Устройство для преобразования перемещений в частоту Советский патент 1986 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений .

. - -.Целью изобретения является повы-; шение точности и помехоустойчивос ТИ-.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство для преобразования перемещения в частоту содержит преобразователь 1 перемещений в напряжение, вьтолненный в виде последовательно соединённых модулятора 2, потен- циометрического датчика 3 перемещений с емкостньш токосъемником А, усилителя 5 и подключенного к его выход демодулятора 6, Потенциометрический датчик 3 подключен резистивным элементом к выходу модулятора 2, а токосъемником 4 - к входу усилителя 5 с помощью линии связи, выполненной экранированным проводом (не показана) . Токосъемник 4 датчика 3 перемещений механически связывается в процессе измерений с объектом контроля. К управляюиом входам модулятора 2 и демодулятора 6 подключен генератор 7 управлякяцпс импульсов. К входу модулятора 2 подключен выходом компаратор 3, Один из входов компаратора 8 подключен к выходу демодулятора 6, а между другим входом и выходом компаратора 8 включен интегратор 9. Преобразователь 1 перемещений в напряжение и интегратор 9 образуют соответственно цепи отрицательной и положительной обратной связи компаратора 8 .

Устройство для преобразования перемещений в частоту работает следующим образом.

Преобразователь I перемещений, в постоянное напряжение представляет собой усилитель постоянного тока, вьтолненный по схеме модулятор - демодулятор и обеспечивает передачу напряжения постоянного тока на электрическом его входе (вход модулятора 2) в пропорциональное напряжение на выходе (выход демодулятора 6), Коэффициент передачи преобразователя по напряжению определяется положением токосъемника 4 датчика 3 перемещений.

Преобразование постоянного напряжения на электрическом входе прео бразователя 1 в постоянное напряжение на его выходе осуществляется сле- дзтощим образом.

Напряжение на входе управляемого генератором 7 модулятора 2 преобразуется с его помощью в импульсное напряжение со средним значением, пропорциональным входному напряжению. Частота модуляции выбирается на несколько порядков большей, чем максимальная частота выходного сигнала устройства. Импульсное напряжение поступает на вход потенциометричес- кого датчика 3, который вьтолняет роль делителя напряжения с переменным коэффициентом деления, пропорциональным величине перемещения токосъемника 4, Напряжение, снимаемое с емкостного токосъемника 4, поступает на вход усилителя 5 с высоким входным сопротивлением, а затем преобразуется с помощью демодулятора 6 со сглаживающим фильтром в постоянное напряжение на выходе преобразователя 1 перемещений. Постоянная времени сглаживающего фильтра выбирает-- ся меньше минимальной длительности периода выходного сигнала устройства. При этом условии преобразователь 1 перемещения может рассматриваться как безьшврционное звено с переменным коэф(Е)Ициентом передачи в цепи отри- дательной обратной связи компаратора 8 „

S

Компаратор 8, охваченный цепочками обратной связи, образует колебательную систему, на выходе которой (выход компаратора 8) генерируются кблебания прямоугольной формы. Частота колебаний пропорциональна величине коэффициента пе зедачи по напря- женик преобразователя 1 перемеще- НИИ Hj следовательно, является линейной функцией перемещения емкостного токосъемника и связьшаемого с ним в процессе измерений объекта контроля.

Входное сопротивление усилителя 5 и конденсатор, образованный емкостным токосъемником 4, образуются фильтр высоких частот. Входное сопротивление усилителя 5 выбирают такой в«гличины, чтобы частота среза фильтра была на порядок или более вьщге частоты помехи, но менее часто3

ты модуляции, задаваемой генератором 7.

Первое условие обеспечивает фильтрацию напряжения помехи (обычно промышленной частоты), наводимой в линии связи датчика 3 с электронной частью устройства и в цепях питания. Благодаря этому повышается помехоустойчивость устройства. При выполнении второго условия падение напряжения на емкостном токосъемнике 4 датчика 3 перемещений пренебрежимо мало. При этом технологический разброс и нестабильность емкости токо- съемника 4 и входного сопротивления усилителя 5 не оказывают влияния на коэффициент передачи по напряжению преобразователя 1 перемещений в напряжение. Благодаря этому повьшается точность устройства.

Редактор М.Келемеш

Составитель Л.Кислицин

Техред в. Кадар Корректор-М.Демчик

Заказ 1602/46 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

214814

Формула изобретения

Устройство для преобразования пе- ремещений в частоту, содержащее ком- 5 паратор, включенный между его выходом и одним из,входов интегратор и включенный между другим входом компаратора и его выходом преобразог ватель перемещения в напряжение, вклю10 чающий потенциометрический датчик перемещений с емкостным токосъемником и усилитель, отличающее- с я тем, что, с целью повьппения точности и помехоустойчивости,. преоб15 разоватепь перемещения в напряжение снабжен модулятором и демодулятором, потенциометрический датчик перемещений включен между входом усилителя ивыходом МО дуля тора, а выход усилителя соединен с входом демодулятора.

Изобретение относится к измерительной технике, позволяет повысить точность и помехоустойчивость устройства для преобразования перемещений в частоту, содержащего преобразователь перемещения в напряжение постоянного тока, выполненный на основе потенциометрического датчика с емкостным токосъемом. Датчик подключен резистивным элементом к выходу модулятора, а токосъемником - к входу усилителя. Имеются генератор управляющих импульсов, подключенный к управляющим входам мбдуля- тора и демодулятора, компаратор и интегратор. Перемещения контролируемого объекта преобразуются в коэффициент передачи преобразователя, рабочая частота модуляции которого выбрана на несколько порядков боль- щей частоты сигнала помехи и номинальной частоты выходного сигнала устройства. Емкостный элемент токосъемника потенциометрического датчика вместе с входным сопротивлением усилителя образует RC-фкльтр, фильтрующий сигнал помехи, благодаря чему повыщается помехоустойчивость устройства. Вследствие того, что частота сигнала, преобразуемого емкостным токосъемником потенциометра, превыщает на несколько порядков частоту среза RC-фильтра, величина емкости токосъемника и ее технологический разброс не влияют на выходной сигнал устройства, в результате чего повышается его точность. 1 ил. I (Л