Преобразователь перемещения в частоту Советский патент 1985 года по МПК G01B7/00 G01D5/22 G01F23/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения малых перемещений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее пагафазный интегратор, дифференциальный емкостной датчик, усилитель постоянного тока, пассивный делитель напряжения сумматор и схему сравнения. При этом выход схемы сравнения через делитель напряжения соединен с одним из ее входов и с входом интегратора, выходы которого подключены к обкладкам емкостного датчика вторые обкладки которого соединены с входом пассивного делителя, выход которого соединен с одним входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к другому входу схемы-сравнения. Частота вьфабатывдемая устройством, равна f „ +Л, где 6f пропорциональна -изменению емкостей конденсаторов дифференциал ного емкостного датчика при перемещ нии обкладок конденсаторов, а f начальная частота, определяемая кон структивными параметрами устройства Схема содержит компаратор 1, интегратор 2 с сопротивлением на выходе RO, пассивный делитель 3, операционный усилитель 4, дифференциальный индуктивный датчик 5 с сердечником 6 и весовой сумматор 7, осуществляющий интегрирование. Для измерения малых изменений уровня жидкости, например расхода масла в двигателе внутреннего сгорания, устройство может быть снабжено поплавком 8, жестко соединенным с сердечником 6 и находящимся в мерном сосуде 9, омываемом маслом из системы принудительной смазки для стабилизации температуры. Устройство работает следующим образом. При включении напряжения питания .на выходе компаратора 1 появляется напряжение с амплитудой рое поступает одновременно на входы интегратора 2 и пассивного делителя 3. Напряжение с последнего поступает на один из входов компаратора 1 и равно На выходе интегратора 2 напряжение

Однако известное устройство отли- зо чается ограниченной крутизной преоб- . разования и, как следствие, недостаточной чувствительностью и точностью.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений. jj

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем дифференциальный датчик, последовательно соединенные операционный усилитель, сумма-40 тор,компаратор и пассивный делитель,выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также содержащем интегратор, выход которого соединен с одним плечом дифференциального датчика,45 дифференциальный датчик выполнен индуктивным, сумматор выполнен весовым, а второе плечо дифференциального датчика соединено с выходом операционного усилителя, средняя точка его - 50 с вторым входом сумматора, вход интегратора соединен с выходом компаратора, а выход - с входом операционного усилителя.

Па фиг. 1 изображена блок-схема 55 предлагаемого устройства; на фиг. 2 эпюры напряжений на отдельных функциональных блоках.

в операторной форме имеет вид

и( ----- Р

и поступает на вход операционного услителя 4 и на одно плечо дифференциального датчика, сердечник которого жестко связан с поплавком 8, находящимся в мерном сосуде 9.

С общей точки дифференциального датчика на один из входов весового сумматора 7 поступает напряжение

U(.P). .°о К(Р)

о.т

21- Р

1

где

+ PL

ЧР)

- передаточная функция дифференциального датчика.

На другой вход весового сумматора 7 с выхода операционного усилителя 4 поступает напряжение

Весовой cyMMajop 7 осуществляет весовое суммировляир и имте грирование входных напряжений с общ точки дифференщ1алыюго датчика и с выхода операционного усилителя 4 с весовыми коэффициентами соответственно 2 и -Г постоянной времени интегрирования t. На отрицательный вход компаратор 1 поступает напряжение, значение ко торого прямопропорционально разбалансу плеч дифференциального датчика и имеет иид -вЫхСр) р Активные сопротивления R и R плеч дифференциального датчика равны меж ду собой: Кз-К4 0. Тогда имеем , где , Р О f «С S г В момент t, когда напряжения, действующие на входах компаратора 1 сравниваются, его выходное напряжение скачкообразно меняет знак на пр тивоположный, и весь процесс повторяется с обратными знаками напряжеНИИ. Период генерируемых при.этом колебаний определяется следующим вы ражением 7 .2 lVoRc i 2 (R.R.,) Так как , где k - коэффициент пропорциональности, ah- изменение уровня масла в мерном сосуде 9, то 2I,V (3 f- f 26012 (R.Rjfkb Частота колебаний . (R,. Т 1R V R Т V 2 о о 1 2 Таким образом, при уменьшении уровня масла в мерном сосуде 9 попла- вок 8 опускается на высоту h, в результате чего пропорционально изменяется частота колебаний и оказывается пропорциональной расходу масла. Таким образом, пере.мещение сердечника, соответствующее расходу масла, оказывается пропорциональным частоте, вырабатываемой устройством. Наряду с высокой чувствительностью и линейностью преобразования предлагаемое устройство обеспечивает независимость выходного сигнала от активных составляющих сопротивлений плеч дифференциального датчика, при условии их равенства.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий дифференциальный датчик, последовагельно соединенные операционный усилитель, сумматор, компаратор .и пассивньй делитель. выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также содержащий интегратор, выход которого соединен с одним плечом дифференциального датчика, отличающийс я тем, что, с ц&лъю повьшения чувствительности и точности измерений, в нем дифференциальнойдатчик выполнен индуктивным, сумматор вьшолнен весовым, а второе плечо дифференциальнего датчика соединено с выходом операционного усилителя, средняя точка его - с вторым входом сумматора, вход интегратора соединен с выходом компаратора, а выход - с входом операционного усилителя. оо со Ч