Датчик зазора Советский патент 1987 года по МПК G01B7/14 

q3U2.1

n

112

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины зазора в различных технических устройствах в частности в станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

Целью изобретения является повышение стабильности точки срабатывания датчика зазора при воздействии температуры путем компенсации темпе- ратурного дрейфа параметров блоков.

На фиг. 1 изображена функциональная схема датчика зазора; на фиг. 2 амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) пары взаимно расстроенных LC- контуров.

Датчик зазора содержит неэкранированную катушку 1 индуктивности с отводом-и сердечником 2, на некотором расстоянии от которого находит ся ферромагнитный объект 3. Первый конденсатор 4 подключен параллельно катушке 1 индуктивности. Детектор 5 входом соединен с первым выводом ка- тушки индуктивности, а выходом соединен с входом усилителя 6. Пара взаимно расстроенных LC-контуров 7 и 8 последователь но включена между неинвертирующим выходом усилителя 6 и первым выводом резистора 9,второй вывод которого соединен с отводом катушки 1 индуктивности. Инвертирующий выход усилителя 6 соединен с. первым входом пороговой схемы 10 и первым выводом второго конденсато- ра 11, второй вывод которого соединен с вторым выводом катушки 1 индуктивности, общей шиной и вторым входом пороговой схемы 10.

Детектор 5 выполнен с широкополосной нагрузкой, что позволяет использовать усилитель 6 для одновременного усиления как низкочастотных составляющих спектра сигнала, так и составляющей сигнала на частоте авто генератора. Разделение этих составляющих осуществляется раздельными нагрузками на выходах усилителя 6.

LC-контуры 7 и 8 являются элементами термокомпенсирующей цепи поло- жительной обратной связи, образованной блоками 1,4, 7,8, 5 и 6.

Элементы контуров выбирают таким образом, что при изменении температуры частоты их настройки f и fj из меняются только в одну сторон - увеличиваются или уменьшаются. Это достигается, например, включением кон

.

20

853

5

-

30

40

-45

52

денсаторов с большим температурным изменением емкости. В этом случае при изменении температуры происходит движение двугорбой амплитудно-частотной характеристики по оси частот влево или вправо, т.е. получается преобразователь изменения температуры в частоту, но с характеристикой соответствующей модулю АЧХ взаимно расстроенньк контуров (фиГ. 2).

Датчик зазора работает следующим образом.

Когда ферромагнитный объект 3 находится от сердечника 2 на расстоянии большем заданного в контуре, состоящем из неэкранированной катушки 1 индуктивности и первого конденсатора 4, поддерживаются за счет положительной обратной связи с выхода усилителя 6 незатухающие электрические колебания.

Эти колебания детектируются детектором 5.

Полученные низкочастотные и высокочастотные составляющие сигнала усиливаются усилителем 6. Высокочастотная составляющая выходного сигнала усилителя 6 фильтруется цепью положительной обратной связи (блоки 7,8,1, 9 и 4), обеспечивая незатухающие электрические колебания, а низкочастотные составляющие его выходного сигнала фильтруются вторым конденсатором 11 и поддерживают пороговую схему 10 в таком состоянии,при котором ее вькодное напряжение близко к нулю или нуль.

При достижении ферромагнитным объектом 3 заданного расстояния (зазора) от сердечника 2, в колебательный контур из катушки 1 и конденсатора 4 вносятся потери за счет наведения в ферромагнитном материале объекта 3 вихревых токов, которые поглощают энергию высокочастотного поля, рассеиваемого катушкой 1 индуктивности. Добротность контура снижается и амплитуда электрических колебаний в нем резко уменьшается либо колебания прекращаиотся вовсе. Постоянное напряжение на выходе усилителя 6 снижается и становится ниже порогового. На выходе пороговой схемы 10 появляется высокий уровень напряжения.

Для осущестления термокомпенсации предварительно для данного образца датчика измеряются зависимость

3U

точки (срабатывания датчика от температуры при закор0ченнь1Х контурах- 7 и 8 (частотно-независимая положительная обратная связь). Зная эту зависимость, выбирают на ЛЧХ рабочую точку так, чтобы при таком же изменении температуры сопротивление взаимно расстроенных контуров 7 и 8 изменялось по закону, обратному предварительно измеренной зависимости точки срабатывания датчика от температуры (7 и 8 закорочены). Затем включают в цепь положительной

обратной связи контуры 7 и 8.

Формула .изобретени

Датчик зазора, содержащий первый конденсатор, включенный параллельно неэкранированной катушке индуктивное ти с сердечником и отводом, усилитель, резистор, подключенный одним выводом к отводу катушки индуктивности, детектор и пороговую схему.

154

отличающийся тем,что, с целью повышения температурной стабильности точки срабатьшания, он снабжен колебательным контуром, выполненным в виде двух взаимно расстроенных LC-контурюв и имеющим амплитудно-частотную характеристику с двойным переходом непрерывной первой производной от положительного значения к отрицательному с температурным коэффициентом частоты заданного знака, включенным между неинвертирующим выходом усилителя и другим выводом резистора, вторым конденсатором, первый вывод которого подключен к инвертирующему выходу усилителя и первому входу пороговой схемы, а второй вывод подключен к общей шине и второму входу пороговой схемы, детектор включен между входом усилителя и одним выводом неэкранированной катушки индуктивности,другой вывод которой соединен с общей шиной.

;

Составитель А.Шаровйтов Редактор В.Иванова Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 7635/43 Тираж 677Подписное

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

Фиг. 2

Датчик зазора относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшение стабильности точки срабатывания датчика при воздействии температуры. Датчик, содержит неэкранированную катушку 1 индуктивности с отводом и сердечником 2, на некотором расстоянии от которого находится ферромагнитный объект 3, первый конденсатор 4, детектор 5, усилитель 6, имеющий инвертирующий и неинвертирующий выходы, пару взаимно расстроенных LC-контуров 7, 8, резистор 9, пороговую схему 10 и второй конденс-атор 1 1. При достижении объектом 3 заданного расстояния от сердечника 2 в колебательный контур из катушки 1 и конденсатора 4 вносятся потери за счет наведения вихревых токов. Добротность контура 1, 4 снижается и амплитуда колебаний в нем резко уменьшается, В результате срабатывает пороговая схема. Сущность изобретения заключается в использовании для термокомпенсации частотно-зависимой положительной обратной связи на основе пары взаимно расстроенных LC-контуров. Параметры взаимно расстроенных LC- контуров выбраны так, чтобы при изменении температуры они работали как преобразователь температуры в частоту. 2 ил. О) Ilff 4 1 9 J Выход СП // 8 ЧН