает на обмотке L₁. Уже повышенное напряжение на обмотке L₁ вновь усиливается и поступает на обмотку L₂, а с нее вновь на обмотку L₁. Таким образом происходит процесс лавинообразного нарастания напряжения. Этот процесс происходит только при наличии индуктивной связи обмотки L₂ с обмоткой L₃, которая в данном случае играет роль сердечника.

Предельная величина напряжения, возбуждаемого на катушке L₂ (предел насыщения), зависит от параметров схемы, величины (U) питания и расстояния между обмотками L₂ и L₃. Таким образом в собранной схеме это расстояние является единственной переменной величиной, т.е. величина сигнала на обмотке L₂ зависит от удаления или приближения к ней обмотки L₃, на которой этот сигнал возбуждается и через выпрямительный каскад поступает на индикатор в виде постоянного напряжения.

Следовательно, установив обмотку L₃ 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 показаниях выходного прибора это влияние никак не сказывается. Эксперименты показывают линейный характер зависимости выходного сигнала от перемещения (расстояния между обмотками L₂ и L₃).

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

Использование: измерительная техника, преобразователи перемещений, в частности, для измерения размеров. Сущность изобретения: датчик содержит высокочастотный генератор на транзисторе и три индуктивно связанные обмотки, первая из которых включена в коллекторную цепь транзистора и образует вместе со второй положительную обратную связь генератора. Вторая обмотка включена в эмиттерную цепь транзистора. Третья обмотка включена в выходную измерительную цепь датчика и установлена с возможностью перемещения относительно первой. 1 ил.

Датчик перемещений, содержащий генератор на транзисторе и три индуктивно связанные обмотки, первая из которых включена в коллекторную цепь транзистора и образует вместе со второй положительную обратную связь генератора, а третья обмотка включена в выходную измерительную цепь датчика, отличающийся тем, что генератор выполнен высокочастотным, вторая обмотка включена в эмиттерную цепь транзистора, а третья обмотка установлена с возможностью перемещения относительно первой.