Бесконтактный преобразователь перемещений в длительность импульсов Советский патент 1987 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости преобразователя за счет интегрирования знакопеременной составляющей сигнала помехи в течение времени, обеспечивающего равенство нулю интеграла данной состав л янлцей,

На фиг. 1 приведена блок-схема бесконтактного преобразователя перемещений в длительность импульсов; на фиг. 2 - временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь содержит бескон- тактньш потенциометрический датчик 1 с неподвижными 2 и 3 и подвижным 4 электродами, демодулятор 5, генератор 6, ключи 7 и 8, делитель 9 частоты, интегратор 10,компаратор 11, триггер 12, одновибратор 13, делитель 14 частоты, модулятор 15, усилитель 16 и шину 17 нулевого потенциала.

Подвижньш электрод 4 датчика t подключен к первому входу усилителя 16, выход которого через последовательно соединенные демодулятор 5, ключ 7, инрегратор 10 и компаратор 1 подключен к S-входу триггера 12, по фронту сигнала с выхода которого одновибратор 13 формирует импульс сброса делителей 9 и 14 частоты. Выход делителя 9 частоты подключен к R-BXOду триггера 12 и управляющим входам ключей 7 и 8.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении питания делителя 9 и 14 частоты и триггер 12 устанавливаются в нулевое положение, генератор 6 вырабатывает импульсы Ug (фиг. 2) которые поступают на входы делителей 9 и 14 частоты с коэффициентами п и Пц деления соответственно. Одновременно на выходе компаратора 11 формируется напряжение с амплитудой U,,, которое через модулятор 1 5 поступает на датчик 1.

На выходе усилителя 16 сигнал U2 описывается следующим выражением:

и„ и.

М R

Fj - передаточная функция модулятора 15;

сопротивле

между электродами 2 и 3;

R - сопротивление датчика 1

R, - сопротивление датчика 1 между электродами 2 и 4;

sinco t - напряжение промышленной помехи с частотой CJn Гц.

После демодуляции информационный сигнал и5 на выходе демодулятора 5 имеет вид

Ur U,,-F,. F -i- + и ч о

«

где Рдм передаточная функция демо- дулятора.

причем F.

м

Далее информационный сигнал через открытый ключ 7 поступает на интегратор 10, на выходе которого в течение времени t формируется сигнал

и.

to

тт - l тт &1 + и

° t ( R. п.

где с - постоянная времени интегрирования;

и - проинтегрированное значение помехи, которое можно представить в виде

и . Ъ-1. sin h irt, Т

где Т - период импульсного сигнала U;,4

Время t(, выбирается из условия

, 2 1| tu п

- О, которое выполняется

sin

при ty т, 2Т, ЗТ... и т.д., что соответствует условию п„ 2пц, 4пу, бпц и т.д.

По истечении времени t с делителя 9 частоты поступает сигнал, зак- рьшающий ключ 7 и открывающий ключ 8, который подключает к входу интегратора информационный сигнал U,, , которьй компенсирует U,g .

По окончании интервала времени ty изменяется состояние триггера 12. В момент выполнения равенства

tu -f- t - -R;компаратор 11 изменяет знак выходного напряжения, одновременно с ним переустанавливается триггер 12, на выходе которого длительность импульса

5l- R

о

прямо прбпорциональна

положению подвижного электрода датчика 1.

По заднему фронту сшнала на вы- ходе триггера 12 происходит формирование импульса сброса делителей 9 и 14 частоты, который с выхода одновиб- ратора 13 поступает на входы сброса, после чего цикл преобразования повторяется.

Формула изобретения

Бесконтактньй преобразователь пе- ремещений в длительность импульсов, содержащий бесконтактный потенциомет- рический датчик, усилитель, шину нулевого потенциала, интегратор, компаратор, первый вход усилителя подклю- чен к шине нулевого потенциала, подвижный электрод бесконтактного потен- циометрического датчика подключен к второму входу усилителя, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повы- шения помехоустойчивости преобразователя, в него введены модулятор, демодулятор, два делителя частоты, два ключа, триггер, одновибратор и генератор, выход которого подключен к счетным входам делителей частоты,вышшш.

ход усилителя подключен к первому входу демодулятора, выход которого подключен к сигнальному входу первого ключа, выход которого подключен к первому входу интегратора,выход интегратора подключен к первому входу компаратора, выход которого подключе к S-входу триггера, первому входу модулятора и сигнальному входу второго ключа, инверсный выход триггера через одновибратор подключен к входам сброса первого и второго делителей частоты, выход первого делителя частоты подключен к вторым входам модулятора и демодулятора, выход второго делителя частоты подключен к управляющим входам первого и второго ключей и к R-входу триггера, выход второго ключа подключен к второму входу интегратора, выход модулято)ра подключен к первому неподвижному, электроду бесконтактного потенциометрического датчика, второй неподвижньй электрод которого и второй вход компаратора подключены к шине нулевого потенциала.

iiimiti

.4Ь

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. С целью повышения помехоустойчивости преобразователя бесконтактный потенциометрический датчик 1 запитывается напряжением с выхода компаратора 11 через модулятор 15, изменение знака коэффициента передачи которого управляется сигналом с выхода делителя 14 частоты. Напряжение с выхода датчика 1 демодулируется и подается на интегратор 10 в течение времени, равного целому числу периодов сигнала делителя 14 частоты. В момент отключения напряжения с выхода датчика 1 на ин- Tejратор 10 подается напряжение противоположного знака. При достижении напряжением на выходе интегратора 10 нулевого значения компаратор 11 сра- батьшает и переключает триггер 12, на выходе которого формируется . импульс длительностью,, пропорциональной перемещению подвижного электрода 4 датчика 1. 2 ил. § (П Риг.1

Редактор О. Попович

Составитель В. Подолян

Техред Л.Олейник Корректор М. Пожо

Заказ 1788/31 Тираж 678Подписное

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

9иг.2