Дифференциально-трансформаторный датчик линейных перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1226016.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости за счет получения на выходе датчика импульсного сигнала соответствующей длительности.

На фиг.1 представлена блок-схема датчика, на фиг. 2 - временная диаграмма работы датчика.

Датчик Содержит основание 1 с выступами 2-4, линейный магнитопро- вод 5, сердечники 6 и 7, обмотки 8 и 9 возбуждения, обмотки 10 и 11 считывания, компараторы 12 и 13, инвертор 14, компаратор 15, инвертор 1 D-триггеры 17 и 18,одновибраторы 19 и 20,элемент ИЛИ 21, RS-триг- гер 22, D-триггер 23, одновибратор 2 источник 25 переменного тока, чувствительные элементы 26 и 27, источник 28 опорного напряжения и шину 29 нулевого потенциала.

До размещения магнитопровода 5 на основание 1 он имеет изогнутую форму Вследствие деформации пластины магнитопровода 5, выполненного из магни тоупругого материала, при размещении на основание 1 в пластине возникают механические напряжения, вызывающие изменения значений магнитной проницаемости, а следовательно, и магнитного сопротивления по длине магнитопровода 5. Над магнитопроводом 5 с постоянным зазором относительно его размещена пара П-образных сердечников 6 и 7 с размещенными на них обмотками возбуждения 8 и 9 и считывания 10 и 11. К обмотке 10 подключены чувствительный элемент 26 и компаратор 15, выход которого соединен с входами триггеров 17, 18, 22 и 23. К обмотке 11 подключен чувствительный элемент 27. Выход компаратора 13 соединен с входами инвертора 14 и входом триггера 17, выход компаратора 12 подключен к входу инвертора 16 и к триггерам 18 и 23.

Дифференциально-трансформаторный датчик линейных перемещений работает следующим образом.

Основание 1 закрепляется на контролируемом объекте (не показан) таким образом, что сердечники 6 и 7 в начальном положении располагаются

0

5

5

Q

0

5

0

5

0

5

:г°

симметрично относительно среднего выступа 2 основания 1. Обмотки 8 и 9 возбуждения подключаются к источнику 28 переменного тока.

В исходном положении вследствие симметрии сигнал на выходе обмоток 10 и 11 считывания одинаков е поэтому на выходах компараторов и 13 импульсы и, Uj появляются в моменты ujtf, uit , когда е е ,- Е . В эти моменты на D-входы триггеров

17и 18 поступают сигналы уровня l, а на синхронизирующие входы - О, состояние триггеров 17 и 18 не изменяется (триггеры до момента ut установлены в состояние О с помощью выходного импульса U о компаратора 15). Вследствие этого U 11 U Ug Ug U,g U 0, т.е. при отсутствии перемещения на выходах триггеров 22 и 23 импульсы отсутствуют.

При перемещении магнитопровода 5 из начального положения в направлении X изменяются величины взаимоин- дуктивностей обмоток 8 и 10, 9 и 11 и величины сигналов на выходе обмоток 10 и 11 считывания. Сигнал на выходе чувствительного элемента, под которым оказывается участок магнитопровода 5 с меньшим магнитным сопротивлением, возрастает, а на выходе другого чувствительного элемента - уменьшается. Например, если вследствие перемещения в одном направлении е, е увеличивается, то е е.умень- шается. На выходах компараторов 12 и 13 появляется сигнал в моменты u;t, и ijutj . В этом случае U, U5 U , из U , U, и;. В моменты ujt,, wlL на входах триггера 18 сигналы имеют уровень 1, поэтому триггер 18 переходит в состояние 1 и 1. В момент a)t 3 триггер

18переходит в состояние О и далее этот процесс повторяется. На выходе триггера 18 формируется импульс

Ufe u;Аналогичным образом на выходе триггера 17 формируется импульс и и. На выходе элемента ИЛИ 21 в моменты u)t,, u)t,j появляются импульсы, которые изменяют состояние триггера 22, на выходе которого формируется импульс и и . Длительность t

ID 10 выхоллого импульса

на С | uit - ш t, и

больше перемещение. Как видно из временной диаграммы на фиг.2, на выходе

и;, равтем больше, чем Как

триггера 22 формируется импульс длительность t которого также висит от величины перемещения, перемещении в этом направлении

I , fo

за- При на выходе триггера 23 формируются импульи:, в

связи с тем, что в момент сигналы на входах триггера имеют

(и- 1 и и; 1).

сы

ut,

уровень 1

Таким образом, при отсутствии перемещений магнитопровода 5 на выходе датчика сигнал имеет уровень О. При перемещении магнитопровода 5 на выходе формируются импульсы (Uj или и), длительность t которых зависит от величины перемеще- . Направление перемещения показывает выходной сигнал триггера 23.

Формула изобретения

Дифференциально-трансформаторный датчик линейных перемещений по авт. св. № 1226016, отличающий- с я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости, в него введены три компаратора, два инвертора, три D-триггера, RS-триггер, элемент ИЛИ

нулевого потенциала, выход первого .чувствительного элемента подключен к первым входам первого и второго компараторов, выход второго чувствительного элемента - к первому входу третьего компаратора, выход источника опорного напряжения - к вторым входам второго и третьего компараторов, шина нулевого потенциала - к второму входу первого компаратора, выход которого через первый одновиб- ратор подключен к входам сброса первого, второго и третьего D-триггеров и входу сброса RS-триггера, выход второго компаратора подключен к синхровходам второго и третьего D-триггеров и через первый инвертор - к входу данных первого D-триггера,

выход которого подключен к входу данных третьего D-триггера и через второй одновибратор - к первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к S-входу RS-триггера, выход

третьего компаратора подключен к син- хровходу первого D-триггера и через второй инвертор - к входу данных второго D-триггера, выход которого через третий одновибратор подключен к

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений объектов. С целью повьпиения помехоустойчивости за счет получения на выходе датчика импульсного сигнала соответствующей длительности в датчик введены компараторы 12,13 и 15, инверторы 14 и 16, D-триггеры 17,18 и 23, одновибраторы 19, 20 и 24, элементы ИЛИ 21, RS-триггер 22, источник 28 опорного напряжения, шина 29 нулевого потенциала. 2 ил. (О СО О) ( 00 ел 1Ч

источник опорного напряжения, шина зо второму входу элемента ИЛИ.

i.U

,.u

Ui

(J .

ul

(

Us Uj

uk

и з

и „

U n

иЧ

k

i u

U4

u; . t

u«,

дс

-LL

J

n

11

JL

ji:

х

ij

JLL.

П

n

JL

-IL

(pueZ

Ojt

LL.

L

eZ

cat

ujt

ojf

a)t

cot

cot

ojt

wt

utt cut

cot

a/t -ait

cvt

cut