Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал с помощью емкостных датчиков.
Цель изобретения - повышение точности измерения перемещения.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.
Емкостное устройство для преобразования перемещения содержит генератор 1 импульсов, ключ 2, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 1 импульсов, первую диодно-резисторную цепь 3, состоящую из диодов 4 и 5 аноды которых соединены с выходом ключа 2, резисторов 6 и 7, соединенных с катодом диода 4 и резисторов 8 и 9, соединенных с катодом диода 5, вторую диодно-резисторную цепь 10, состоящую из диода 11, анод которого соединен с выходом ключа 2 и анодами диодов 4 и 5, и резистора 12, соединенного с катодом диода 11, четыре фильтра 13-16 низких частот, входы которых соответственно соединены с резисторами 6 и 8, 12, 7, 9, первый сумматор 17, прямой и инверсный входы которого соединены соответственно с выходами фильтров 13 и 14 низких частот, второй сумматор 18, прямой вход которого подключен к источнику опорного напряжения Uo, инверсный вход - к выходу первого сумматора 17, а выход соединен с щиной питания ключа 2, третий сумматор 19, прямой и инверсный входы которого подключены к выходам соответственно фильтров 15 и 16 низких частот, а выход соединен с выходной щиной устройства, два клинообразных электрода 20 и 21, являющихся неподвижной обкладкой емкостного датчика, разделенных изолирующим промежутком и расположенных с образованием прямоугольника, при этом электрод 20 подключен к точке соединения диода 5 и резисторов 8 и 9, электрод 21 подключен к точке соединения диода 4 и резисторов 6 и 7, и заземленный электрод 22, являющийся подвижной обкладкой емкостного датчика перемещения.
Устройство работает следующим образом.
На неподвижные электроды 20 и 21, образующие потенциальную пластину датчика, через диоды 4 и 5 поступают прямоугольные импульсы с выхода ключа 2. В точках соединения диода 4 с резисторами 6 и 7 и диода 5 с резисторами 8 и 9 формируются импульсы напряжения с длительностью спада, определяемой постоянной времени разряда цепей, соответствующих потенциальных электродов 20 и 21, а в точке соединения диода 1 с резистором 12 - импульсы напряжения, близкие к прямоугольным. На выходах фильтров 15 и 16 формируются напряжения, пропорциональные средним значениям импульсных напряжений на потенциальных электродах 20 и 21, на выходе фильтра 13 низких частот - напряжение, пропорциональное среднему значению суммы этих импульсных напряжений, а на выходе фильтра 14 - напряжение, пропорциональное среднему значению импульсного напряжения в точке соединения диода 11 и резистора 12.
Учитывая, что величина перемещения X подвижного электрода 22 относительно потенциальной пластины прямо пропорциональна площадям их взаимного перекрытия, и принимая достаточно больщим коэффициент усиления сумматора 18, можно считать, что выходное напряжение сумматора 19, а следовательно, и датчика перемещений не зависит от внещП 1х дестабилизирующих факторов, изменения расстояния между неподвижными и заземленным
электродами и определяется выражением.
ивь:.х i . x-Uo,
где 1 - длина потенциальной пластины датчика, образованной электрода.ми 20 и 21.
Формула изобретения
Емкостное устройство для преобразования перемещения, содержащее генератор импульсов, ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора импульсов, первую диодно-резисторную цепь, первый и второй фильтры частот, вторую диодно-резисторную цепь, анод диода которой
подключен к выходу ключа, катод через резистор соединен с входом второго фильтра низких частот, емкостный датчик, неподвижная потенциальная обкладка которого выполнена в виде прямоугольника, разделенного изолирующим промежутком на два
клинообразных электрода, а заземленная обкладка - в виде узкого неподвижного электрода, первый сумматор, прямой и инверсный входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго
фильтров низких частот, второй сумматор, прямой вход которого подключен к источнику опорного напряжения, инверсный вход подключен к выходу первого сумматора, а выход соединен с щиной питания ключа, отличающееся те.м, что, с целью
повышения точности измерения, в него дополнительно введены третий и четвертый фильтры низких частот, третий сумматор, прямой и инверсный входы которого подключены к выходам соответственно третьего и четвертого фильтров низких частот,
выход соединен с выходной шиной устройства, а первая диодно-резисторная цепь выполнена в виде четырех резисторов и двух диодов, аноды которых подключе1355858
34
ны к выходу ключа и к аноду диодасоответственно первого и четвертого фильтвторой диодно-резисторной цепи, катод пер-ров низких частот, а клинообразные электрового диода соединен через первый и вто-ды подключены к точкам соединения перрой резисторы с входами соответственнового диода с первым и вторым резистопервого и третьего фильтров низких час- рами и катодами второго диода с третьим
тот, катод второго диода соединен черези четвертым резисторами первой диоднотретий и четвертый резисторы с входамирезисторной цепи.
Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения перемещения за счет исключения влияния изменений параметров внешней среды и расстояния между обкладками емкостного датчика. Указанная цель достигается тем, что при перемеш,ении заземленного электрода 22 относительно неподвижных электродов 20 и 21, образуюш.их потенциальную пластину длиной 1 емкостного датчика, и соответствующем выборе парамегров элементов устройства выходное напряжение третьего сумматора 19 будет пропорционально разности площадей взаимного перекрытия электродов датчика и, следовательно, линейному перемещению х электрода 22 относительно потенциальной пластины. 1 ил. U o оо сд СП 00 СП оо
Устройство для измерения радиального зазора турбомашины | 1977 |
|
SU667800A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Способ преобразования перемещения в напряжение и устройство для его реализации (его варианты) | 1981 |
|
SU1026081A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Авторы
Даты
1987-11-30—Публикация
1986-02-12—Подача