Автогенераторный дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 

CAD

со

vj

о о:

Изобретение относится к измерителной технике и автоматике и может быт использовано в приборостроительной промышленности,

Целью изобретения является повышение температурной стабильности выходных параметров автогенераторного преобразователя перемещений, помехоустойчивости и улучшение условий воз бухщения благодаря стабилизагдии эмиттерных токов транзисторов путем введения в схему четырех операционны усилителей.

На чертеже изображена принципиаль нал схема преобразователя.

Схема содержит дифференциальный трансформатор 1, детектор 2 с фильтром, подключенный к выводам измерительной обмотки дифференциального трансформатора 1, блок 3 питания, выполненный из двух последовательно соединенных источников постоянного напряжения, четыре последовательные цепи 4-7, соединенные попарно парал- лельно. Первая последовательная цепь

4 состоит из резистора 8, эмиттер- коллекторного перехода транзистора 9 прямой проводимости и стабилитрона 10, зашунтированного резистором 11, вторая последовательная цепь 5 - из стабилитрона 12, коллектор-эмиттер- ного перехода транзистора 13 обратно проводимости и резистора 14. Резисто 8 первой и анод стабилитрона 12 вто- рой последовательных цепей соединены и подключены к средней клемме бло.ка 3 питания Катод стабилитрона 10 первой и резистор 14 второй последова- , тельных цепей подключены к отрица- тельной клемме блока 3 питания. Третья последовательная цепь 6 состоит из стабилитрона 15, коллектор- эмиттерного перехода транзистора 16 прямой проводимости и резистора 17, четвертая последовательная цепь 7 - из резистора 18, эмиттер-коллекторного перехода транзистора 19 обрат- ной проводимости и стабилитрона 20, зашунтированного резистором 21. Катод стабилитрона 15 и резистор 18 соединены и подключены к средней клемме блока 3 питания.

Анод стабилитрона 20 и- резистор 1 также соединены и подключены к плюсовой клемме источника 3 питания. Соединены и .коллекторы транзисторов 13 и 16, Обмотка возбуждения дифференциального трансформатора 1 включе

-,

о

5

0 5

0 5 0 j

0

5

на между средней клеммой блока 3 питания и .коллекторами транзисторов 13 И 16, Операционнь е усилители 22-25 соединены своими выходами с базами транзисторов 9,13, 16 и 19 соответственно. Инвертируюпще входы операционных усилителей 22-25 соединены с эми гтерами транзисторов 9, 13, 16 и 19 соответственно. Неинвертирующие входы операционных ус1тителей 22 и 25 соединены и подключены к коллекторам транзисторов 13 и 16. Неинвертирующие входы опера1щонных усилителей 23 и 24 подключены к коллекторам транзисторов 9 и 19 соотве атвенно. Положительные выводы пит ия операционных усилителей 22 и 23 соединены с отрицательными вывод/: ш питания операционных усилителей 24 и 25 и подключены к средней клемме блока 3 питания. Отрицательные выводы питания операционных усилителей 22 и 23 подключены к минусовой клемме блока 3 питания. Положительные выводы питания операционных усилителей 24 и 25 соединены с положительной клеммой блока 3 питания. Диф(|fepeнциaльный трансформатор 1 имеет подвижную часть магнитопровода 26.

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении питания в силу несимметрии пусть начальный ток коллектора транзистора 13 больше коллекторного тока транзистора 16, тогда ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения дифференциального трансформатора, приложенная к входу операционного усилителя 22, увеличивает ток коллектора транзистора 9, этот ток, проходя через резистор 11, попадает на вход операционного усилителя 23 и еще больше увеличивает ток коллектора транзистора 13 (кольцо замкнулось, положительная обратная связь). Процесс лавинообразного нарастания тока коллекторов транзисторов 9 и 13 заканчивается в момент пробоя стабилитронов 10 и 12. В этот момент положительная обратная связь переходит в отрицательную и стабилизирует напряжение на стабилитронах 10 и 12 и токи через них. Причем осуществляется принцип кольцевой стабилизации, а именно: чем стабильнее напряжение на стабил,итроне 12. тем стабильнее ток через стабилитрон 10, тем стабильнее напряжение на нем и стабиль

3

нее ток через стабилитрон 12, а чем стабильнее ток через него, тем стабильнее напряжение на нем (кольцо замкнулось).

