Емкостно-электронный преобразователь перемещения в напряжение Советский патент 1985 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и модет быть исполь вано в измерителях перемещений. Известно устройство для измерени перемещений, содержащее емкостный датчик, генератор импульсов , электр ный ключ, две диодно-резисторные цеп и регистратор lj . Недостатком данного устройства является невысокай точность измерени обусловленная нелинейностью характеристики преобразования. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является емкостно-электронный преобразователь перемещения в напряжение, содержащий генератор импульсов, первый ключ, управляющий вход которого под ключен к выходу генератора импульсо первую диодно-резисторную цепь, анод диода которой подключен к выходу первого ключа, емкостный первичньш преобразователь, подключенный к точке соединения катода диода и резистора первой диодно-резисторной цепи, фильтр низких часто к входу которого подключен резистор первой диодно-резисторной цепи, вторую диодно-резисторную цепь, кон денсатор, подключенный к точке соединения анода диода и резистора вто рой диодно-резисторной цепи и сумматор zj. Однако известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерения, обусловленной влиянием дрейфа нуля сумматора, включенного в цепь обратной связи. Цель изобретения - повышение точ ности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в емкостно-электронном преобразователе перемещения в напря жение , содержащем генератор импульсов, первый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, первую диодно-резис торную цепь, анод диода которой под ключен к выходу первого ключа, емкостный первичный преобразователь, подключенный к точке соединения кат да диода и резистора первой диоднорезисторной цепи, фильтр низких частот, к входу которого подключен резистор первой диодно-резисторной цепи, вторую диодно-резисторную цепь, конденсатор, подключенный к точке соединения анода диода и резистора второй диодно-резисторной цепи, и сумматор, генератор импульсов выполнен с двумя противофазными выходами, а преобразователь снабжен вторым ключом, управляющий вход которого подключен к второму выходу генератора, а выход подключен к катоду диода второй диодно-резисторной цепи, резистор которой соединен с входом фильтра низких частот, и инверсным каскадом с разделенной нагрузкой, выход положительной полярности которого соединен с входом первого ключа, выход отрицательнЪй полярности - с входом второго ключа, а вход подключен к выходу сумматора, первый вход .которого подключен к выходу фильтра низких частот. На чертеже при,зедена блок-схема емкостно-электронного преобразователя перемещения в напряжение. Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, первый 2 и второй 3 ключи, подключенные входами к противофазным выходам генератора 1, первую диодно-резисторную цепь в виде диода 4 и резистора 5, вторую диодно-ре- зисторную цепь в виде диода 6 и резистора 7, емкостный преобразователь В, подключенньй к точке соединения катода диода 4 и резистора 5, конденсатор 9, подключенный.к точке соединения анода диода 6 и резистора 7, фильтр 10 низких частот, к входу которого подключены резисторы диодно-резисторных цепей и сумматор 11, первый вход которого подключен к выходу фильтра 10 низких частот, Емкостно-злектронный преобразователь работает следующим образом. На входы ключей 2 и 3 поступают разнополярные управляющие импульсы напряжения с выходов генератора 1 импульсов, и на выходах ключей 2 и 3 формируются соответственно импульсы напряжения положительной и отрицательной полярности. Емкостный первичный преобразователь 8 запитывается положительными прямоугольными импульсами с выхода ключа 2. При этом в точке соединения диода 4 и резистора 5 формируются импульсы напряжения с длительностью спада, определяемой постоянной времени цепи разряда емкостного первичного преобразователя 8, и с амплитудой, определяемой напряжением на шине питания ключа 2. В точке соединения диода 6 3 и резистора 7 формируются отрицатель ные импульсы напряжения с длительностью спада, определяемой постоянной времени цепи разряда конденсатора 9, и с амплитудой, определяемой напряжением на шине питания ключа 3 При равенстве сопротивлений нагрузок и питающих напряжений инверсного каскада 12 с разделенной нагрузкой, идентичности параметров диодно-резисторных цепей и оптимальной емкости конденсатора 9, напряжение на выходе фильтра 10 низких частот пропорционально среднему значению суммы импульсных напряжений на емкостном первичном преобразователе 8 и конденсаторе 9 и равно . где V . - напряжение на выходе фильтра 10 низких частот; К - коэффициент пропорциональности;5 площадь электродов емкост84ного первичного преобразователя;Г - диэлектрическая проницаемость;У - измеряемое перемещение; i - частота импульсов генератора 1; напряжение на выходах инверсного каскада 12 с разделенной нагрузкой. При достаточно большом коэффициенте усиления сумматора 11 разность напряжений на его входах близка к нулю, поэтому можно принять ,Q Vp , тогда перемещение х равно x Vo l2Изобретение позволяет повысить точность измерения перемещений за счет исключения элементов, вносящих погрешность из цепи обратной связи, а также за счет использования общего фильтра низких частот для двух плеч моста;

.ЕМКОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий генератор импульсов, первый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, первую диодно-резисторную цепь, анод диода которой подключен к выходу первого ключа, емкостный первичный преобразователь, подключенный к точке соединения катода диода и резистора первой диодно-резисторной цепи, фильтр низких частот, к входу которого подключен резистор первой диодно-резисторной цепи, вторую диодно-резисторную цепь, конденсатор, .подключенньй к точке соединения анода диода и резистора второй диоднорезисторной цепи, и сумматор, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, генератор импульсов выполнен с двумя противофазными выходами, а преобразователь снабжен вторым ключом, управляющий вход которого подключен к второму выходу генератора, а выход подключен к катоду диода второй диодно-резисторной цепи, резистор которой соединен с входом фильтра низких частот, и инверсным каскадом с разделенной нагрузкой, (Л выход положительной полярности которого соединен с входом первого с ключа, выход отрицательной полярности - с входом второго ключа, а вход подключен к выходу сумматора, первый вход которого подключен к выходу фильтра низких частот. со 00 со эо 4

LjL