Датчик микроперемещений с цифровым выходом Советский патент 1987 года по МПК H03M1/48 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к,технике электрических измерений неэлектрических величин, таких как давление, усилие, перемещение и т.д., с помощью пьезоэлектрических датчиков.

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения датчика за счет обеспечения возможно- сти сопряжения с устройствами вычислительной, техники.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Датчик содержит инвертирующий уси- литель 1, биморфный пьезоэлемент 2, генератор 3 тактовых импульсов, компараторы 4 и 5, токовые ключи 6 и 7, реверсивньй счетчик 8, источник 9 отрицательного опорного напряжения и источник 10 положительного опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При деформации биморфного пьезо- элемента 2 его механическое перемещение преобразуется в электрический заряд, вызывающий изменение напряжения на выходе инвертирующего усилителя 1; При превьш1ении этим напряже- нием одного из пороговых напряжений (положительного или отрицательного) соответствующий компаратор 4 или 5 срабатывает и при приходе стробирую- щего импульса от генератора 3 тактовых импульсов формирует выходной импульс, подаваемьй на соответствующий токовьй ключ 6 или 7. Замыкание токового ключа на-время, определяемое длительностью стробирующего импульса от генератора 3 тактовых импульсов, приводит к подаче на вход инвертирующего усилителя 1 импульса тока положительной или отрицательной полярности, компенсирующего вызванное деформацией накопление заряда на биморфном пьезоэлементе 2. Одновременно импульс с компаратора 4 или 5 подается на соответствукщий вход реверсивного счетчика 8, вызывая увеличение его состояния на один шаг счета. Дальнейшая деформация биморфного пьезоэле- мента 2 приводит к формированию следующих импульсов на выходе компаратора, которые постоянно осуществляют

ВНЙИПИ Заказ 6379/53

Тираж 900 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

д

0

5 о Q

5

5

0

компенсацию заряда биморфного пьезо- элемента 2 и одновременно подсчитываются счетчиком 8. При этом биморф- ньй пьезоэлемент используется как генератор заряда, работающий в режиме короткого замыкания, и не проявляет свои гистерезисные свойства. Реверсивньй счетчик 8 накапливает информацию об абсолютной величине микроперемещений биморфного пьезоэлемента 2. Так как цепь обратной связи замкнута постоянно и является составной частью схемы регистрации перемещений, устройство автоматически поддерживает биморфньй пьезоэлемент 2 в рабочем разряженном состоянии. Начальная установка схемы перед измерением осуществляется сбросом реверсивного счет- 8 в нуль.

Формула изобретен и-я

Датчик микроперемещений -с цифровым выходом, содержащий, инвертирующий усилитель, выход которого подключен к первому выводу биморфного пьезоэле- мента, второй вывод которого соединен с входом инвертирующего усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения датчика за счет возможности сопряжения с устройствами вычислительной техники, в него введены генератор тактовых импульсов, два компаратора, два токовых ключа, источники отрицательного и положительного опорных напряжений и реверсивньй счетчик, выход инвертируннцего усилителя соединен с первыми входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены с входами соответственно прямого и обратного счета реверсивного счетчика и с входами соответственно первого и второго токовых ключей, вькоды которых подключены к входу инвертирующего усилителя, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами компараторов, выход источника отрицательного опорного напряжения подключен к третьему входу первого компаратора, выход источника положительного опорного напряжения соединен с третьим входом второго кбмпаратора.

Тираж 900 Подписное

Изобретение относится, к измерительной технике, а именно к технике электрических измерений неэлектрических величин, таких как давление, усилие, перемещение и т.д., с помощью пьезоэлектрических датчиков. Целью .изобретения является повьшение точности и расширение области применения датчика за счет возможности сопряжения с устройствами вычислительной .техники. Это достигается тем, что в устройство, содержащее инвертируннций усилитель 1 и биморфньш пьезоэлемент 2, введены генератор 3 тактовых импульсов, компараторы 4 и 5, токовые ключи 6 и 7, реверсивный счетчик 8, источник 9 отрицательного опорного напряжения, источник 10 положительного опорного напряжения. При деформа-. ции биморфного пьезоэлемента 1 его механическое перемещение преобразуется в электрический заряд, вызьша ющий изменение напряжения на выходе инвертирующего усилителя 3. При превьшении этим напряжением отрицательного или положительного порогового напряжения соответствующий компаратор 4 или 5 срабатывает и формирует импульс длительностью, определяемой генератором 3 тактовых импульсов, который подается на соответствукнций вход реверсивного счетчика 8, вызьшая увеличение или уменьшение его состояния. Кроме того, импульс с выхода компаратора 4 или 5 поступает на вход токового ключа 6 или 7, с выхода которого импульс тока положительной или отрицательной полярности поступ ает на вход инвертирующего усилителя 1, компенсируя вызванное деформацией накопление заряда. 1 ил. i О) со О5 00 4 05 СО