Устройство для преобразования перемещения в напряжение Советский патент 1987 года по МПК G01B7/00 

1 12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении.

Целью изобретения является повышение точности преобразования пере- мещения в напряжение за счет исклю- чения влияния диэлектрической проницаемости среды на результат преобразования.

На чертеже приведена схема устрой ства,

Устройство для преобразования пе- , ремещения в напр; жение содержат генератор I импульсов, ключ 2, к управ ляйдему входу которого подключен вы- ход генератора 1, емкостный датчик, состоящий из потенциального электрода 3, который подключен к выходу ключа 2, заземленного электрода 4, соединенного с общей заземленной шиной, и дополнительного электрода 5, расположенного между потенциальньм и заземленным электродами 3 и 4 на заданном расстоянии d от потенциального электрода 3, диодов 6 и сопро- тивления 7, образукщие первую последовательную диодно-рёзисторнун) цепь, диод 8 и сопротивление 9, образующие вторую последовательную диодно- резйсторную цепь, дополнительный электрод 5 соединен с катодом диода о и анодом диода 8, первый 10 н второй И фильтры низких-частот, входы которых, соединены с сопротивлениями 7 и 9 соответственно, первый 12 и второй S3 сумматоры, прямой и инверсный входы сумматора 12 подключены соответственно к выходам фильтров О и 11 низки с частот, выход сумматора 12 соединен с инверсным входом сум- матора 13, прямой вход которого подключен к иЪ очнику 14 опорного напряжения , а выход к шине питания ключа 2 и входу делителя 5 напряжения, выход которого соединен с до- полнительным входом сумматора 12 прямой и инверсный входы сумматора 16 соединены соответственно с выходами фильтров И и 10 низких частот, а выход соединен с выходной шиной устройства.

Устройство работает следующим образом.

Потенциальный электрод 3 емкост- ного датчика запитывается прямоугольными импульсами с выхода ключа 2, управляемого от генератора 1 импульсов. При достаточно большой постоян52

ной времени перезарядных цепей дополнительного электрода 5 емкостного датчика, образованных диодно-резис- торными цепями и входными сопротивлениями фильтров низких частот, форма двухполярных импульсов Напряжения на дополнительном электроде 5 близка к прямоугольным, а амплитуда импульсов опред еляется отношением плеч емкостного делителя напряжения, образованного электродами 3-5 емкостного датчика и равного отношению преобразуемого перемещения х к расстоянию () между электродами 3 и 4. Пройдя через первую и вторую диодно-резисторные цепи, импульсы поступают на фильтры низких частот, и на выходе фильтров 10 и 11 формируются напряжения, пропорционаЛЬ - ные амплитуде соответственно отрицательной я положительной полуволны импульсного напряжения на дополнительном электроде 5. Далее импульсы проходят на сумматор 12, на вЫходе которого формируется сигнал, равный разности напряжения, определяемого выходным напряжениям сумматора 3 и снимаемого с делителя 15 напряжения и напряжения, пропорционального двойной амплитуде двуполярных импульсов на дополнительном электроде 5.

При достаточно большом коэффициенте усиления сумматора 13 выполненного, например, на основе операционного усилителя, можно считать выходное напряжение сумматора I2 равным опорному напряжению V источника 14 Учитывая то, что амплитуда импульсов на пот енциальном электроде 3 пропорциональна напряжению на шине питания ключа 2, т.е. выходному напряжению сумматора 13, напряжение на выходе сумматора 16 будет линейно изменяться в зависимости от перемещения X ,

Формула изобретения

Устройство для преобразования перемещения в напряжение, содержащее генератор импульсов, ключик управляющему входу которого подключен выход генератора импульсов, емкостньй датчик, состоящий из потенциального и заземленного электродов, первую и вторую диодно-резисторные цепи, каж- дан из которых состоит из последовательно соединенных диода и резистора первый и второй фильтры низких частот, входы которых подключены к свободным выводам резисторов соответственно первой и второй диодно-ре- зисторных цепей, первый сумматор, прямой н инверсный входы которого v подключены к выходам соответственно первого н второго фильтров низких частот, второй сумматор, источник опорного напряжения, прямой вход второго сумматора пЬдключен к источнику опорного напряжения, инверсный вход подключен к выходу nispsuro сумматора, а выход соединен с шиной тания ключа, о т л и.ч а « щ е е с я тем, Что, с цель повышения точйости преобразования, оно йяабжеио делителем напряжения, вход которого подключен к выходу второго сумматора.

выход соединен с дополнительным прямым входом первого сумматора и третьим сумматором, прямой н инверсный входы которого подключены к выходам соответственно второго и первого фильтров низких частот, выход соединен с выходной шиной устройства, в емкостный датчгас снабжен дополнительным электродс 4, установленным ежду потенциальнь { tt заземленным : электродами ita зддвнном расстоянии от потенциального электрода, потенциальный snekTpoA подключен к выходу клю1(«(, а дополнительный электрод соед1 ен с катодом диода первой и- анодом диода аторой днодно-реэистор- ной цепей..

Изобретение относится к измври тельной технике и может применяться при бесконтактном измерении перемещения в машиностроении и станкостроении. Целью изобретения является повышение точности преобразования перемещения в напряжение за счет исклнг чения влияния диэлектрической проницаемости среды на результат преобразования. Емкостный датчик устрой- ctBa состоит из потенциального электрода 3, подключенного к вьтоду ключа 2 который управляется генератором 1 импульсов, дополнительного электрода 5, расположенного ий фиксированном расстоянии d от т твНцкальЕН ного электрода 3 и заземленного электрода 4, перемещение я которого преобразуется в Напряжение на выходе устройства. Напряжение с выхода пЬ- тенциального электрода 5 в виде прямоугольных дбуполярных импульсов, пройдя через первую и вторую последовательные диодно-резнсторные цепи, образованные соответственно диодами 6, 8 и резисторами 7, 9 поступает на первый 10 и второй I фильтры низких частот, к выходам которых подключены прямые и инверсные входы сумматоров 12 и 6 соответственно. С выхода сумматора 2 напряжение поступает на один вход сумматора 13, обладающего большим коэффициентом усиления; на другой вход суг«матора 13 подается напряжение Уд от источника I4 опорного напряжения. Учитывая то, что выходной сигнал сумматора I3 соединен с шиной питания ключа 2 и через делитель I5 с входом сумматора 2, входное напряжение которого практически равно Vg. Напряжение на выходе сумматора 16 линейно изменяется в зависимости от перег ещення X . 1 ил. 1C 00 DO :л СП