Устройство для преобразования перемещения во временной интервал Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 

4

Si

со 01

Товых схем формируются напряжения, Ьропорциональные вольт-секундной пло- ijtaAH процесса разряда емкостного дат- ijHKa 4, и опорные напряжения, которые 1|1оочередно интегрируются интегратором 12. Формирователь 14 импульсов постоянной длительности, управляющий цепями перезаряда емкостного датчи- а 4 и компенсирующего конденсатора 10, с помощью оптронов 2 и 8 запуска- тся от нуль-органа 13 в момент ра- енства нуля выходного -напряжения ин- jrerpaTOpa 12. Максиальное напряжение интегратора 12, формируемое интегрированием опорного напряжения за время, определяемое длительностью импульса формирователя 14, линейно уменьшается в течение временного интервала, зависящего от величины вольт-секундной площади процесса разряда емкостного датчика 4. Таким образом, произведение временного интервала на вольт-секундную площадь остается постоянным. При этом дли- тельность временного интервала, формируемого на инверсном выходе формирователя, линейно зависит от перемещения. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизации процессов контроля и измерения перемещений. С целью повышения точности преобразования за счет исключения погрешностей, связанных с нестабильностью выходного напряжения и частоты генератора импульсов, опорного напряжения и изменений диэлектрической проницаемости среды, устройство содержит три диодно-резисторные цепи, состоящие из выходных диодных оптронов 2, 8, диода 5, резисторов 3, 6, 9, 11 с подключенными емкостным датчиком 4, опорным 7 и компенсирующим 10 конденсаторами, которые образуют две мосто вые нелинейные схемы. На выходах мос

15

:1

: Изобретение относится к измери- |гельной технике и может быть исполь- :Ьовано для автоматизации процессов (сонтроля и измерения перемещений, i Цель изобретения - повьппение точ- 5 1)юсти за счет исключения погрешнос- , связанных с нестабильностью вы- 5|:одного напряжения и частоты генера- фора 1-1мпульсов, опорного напряжения и изменений диэлектрической проницае- тгюсти среды.

I На чертеже представлена блок-схе- ijia устройства.

; Устройство содержит генератор 1 Импульсов, диодньй оптрон 2, резистор 3j емкостный датчик 4, диод 5, резистор б, опорный конденсатор 7, диодньй оптрон 8, резистор 9, компен- сир тощий конденсатор 10, резистор П, интегратор 12, компаратор 13, форми- рователь 14 импульсов; постоянной длительности, выходную шину 15 и 16 нулевого потенциала.

Выход генератора 1 импульсов через „ диод 5 и выходные диоды оптронов 2 и 8 подключен к резисторам 3, 6, 9 и 11, которые подключены к входам интегратора 12. Вькод интегратора 12 через компаратор 13 подключен к входу формирователя 14 импульсов постоянной длительности.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания на выходе компаратора 13 устанавливается од- 35 но из крайних значений напряжения

20

30

5

5

0

0

той или иной полярности, например положительное. Формирователь 14 импульсов постоянной длительности запускается положительным уровнем напряжения и на его выходах формируются импульсы с длительностью t. Цри этом включается входной диод оптрона 2 и выключается входной диод оптрона 8. Сопротивление перезарядной цепи емкостного датчика 4 шунтируется малым обратным сопротивлением входного диода оптрона 2. При равенстве плеч мостовых схем и соответствующем выборе постоянных времени перезаряда емкостного датчика 4, опорного и компенсирующего конденсаторов 7 и 10, напряжение на выходе мостовой схемы, образованной диодом 5, входным диодом оптрона 8 и резисторами 9 и 11, определяется выражением

Voi ( GO); (1)

где Vfn - максимальное напряжение на

емкостном датчике 4, опорном и компенсирующем конденсаторах 7 и 10, определяемое выходным напряжением генератора 1 импульсов;

f - частота импульсов генератора 1; R - сопротивление перезарядной

цепи;

С - емкость компенсирующего конденсатора 10;

GO емкость опорного конденсатора 7.

Напряжение V на выходе мостовой схемы, образованной входным диодом оптрона 2, диодом 5 и резисторами 3 и 6, определяется выражением

(2)

Х1

,.

Интегратор 12 интегрирует разность напряжений U, и U , ив момент времени tj, напряжение U на его выходе устанавливается равным

Uu -|- (Uo,-Uxn) -| -U fRCK,(3)

где Т - постоянная времени интегрирования. После окончания процесса формирования импульса tp включается входной диод оптрона 8 и выключается входной диод оптрона 2. Сопротивление перезарядной цепи компенсирующего конденсатора 10 шунтируется мальм обратным сопротивлением выходного диода оптрона 8. Напряжение и на выходе мостовой схемы, образованной диодом 5, входным диодом оптрона 8 и резисторами 9 и 11, определяется в этом случае выражением

и

ог

,.

(4)

Напряжение Ujf на выходе мостовой схемы, образованной выходным диодом оптрона 2, диодом 5 и резисторами 3 и 6, определяется выражением

Un,fR (Сх-Со),(5)

.

где Сх емкость датчика 4.

Л

Интегратор 12 интегрирует разность напряжений V и V j в течение времени 15( до момента переключения компаратора 13. Выходное напряжение интегратора 12 линейно уменьшается от уровня иу до нуля, и при переключении компаратора 13 запускается формирователь 14 импульсов постоянной длительности, после чего процесс повторяется. Поэтому, с учетом (3)

А

- -|- Un,fRCK -|- - (Cx - и tx to-||- X. (7)

Длительность временного интервала tjf на вьрсодах формирователя 14 определяется отношением емкостей компенсирующего конденсатора 10 и датчика А, а также длительностью импульса t

и не зависит от нестабильности выходного напряжения и частоты генератора импульсов и изменений диэлектрической проницаемости среды. Формула изобретения

Устройство для преобразования пеQ ремещения во временной интервал, содержащее генератор импульсов, первый диодный оптрон, диод, емкостный датчик, опорньй конденсатор, компенсирующий конденсатор, четыре резистора,

5 формирователь импульсов постоянной длительности, шину нулевого потенциала и выходную шину, выход генератора импульсов подключен к аноду диода и катоду выходного диода первого оптро0 на, анод которого подключен к первому выводу емкостного датчика и через, последовательно соединенные первый, второй, третий и четвертый резисторы к первому выводу компенсирукщего кон5 денсатора, катод диода подключен к первому выводу опорного конденсатора и общему выводу второго и третьего резисторов, вторые выводы емкостного датчика, компенсирующего конденсато0 ра, опорного конденсатора и анод входного диода первого оптрона подключены к шине нулевого потенциала, отличающее ся .тем, что, с целью повышения точности, в него вве- Дены интегратор, второй оптрон, ком- |паратор, обш:ие выводы первого, второ- го и третьего, четвертого резисторов .подключены соответственно к инверсному и прямому выводам интегратора, выQ ход которого подключен к инверсному входу компаратора, выход которого подключен к входу формирователя импульсов постоянной длительности, прямой выход которого подключен к катоду входного диода первого оптрона, инверсный выход формирователя импульсов постоянной длительности подключен к выходной шине и катоду входного диода второго оптрона, анод которого подключен к шине нулевого потенциала, выход генератора импульсов подключен к катоду выходного диода второго оптрона, анод которого подключен к первому выводу компенсирующего конденсатора, прямой вход компаратора

5

0

5

подключен к шине нулевого потенциапа.