Измеритель линейных перемещений Советский патент 1986 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных областях машино-и приборостроения для измерения линейных перемещений. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет подавления помех на входе измерителя и расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерений перемещений по второй координате На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит потенциометри ческий датчик 1, состоящий из потенциометра с двумя неподвижными электродами и одним подвижным изолированным электродом, усилитель 2, первый блок 3 выборки-хранения, второй блок 4 выборки-хранения, третий блок 5 выборки-хранения, суммирующий усилитель 6, блок 7 вычисления отношения напряжений, первый интегратор 8, второй интегратор 9, ком паратор 10, первьш-третий формирователи 11-13 управляющих импульсов. Выход компаратора 10 соединен с неподвижным электродом потен1щометрического датчика 1 через интегратор 8 со своим вторым входом и ,со входами формирователей 11-13 управляющих импульсов, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно первого блока 3 выборки-хранения второго 4 и третьего 5 блоков выборки-хранения. Второй неподвижный электрод потенциометрического датчика 1 соединен со входом усилителя 2 и опорным сопротивлением 14, подклю ченным между входом усилителя 2 и общей шиной. Выход усилителя 2 со динен со входами второго 4 и третье го 5 блоков выборки-хранения, со входом суммирующего усилителя 6, вы ход которого через блок 3 выборкихранения и второй интегратор 9 соединен со своим вторым входом, выход первого блока 3 выборки-хранения соединен с первым входом компаратора 10, второго блока 4 - с первым, третьего блока 5 - со вторыми входа ми блока 7 вычисления отношения напряжений. Второй неподвижный элек трод потенциометрического датчика 1 соединен с общей шиной. Устройство работает следующим образом. 0i При включении питания на выходе омпаратора появляется напряжение, апример положительное. Это напряжение подается на вход отенциометрического датчика 1, на выходе которого (на подвижном электроде) напряжение описывается выраениемliKl x Й„сопротивление датчика; сопротивление, пропорциональное перемещению} напряжение помехи. Опорное сопротивление Кд„ и емкость связи С образуют фильтр верхних частот с частотой среза, равной fJrp- /RonC Ом И С 10V, trp Ron С 10с. Поэтому низкочастотные помехи на выходе фильтра подавляются. При этом подавление помехи с частотой 50 Гц до 65 Дб, т.е. в дальнейшем при расчетах ее влияния можно не учитывать. Напряжение на выходе усилителя 2 описывается выражением ,UK-RX -t/RonUj- о t Первый формирователь 11 управляющих импульсов вырабатывает короткие импульс в моменты срабатывания компаратора 10. Эти импульсы управляют работой первого блока 3 выборкихранения, на выходе которого при длительности управляющего импульса i,, напряжение будет описываться выражением Это напряжение подается на вход второго интегратора 9, постоянная времени которого выбирается из условия-Rrvn-C при этом На выходе суммирующего усилителя 6 напряжения, равное сумме напряже -i/€,-t/R,.C при t, s С не зависит от емкости Связи. Таким образом, наличие второго интегратора 9 позволяет повысить точность измерения, значительно снижая погрешность от конечной длительности управляющего импул са t Напряжение с выхода первого блок 3 выборки-хранения подается на перв вход компаратора 10, на другой вход которого подается напряжение с выхо да первого интегратора 8. В момент равенства напряжений на его входах ut, где t - постоянная времени первого интегратора 8, компаратор 10 срабатьюает и его выходное напряжение сме няет полярность, а весь процесс повторяется аналогично. Возникают релаксационные колебания, частота которых равна Изменение емкости связи С несет информацию о перемещениях в направлении, перпендикулярном перемещению пропорционального изменению сопротивления R X датчике цилиндричес .