Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемеп ений объектов.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет исключения влияния помехи промьшшен- ной частоты.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для измерения линейных перемещений содержит усилитель 1, ключи 2 - 5 5 два дифференциальных усилителя 6 и 7, фильтр 8 нижних ч частот, компаратор 9, интегратор 10 инвертор 11, датчик 12 в виде потенциометра с двумя неподвижными электродами и подвижным электродом. Выход усилителя 1 соединен через ключ 2 с неинвертирующим входом и через ключ 3 с инвертирующим входом дифференциального усилителя 6, выход которого через фильтр 8 нижних частот и ключ 4 соединен с неинвертирующим . входом и через фильтр 8 нижних частот и ключ 5 с инвертирующим входом дифференциального усилителя 7, выход которого соединен с одним входом компаратора 9s другой вход которого соединен через интегратор 10 со своим выходом, который соединен также с неподвижным электродом датчика, с управляющими вход ами ключей 2-4 и через инвертор 1 с управляющими входами ключей 2-4, вход усилителя соеди- иен с подвижным электродом, второй неподвижный электрод соединен с общей шиной.

При включении питания на выходе компаратора 9 появляется напряжение V,, например положительное. Это напряжение подается на вход датчика 2 на выходе которого напряжение равно

Уэ V R

(1)

где RO - сопротивление потенциометра между неподвижньми электродами;

R , - сопротивление между неподвижным электродом и подвижным электродом, пропорциональное положению подвижного электрода.

За счет высокого выходного сопротивления датчика и высокого входного сопротивления усилителя 1 наведенная ЭДС помех будет иметь довольно

большое значение. Поэтому на выходе усилителя 1 напряжение запишется в виде

V -Yt-eji + 1 (2) V, К„

где lu, EVnsin Co t-1-М) - помеха с

Ь.. :

частотой п ервой гармоники,равной 50 Гц;

Vvi,- - амплитуда помехи. Это напряжение передается через усилитель 1 с коэффициентом переда- чи, равным единице, и замкнутый ключ 2 на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 6. При его коэффициенте передачи, равном единице, сигнал на выход переда- ется без изменения и подается

на вход фштьтра 8 нижних частот, час- тота среза которого определяется из условия :

Лс , C2aj

где. ft j..- частота изменения полезно- го сигнала, модулирующая выходное напряжение преобразователя с частотой 1-й гармоники

30

2ТГ,:

(3)

Напряжение на выходе дифференциального усилителя 7 при коэффициенте передачи, равном единице

V.

-&,

RO

(4)

подается на один из входов компаратот ра 9, на другой вход которого подается напряжение с выхода интеграто- 40 ра 10, описываемое выражением

fO

V. ---

(5)

45

. В момент равенства V V

-10 Т

(6)

напряжение на выходе компаратора 9 сменит полярность.

При этом напряжение на выходе 50 усилителя 1 опишется выражением

v -V ---2- + 1

1 К R , (7)

По действием отрицательного напряже- ния ключи 2 и 4 размыкаются, а Зи5 замыкаются.

Напряжение с вькода усилителя 1 через ключ 3 подается на неинверти31

рующий вход дифференциального усилителя 6. Напряжение на.его выходе описывается выражением

R. 1

-р -Lt

0

(8)

И подается на вход фильтра 8 нижних частот. Из (7) и (8) видно, что на ; входе фильтра 8 действует напряжение, изменяющееся по закону изменения информативного параметра Ry, и напряжение помехи, равное +1, при положительном напряжении на выходе компаратора 9 и -1, при отрицательном, т.е. напряжение помехи с частотой 50 Гц и его гармоник отсутствует. При этом на.выходе фильтра 8, частота среза которого определяется (2а), напряжение равно

V.

/ R.

при положительном и отрицательном напряжении на выходе компаратора 9. Напряжение на выходе дифференциального усилителя 7 при положительном напряжении на выходе компаратора 9

V, У„

при отрицательном

V, .-v,-|, ,

так как при положительном Vg замкнут ключ 4, и выход фильтра нижних частот подключается к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 7, а при отрицательном замкнут ключ 5, и фильтр подключен к неинвертирующему входу.

221482

Частота выходных кодебаний определяется из условия (6) и равна

-5 . ,

5

Формула изобретени

10

15

20

25

30

, му

35

Устройство для измерения линейньпс перемещений,содержащее усилитель, вход которого подключен к подрижному изолированному злектроду потенциомет- рического датчика, состоящего из ре- зистивного элемента с двумя неподвижными электродами, компаратор и интегратор, вход которого соединен с выходом компаратора, отличающееся тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости, в него введены два дифференциальных усилителя, четыре ключа, фильтр нижних частот и инвертору выход усилителя соединен через первый и второй ключи соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами первого дифференциального усилителя, выход которого через фильтр нижних частот и через третий и четвертый ключи соединен собтветственнч с неинвертирующим и инвертируюпщм входами второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом компаратора, а выход компаратора - с первым не,подвижным электродом, с. управляющими входами первого и третьего ключей и через инвертор - с управляющими входами второго и четвертого ключей, а второй неподвижный электрод соединен с общей шиной.

Изобретение может быть использовано для измерения перемещений объектов. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет исключения влияния помех промьшшен- ной частоты. Эта цель достигается введением в устройство, содержащее усилитель, вход которого подключен к подвижному изолированному электроду потенциометра, компаратор и иИ- тегратор, вход которого соединен с выходом компаратора, двух дифференциальных усилителей, четырех ключей, фильтра нижних частот и инвертора, причем выход усилителя соединен через первый и второй ключи соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами первого дифференциального усилителя, выход которого через фильтр нижних частот и через третий и четвертый ключи соединен соответственно с неинвертирующнм и инвертирующим входами второго диф ференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом компаратора, а выход компаратора соединен с первым неподвижным электродом, с управляющими входами первого и третьего ключей и через инвертор - с управляющими входами второго и четвертого ключей, второй неподвижный электрод потенциометра соединен с общей шииой. i (Л IN9 to 00 to