Датчик перемещений с частотным выходом Советский патент 1985 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизации измерений и контроля линейных и угловых величин.

Известно устройство для преобразования перемещения в частоту, содержащее первичный трансформаторный преобразователь., блок сравнения, интегратор, преобразователь напряжения в линейно изменяющийся

ток 11.

Недостатком устройства является невысокая точность измерения, обусловленная тем, что предъявляются высокие требования к линейности преобразователя напряжения в линейно изменяющийся ток, а также зависимостью результата измерений от дестабилизирующих факторов.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик перемещений с частотным выходом, содержащий первичный дифференциально-транспортный преобразователь, интегратор, блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу интегратора, преобразователь напряжения в линейно изменяющийся ток, подключенный входом к блоку сравнения, выходом - к первичной обмотке первичного дифференциальнотрансформаторного преобразователя, второй конец которой заземлен 2.

Недостатком устройства является сложность конструкции первичного преобразователя, обусловленная наличием компенсационной обмотки, установка которой в некоторых случаях принципиально невозможна. Кроме того, устройство характеризуется недостаточной точностью измерения вследствие того, что влияние дестабилизирующих факторов на основную и компенсационную обмотки неидентично.

Цель изобретения - повыщение точности измерений и упрощение конструкции датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике перемещений, содержащем первичный дифференциально-трансформаторный преобразователь, интегратор, блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу интегратора, преобразователь напряжения в линейно изменяющийся ток, подключенный входом к блоку сравнения, выходом - к первичной обмотке первичного дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй конец которой заземлен, интенгратор выполнен трехвходовым с инвертирующими первым и вторым входами и неинвертирующим третьим входом, первый вход интегратора подключен к выходу преобразователя напряжения в линейно изменяющийся ток, второй - к одному из концов вторичной обмотки первичного дифферинциально-трансформаторного преобразователя, третий - к средней точке вторичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй вход блока сравнения подключен к второму входу интегратора, второй конец вторичной обмотки преобразователя заземлен.

На чертеже приведена блок-схема датчика.

Датчик содержит дифференциальнотрансформаторный преобразователь 1, включающий первичную и вторичную обмотки, причем последняя состоит из двух последовательно соединенных идентичных обмоток а вторые концы первичной и вторичной обмоток заземлены; к первому концу первичной обмотки преобразователя 1 первым входом подключен интегратор 2, который вторым входом связан с первым концом вторичной обмотки, третьим - со средней точкой вторичной обмотки. Первый и второй входы интегратора 2 инвертирующие, третий - неинвертирующий, при этом неинвертирующий вход имеет постоянную времени интегрирования, в два раза меньщую, чем инвертирующие входы. К интегратору подключен блок 3 сравнения, второй вход которого связан с вторым входом интегратора 2, а выход через преобразователь 4 напряжения в линейно изменяющийся ток подключен к первичной обмотке преобразователя 1.

Датчик работает следующим образом.

В установивщемся режиме на выходе блока 3 сравнения имеется скачкообразно изменяющееся напряжение с определенной амплитудой. Это напряжение преобразуется преобразователем 4 в линейно изменяющийся ток, протекающий через первичную обмотку преобразователя 1. При этом в секциях вторичной обмотки преобразователя 1 наводятся ЭДС, величина которых определяется положением сердечника, а следовательно, величиной измеряемого перемещения.

Напряжение с выхода первичной и вторичной обмоток преобразователя 1 подается на соответствующие входы интегратора 2, с выхода которого суммарное напряжение поступает на первый вход блока 3 сравнения. На второй вход блока 3 подается напряжение с вторичной обмотки преобразователя 1. При равенстве напряжений на входе блока 3 сравнения напряжение на входе блока переключается. В дальнейщем процесс периодически повторяется.

В результате на выходе блока 3 сравнения действует напряжение с частотой

1 i гАЯ+Ьх

(1) 4Г- гдо

постоянная интегрирования;

индуктивность первичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя;

разность взаимных индуктивностей обмоток вторичной обмотки дифференциально-трансформаторногопреобразователя;

3 1155842д

- начальное значение взаимной ин-меняющийся ток, следовательно, неидеальдукт ивности обмоток вторичной об-ности его характеристик не влияют на ремотки дифференциально-трансформа-зультат измерения. Кроме того, дестабилиторного преобразователя.зирующие факторы (например температура

Как видно из (1), в функцию пре-этом конструкция первичного преобразоваобразования не входит коэффициент пре-теля упрощается и не требует наличия

образования напряжения в линейно из-компенсационной обмотки.

5не влияет на результат измерения. При

ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, содержащий первичный дифференциально-транспортный преобразователь, интегратор, блок сравнения первый вход которого подключен к выходу интегратора, преобразователь напряжения в линейно-изменяющийся ток, подключенный входом к блоку сравнения, выходом - к первичной обмотке первичного дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй конец которой заземлен, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции датчика, интегратор выполнен трехвходовым с инвертирующими первым и вторым входами и неинвертирующим третьим входом, первый вход интегратора подключен к выходу преобразователя напряжения в линейно изменяющийся ток, второй - к одному из концов вторичной обмотки первичного дифференциально-трансформаторного преобразователя, третий - к средней точке вторичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй вход i блока сравнения подключен к второму входу интегратора, второй конец вторичной (О обмотки преобразователя заземлен. ел ел 00 4 to