Трансформаторный датчик давления Советский патент 1986 года по МПК G01L9/10 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к преобразованию механических величин в электрические

Целью изобретения является повышение точности измерения давления путем устранения нелинейности выходной характеристики датчика.

На фиг. 1 приведена схема датчика; на фиг. 2 - графики, поясняющие его работу.

Устройство содержит упругий чувствительный элемент 1, трансформаторный преобразователь 2 перемещений, . содержащий два магнитопровода 5.и 4, ,на которых расположены первичные 5 и 6 и вторичные 7 и 8 обмотки, и якорь 9, генератор 10, предназначенный для питания тра:нсформаторного преобразователя 2 переменным током, выпрямители 11 и 12 (дополнительный), содержащие диоды-D, и D, и фильтры, компараторы 13 и 14, преднйзначенные для вьщачи релейного сигнала при изменении знака разности напряжений на его входах, источник 15 опорных напряжений, содержащий делители 16 напряжения, предназначенные для создания опорных напряжений на входах компараторов , три группы резисторов 17, 18 и 19, включающие в себя резисторы RJ, R, Rj (группа 17); R, R, R. . (группа 18) и R, Rj, R (группа 19) и ключи Кл1 - Клб и двухпо лярный источник 20 тока.

Группы резисторов 17 и 18 образуют делитель напряжения, подключаемый к выпрямителю 11, группы резисторов 18 и 19 - делитель, подключаемый к источнику 20 тока. При настройке устройства группа резисторов 19 подключается к положительному лиЬо к отрицательному полюсу источника 20 тока в зависимости от формы вьиодной характеристики (выгнутой или выпуклой) , которую необходимо линеаризовать. Напряжения и И выходе делителей 15 и 16 устанавливаются при настройке датчика. Количество компараторов, делителей напряжения и резисторов в группах 17, 18 и 19, подключаемых через ключи, определяется требуемой точностью линеаризации выходной характеристики датчика. Для примера на фиг. 1 приведены два компаратора, два делителя напряжения и по. два подключаемых через ключи резистора.

Устройство работает следующим образом.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При подаче давления Р упругий чувствительный элемент 1 прогибается и перемещает якорь 9. При этом выходное напряжение трансформаторного преобразователя 2 увеличивается и поступает на вьшрямители 11 и 12, где выпрямляется диодами Ц| и D и фильтруется фильтрами типа RC.

Так как перемещение чувствительного элемента функционально (нелинейно) связано с давлением , напряжение Ug на выходе вьшрямителей также функ:: ционально связано с давлением Ug f (Р) (фиг. 2).

Спрямление характеристики осуществляется следующим образом.

С выхода выпрямителя 12 напряжение поступает на первые входы компараторов 13 и 14. Когда напряжение на входе компаратора 13 становится равным Ug а на выходе компаратора 14 равным Ug, то компараторы срабатьша- ют, в цепи управления ключами Кл1, Кл2, Клб (при выпуклой форме харак- теристики (Р) или в цепи управления ключами КлЗ - Клб (при вогнутой форме характеристики () поступает сигнал и ключи замыкаются. При замыкании ключей изменяются.соотношения сопротивлений в делителях напряжений, образуемых резисторами групп 17 и 18 и ГРУПП 18 и 19, в результате чего изменяется крутизна выходной характеристики датчика и происходит спрямление характеристики. Приведен- ная на фиг. 1 схема датчика позволяет провести спрямление как вьтуклой, так и вогнутой характеристик датчика (см. фиг. 2)..

Для спрямления характеристику разбивают на несколько участков, например на три: ел -5, 5 -б, и 6 -t. Число участков определяется необходимой точностью линеаризации.

Величины сопротивлений R и R выбираются такими, чтобы обеспечивалась крутизна характеристики на участке а -S, равная К. Изменение крутизны характеристики на участке S-6 достигается подключением с помощью ключа Кп1 резистора R,,, а на участке В - г - с помощью ключа Кл2 резистора R . При этом уменьшается общее сопротивление группы резисторов 17 и увеличивается крутизна изменения напряжения U а (Р), которое снимается со средней точки делителя.

образуемого сопротивлениями групп I резисторов 17 и 18. При подключении резисторов и R одновременно с изменением крутизны характеристики в точках 6 и 6 скачком увеличивается выходное напряжение и„ на величину

о

aUj и AUg, как отмечено на фиг. 2 пунктирной линией (выпуклая характеристика) .

Для исключения скачков напряжения в точках Sub характеристики одновременно со срабатыванием ключей Кп и Кп2 срабатьшают ключи Кл5 и Клб, и через резисторы R и R3 от минусовой клеммы источника 20 постоянного тока на выход датчика подается отрицательное напряжение, которое уменьшает выходное напряжение. Требуемое изменение напряжения (ли, и ли) достигается подбором сопротивлений Rj и R . В результате одновременного подключения в точках S иЬ резисторов R и и Rj характеристика датчика спрямляется.

Для линеаризации характеристики, приведенной на фиг. 2 (вогнутой), требуется уменьшить ее крутизну на участках 5-fe и б-г, что достигается подключением на этих участках резисторов группы 18 R и одновременном подключении резисторов группы 19 RJ и ЕЗ, подсоединенных к положительной клемме источника 20 тока.

2А7699.

Формула изобретения Трансформаторный датчик давления, содержащий упругий чувствительный элемент, связанный с якорем транс- 5 форматорного преобразователя, перемещенные входные и выходные обмотки которого соединены Соответственно с генератором и с первым выпрямителем, отличающийся тем, 10 что, с целью повьшения точности .измерения давления путем устранения нелинейности выходной характеристики датчика, в него введены три группы резисторов, ключи, источник тока,

15 источник опорных напряжений, компараторы и второй вьшрямитель, причем в первой и второй группах резисторов первые резисторы подключены последовательно к выходам первого вьшря20 мителя, другие резисторы подключены параллельно первым резисторам через соответствующие ключи, в третьей группе резисторы одними выводами соединены с одним из полюсов источника

25 тока, а другими выводами через соответствующие ключи - с общей точкой jпервых резисторов первой и второй : групп, выходные обмотки соединены с входом второго вьшрямителя, выход

3Q которого подключен к первым входам компараторов, выходы источника опорных напряжений соединены с вторыми . входами соответствующих компараторов, выходы которых соединены с управля- - . ющими входами соответствующих ключей.

UtkUg

t/l

ui(P)

US(P

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерения давления. Для этого устройство содержит чувствительный элемент 1, преобразователь 2 перемещений, магнитопроводы 3 и 4,. обмотки 5-8, якорь 9, генератор 10, выпрямители 11 и 12, компараторы 13 и 14, источник 15 опорных напряжений, делитель 16 напряжения, группы 17, 18 и 19 резисторов и источник 20 тока. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет устранить нелинейности выходной характеристики датчика путем подклкзчения группы 18 ре- . зисторов при одновременном подключении группы 19 резисторов, соединенных с положительной клеммой источника 20 тока. 2 ил.(5 « S Vrr-tf I fN |Ж м т 11 I уц 11 - IГЦ г .тт - - rr tes / / IS IS IS I ЛТГР (Л Й:&Ы |Ж 11 I уц IГЦ г .тт s - - rr b-l го | ;о /« Фиг.Г

Редактор Л. ВеселОвская

Заказ 4114/40Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие,- г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Лисицын

Техред О.Гортвай Корректор С. Шекмар

Подписное