Следовательно, в момент подключ е- ния источника питания к устройству ток через стабилитрон 12 устанавливается скачком до стабильной величины, определяемой параметрами стабилитрона 10 и резистора 14, Далее это ток начинает убывать, а через обмотк возбуждения дифференциального трансформатора 1 нарастать. В момент времени, когда ток через обмотку диффе- ренгщального трансформатора 1 становится равным току коллектора транзистора 13, стабилитрон 12 закрывается, что приводит к инверсии ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения дифференциального трансформатора 1, а это в свою очередь, закрьгаает транзисторы 9 и 13 и открывает транзисторы 16 и 19, и процесс перераспределения тока коллектора транзистора 16 между стабилитроном 15 и обмоткой возбуждения дифференциального трансформатора 1 повторяется. Таким образом, к обмотке дифференциального трансформатора приложено напряжение прямоугольной формы стабильной амплитуды и частоты. Причем стабильность амплитуды и частоты сохраняется в широком интервале температур окружающей среды, так как операционные усилители поддерживают токи транзисторов в соответствии с величиной напряжений стабилитронов. Наряду с температурно стабильностью достигается и помехоустойчивость, и улучшаются условия I благодаря оригинальному включению

усилителей.

Формула изобретения

Автогенераторный дифференциально- трансформаторный преобразователь перемещений, содержащий дифференциальный трансформатор с подвижной частью магнитопровода, детектор с фильтром, подключенный к выводам измерительной обмотки дифференциального трансформатора, блок питания, вьтолненный из двух последовательно соединенных источников постоянного напряжения, четыре последовательные цепи, соединенные, попарно параллельно, первая последовательная цепь состоит из резистора, эмиттер-коллекторного пёре0

5

5

0

5

0

5

0

5

хода транзистора прямои проводимости и стабилитрона, шунтированного резистором, вторая последовательная цепь - из стабилитрона, коллектор- эмиттерного перехода транзистора обратной провод11мости и резистора, резистор nepBofi и анод стабилитрона второй последовательных цепей соединены и подключены к средней клемме блока питания, катод стабилитрона первой и резистор второй последовательных цепей подключены к минусовой клемме блока питания, третья последовательная цепь состоит из стабилитрона, коллектор-эмиттерного перехода транзистора прямой проводимости и резистора, четвертая последовательная цепь - из резистора, эмиттер-коллекторного перехода транзистора обратной проводимости и стабилитрона, шунтированного резистором, анод стабилитрона четвертой и резистор третьей последовательных цепей соединены и подключены к плюсовой клемме блока питания, резистор четвертой и катод третьей последовательных цепей соединены и подключены к средней клемме блока питания, коллекторы транзисторов второй и третьей последоват: льных цепей соединены между собой, обмотка возбуждения дифференциального трансформатора включена между средней клеммой блока питания и коллекторами транзисторов второй и третьей последовательных цепей, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения температурной стабильности выходных параметров, помехоустойчивости и улучшения условий возбуждения, в него введены четыре операционных усилителя, выход каждого из которых соединен с собственным инвертир тош м входоь: через база-эмиттерный переход транзистора соответствующей последовательной цепи, неинвертируюш 5е входы операционных усилителей первой и четвертой последовательных цепей соединены и подключены к коллекторам транзисторов второй и третьей последовательных цепей, неинвертирующие входы операционных усилителей второй и третьей последовательных цепей подключены соответственно к коллекторам транзисторов первой и четвертой последовательных цепей, положительные выводы питания . операци.опных усилителей третьей и четвертой последо51397706

вательных цепей подключены к плюсо-тельных цепей подключены к минусовой вой клемме блока питания, отрица-клемме -блока питания, остальные вы- тельные выводы питания операционныхводы питания операционных усилителей под- усилителей первой и второй последова-ключены к средней клемме блока питания .

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может использоваться в машиностроении и приборостроении. Цель изобретения - повышение температурной стабильности вьгходных параметров автогенерат-орно- го преобразователя перемещений, которая достигается благодаря стабилизации эмиттерных токов транзисторов преобразователя. Преобразователь, имеющий четыре последовательные цепи 4-7, состоящие каждая из резистора, транзистора и стабилитрона, снабжен четырьмя усилителями 22-25, которые более чем на порядок уменьшают влияние температуры окружающей среды на вьпсодной параметр, являющийся функцией перемещения подвижной части магнитопровода 26. 1 ил. i СЛ