Измеритель линейных перемещений Советский патент 1988 года по МПК G01B7/00 

4

со

( СО 00 ГС

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Цель изобретения -- повышение быст- родействия.

На фиг. 1 приведена блок-схема измерителя; на фиг, 2 - временная диаграмма его работы.

Измеритель содержит патенциометри- ческий датчик , усилитель 2, блок 3. выборки-хранения, Суммирующий усилитель 4, аналоговый делитель 5, интегратор 6, блоки 7 и 8 выборки-хранения интегратор 9, компаратор 10, одновибраторы - 13, ключи 14 и 15, резистор 16 и шину 17 нулевого потенциала.

Выход усилителя 2 подключен к первым входам суммирующего усилителя 4, и блоков 7 и 8 выборки-хранения, выходы которых подключены к входам аналогового делителя 5.

Измеритель работает следующим образом..

При включении питания на выходе компаратора 10 появляется напряжение например положительное

и и,

При этом ключ 2 подсоединяет выход датчика 1 на землю, разряжая ем- .кость связи датчика 1. Через время

Т flt -7- открывается ключ 1, где Т период релаксационных колебаний схемы (ключ 2 при этом закрьшается) и напряжение U, подается на вход потен циометрического датчика 1, на выходе которого (на подвижном электроде) напряжение .отписьтается выражением

Ui

-t/fi

on

Время t необходимо для разряда емкости связи датчика, чтобы переходный процесс в цепи начинался кесл- дый раз при нулевых начальных услови- - ях. Одновременно первый одновибратор 11 вырабатьюает короткие импульсы через время 4t после срабатывания компаратора 10. Эти импульсы управляют работой первого блока 3 выборки-сс хранения, на выходе которого при дли- тельности управляющих импульсов t „ ( « RonС напряжение описывается выражением

7

UKR

R.

Это напряжение подается на вход интегратора 6, постоянная времени ко-; торого выбирается из условия

R,

Это требование не строгое и выполняется один раз при настройке схемы. При этом на интервале времени Т/2 - dt; T/2J

R

(, -/.

На выходе суммирующего усилителя 4 напряжение U, равно

U4 и, . и,.1

и при не зависит от емкости связи.

Таким образом, наличие интегратора 6 позволяет повысить точность измере- ния, значительно снижая погрешность от конечной длительности управляющего импульса.

Напряжение с выхода блока 7 выборки-хранения подается на первьм вход компаратора 10,. на другой вход которого подается напряжение с выхода интегратора 9. Б момент равенства напряжений на его входах

RyUK

R,

и.

9

где

i)j- постоянная времени первого ,

интегратора 9, компаратор 10 срабатывает и его выходное напряжение сменяет полярность, а весь процесс повторяется аналогично, возникают релаксационные колебания, частота которых равна

f

R.

4 С R,

Изменение емкости связи С несет ин- информацшо о перемещениях в направлении j перпендикулярном перемещению, пропорциональному изменению сопротивления Ry. В датчике цилиндрической, формы с подвижным изолированным элект родом типа токопроводящего кольца по изменению С можно судить о смещении

относительно оси или отклонении траек тории движения от прямолинейности. -То же самое возможно и при использовании датчиков с плоскими резистивны- ми элементами и подвижными.электродами типа токопроводящих пластин.

Для определения значения С используются одновибраторы II и 12, блоки 3 и 8 выборки-хранения и аналоговый делитель 5. Одновибратор 11 вырабатывает импульсы, управляющие работой блока 8 выборки-хранения.

Напряжение на его входе описывается выражением

П

Одновибратор 13 управляющих импульсов вырабатывает короткий импульс, отстоящий от импульса второго одно- вибратора 12 на промежуток времени t, который определяется из условия jc

FTT

МйКС

где f максимальная выходная

частота преобразователя. Этот импульс управляет работой блока 3 выборки-хранения, напряжение на выходе которого при длительности управляющего импульса t

описьшается выражением

ЦкК;

Кл

-to/R

оп

Напряжение с вькодов блоков 3 и 8 в ыборки-хранения подаются на входы аналогового делителя 5.

Напряжение на выходе этого блока

и il ,.

ii R.

где К - коэффициент преобразования блока вычисления -отношения напряжений;

5

П

c

0

5

0

5

0

и., - пропорционально изменению емкости С.

Формула изобретения

Измеритель льшейных перемещений, содержащий потенциометрический датчик, усилитель, три блока выборки- хранения, суммирующий усилитель, три одновибратора, аналоговый делитель, два интегратора, компаратор, резистор и шину нулевого потенциала, первый неподвижный электрод потенциометри- ческого датчика подключен к шине нулевого потенциала, которая через резистор подключена к подвижному электроду потенциометрического датчика и входу усилителя, выход которого под- ключен к первым входам суммирующего усилителя и первого и второго блоков выборки-хранения, выходы которых подключены к входам аналогового делителя, выход суммирующего усилителя подключен к первому входу третьего блока выборки-хранения, выход которого подключен к первому входу компаратора -и через первый интегратор подключен к второму входу суммирующего усилителя, выход кo mapaтopa подключен к входам первого, второго и третьего одновибраторов и через второй интегратор к второму входу компаратора, выходы первого и второго одновиб- раторов подключены к вторым входам соответственно первого и второго блоков выборки-хранения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два ключа, а третий одновибратор выполнен с прямым и инверсным выходами, которые подключены к управляющим входам соответственно второго и первого ключей,, выходы которых подключены соответственно к второму неподвижному электроду потенциометрического датчика и шине нулевого потенциала, входы первого и второго ключей подключены соответственно к подв1-1жному электроду потенциометрического датчика и выходу компаратора, выход первого одновибратора подключен к второму входу третьего блока выборки-хранения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. С целью повьшения быстродействия в преобразователь, содержащий потенциомет- рический датчик 1, усилитель 2, блок 3 выборки-хранения, суммирующий уси-- литель 4, аналоговый делрЕтель 5, интегратор б, блоки 7 и 8 выборки-хранения, интегратор 9, компаратор 10, одновибраторы 11-13, резистор 16, ши- .ну 17 нулевого потенциала, введены ключи 14 и 15, а одновибратор 13 выполнен с прямым и инверсным выходами. Введение ключей 14 и 15 позволяет ограничить время переходного процесса на емкости связи потенциометрического датчика, не снижая точности измерения н функциональных возможностей измерительного преобразователя. Ключи 14 и 15 работают так, что в определенные моменты времени один замыкает емкость g связи датчика на шину 17 нулевого потенциала, другой в это же время отключает датчик от источника питания. 2 ил. (Л с