кой формы с подвижным изолированньм электродом типа токопроводящее кольцо по изменению С можно судить о смещении относительно оси или отт клонении траектории движения от прямолинейности. То же самое возможно И при использовании датчиков с плоскими peзиcтивны м элементами и подвижными электродами типа токопройодящих пластин. Для определения значения С используются второй и третий форыировагели 12 и 13 управлямщих импульсов второй и третий блоки 4 и 5 выборкихранения и блок 7 вычисления отношения напряжений. Второй форг-чрователь 12 управляющих импульсов вырабатывает корот(} кий импульс в момент положительного перепада напряжений на выходе комларатора 10. Этот чмпульс управляет работой второго блока 4 выборкихранения, напряжение на выходе которого при длительности управляющего импульса4,2 описывается выражениемТретий формирователь 13 управляющих импульсов вьфабатьшает короткий .импульс, отстоящий от импульса второго формирователя 12 на промежуток времени i , который определяется из условия ° 41 где f ), g - максимальная выходная частота преобразователя. Этот импульс управляет работой третьего блока 5 выборки хранения, напряжение на выходе которого при длительности управляющего импульса описывается выражением .UK-RX -io/wc Напряжение с выходов второго 4 . И третьего 5 блоков выборки-хранения подаются на входы блока 7 вычисления отношения напряжений. Напряжение на выходе этого блока II Т; -tn/(ortC (12) .1г ропорционально изменению емкости С . ормула изобретения Измеритель линейных перемещений, одержащий усилитель, компаратор, ервый интегратор, вход которого одключен к выходу компаратора, поенциометрический датчик, один из вух неподвижных электродов которого одключен к выходу компаратора, золированный подвижный электрод одключен к входу усилителя, суммиующий усилитель, отличаюи и с я тем, что, с целью повыения точности и расширения функвдюнальных возможностей, он снабжен опорным сопротивлением, подключенным между входом усилителя и общей шиной, тремя блоками выборки-хранения, вторым интегратором, блоком вьмисления отношения напряжений, тремя формирователями управляющих импульсов, выход усилителя соединен с входами второго и третьего блоков выборки-хранения и с первым входом суммирующего усилителя, выход последнего соединен с входом первого блока выборки-хранения, выход которого соединен с первым входом компаратора и через второй интегратор с вторым

входом суммирующего усилителя, вы ход компаратора соединен с.входами первого, второго и третьего формирователей управляющих импульсов, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего блоков выборкихранения, выходы второго и третьего блоков выборки-хранения соединены с первым и вторым входами блока вычисления отношения напряжений, другой неподвижный электрод потенциометрического датчика соединен с общей шиной, а выход первого интегратора соединен с вторым входом компаратора.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в различных областях машино- и приборостроения для измерения линейных перемещений. Целью изобретения является повьипение точности измерений за счет подавления помех на входе измерителя и расширение функциональных возможностей путем обеспеченяя измерений перемещений по второй координате. Появляющееся на выходе Компаратора напряжение при включении питания подается на вход :потендиометрического датчика, сигнал на выходе которого отфильтровывается с помощью фильтра высоких частот. образованного опорным сопротивлением и емкостной связью датчика. Сигнал датчика усиливается усилителем. В моменты срабатывания компаратора первьш формирователь управляющих импульсов вырабатывает короткие им- . пульсы, управляю1цие работой первого блока выборки-хранения. Напряжение с указанного блока интегрируется вторьм интегратором и подается на один из входов суммирующего усилителя, на другой вход которого подается напряжение с усилителя. Сигнал на выходе суммирующего усилителя не зависит от ёмкости связи. Напряжение с Q с выхода первого блока выборки-хра(Л нения подается на вход компаратора, на выходе которого возникают релаксаС ционные колебания , частота которых пропорциональна перемещению движка потенциометрического датчика. Информацию о перемещении движка датчика в поперечном направлении несет напряжение с выхода блока вычисления отношения напряжений, на входы которого поступают напряжения с второго и третьего блоков выборки-хранения, управляемых сигналами соответственно второго и третьего формирователей управляющих импульсов. 1 ил.