Задатчик микроперемещений Советский патент 1989 года по МПК G05D3/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться в качестве управляемого отсчетного механизма микроперемещений при аттестации и поверке средств измерений, а также в качестве исполнительного механизма высокоточных перемещений в системах автоматического управления.

Цель изобретения - повышение точности, разрешающей способности и расширение статического и динамического диапазонов перемещений задатчика микроперемещений

На фиг. 1 показана конструкция электромеханического исполнительного устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления с усилителем напряжения.

Задатчик микропер емещений содержит электромеханическое исполнительное устройство, которое состоит из корпуса 1, пьезопакета 2, направляющего штока 3, двух обкладок постоянного конденсатора 4, обкладки переменного конденсатора 5, изоляторов 6, переходного элемента (гайки 7, шайбы 8) и крышки 9 корпуса.

Так как транзистор 17 включен по схеме эмиттерного повторителя, ток в цепи 18, 20, 23, 17 и R эугг опре- деляетая отношением где Ugy- J- напряжение на эмиттере

Верхняя торцовая поверхность пьезо- д транзистора 17. При этом балластный

22 и 23 управления, и однополярного источника 24 питания. Пьезопакет 2 подключен между точками соединения регулирующего транзистора и балластного резистора. Задатчик блока управления (не показан) содержит также индикатор 25.

Задатчик микроперемещений работает следующим образом

При подаче н-а первый вход электрического управляющего сигнала положительной полярности на выходе инвертирующего усилителя 14 появляется напряжение отрицательной полярности, в результате чего регулирующий транзистор 16 закрывается, а электронный ключ 21 размыкается. При этом на выходе неинвертирующего усилителя 15 присутствует напряжение положительной полярности, которое включа- . ет электронный ключ 20 посредством схемы управления с гальванической развязкой на оптоэлектронной паре.

Так как транзистор 17 включен по схеме эмиттерного повторителя, ток в цепи 18, 20, 23, 17 и R эугг опре- деляетая отношением где Ugy- J- напряжение на эмиттере

транзистора 17. При этом балластный

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может использоваться в качестве управляемого отсчетного механизма микроперемещений при аттестации и проверке средств измерений, а также в качестве исполнительного механизма высокоточных перемещений в системах автоматического управления. Цель изобретения - повышение точности, разрешающей способности и расширение статистического и динамического диапазонов перемещений задатчика микроперемещений. Задатчик состоит из корпуса 1, пьезопакета 2, направляющего штока 3, двух обкладок постоянного конденсатора 4, обкладки переменного конденсатора 5, изоляторов 6, переходного элемента (гайки 7, шайбы 8) и крышки 9 корпуса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

пакета неподвижно соединена с внутренней поверхностью фланца корпуса, нижняя торцовая поверхность пьезопакета через переходной элемент неподвижно соединена с- торцовой поверхностью направляющего штока. К верхней фланцевой поверхности корпуса, являющейся базовой поверхностью для отсчета перемещений направляющего штока, прикреплены две обкладки постоянного конденсатора. К нижней фланцевой поверхности направляющего штока прикреплена третья обкладка конденсатора, образующая с двумя другими обкладками переменньш конденсатор. Верхняя фланцевая поверхность направляющего штока является отсчетной. Переходньш элемент представляет собой гайку 7 с жесткими лепестками, имеюцц ми паз и выступ, и шайбу В.

Блок управления состоит из генератора 10 высокой частоты, преобразователя 11 напряжения, согласующего усилителя 12, усилителя 13 напряже- . ния, состоящего из инвертирующего 14

и неинвертирующего 15 усилителей, . регулирующих транзисторов 16 и 17, балластньгх резисторов 18 и 19, элек- тронньк ключей 20 и 21 со схемами

5

0

5

0

5

резистор 18 предназначен для снижения рассеиваемой мощности на регулирующем транзисторе. Протекающий ток заряжает емкость пьезопакета 2, вы- зывай нарастание напряжения на пьезо- пакете, и, как следствие этого, изменение его размера. При изменении размера пьезопакета происходит перемещение выступов лепестков гайки 7, вызывающее упругий изгиб концов жестких лепестков относительно паза лепестков. Перемещение концов лепестков, усиленное по отношению к удлинению пьезопакета, вызывает перемещение шайбы 8 и связанного с ней перемещения направляющего штока 3 (при увеличении размера пьезопакета- вниз, а при уменьшении размера - вверх). Вместе со щтоком перемещаются обкладки переменного конденсатора 5.

На преобразователе 11 напряжения происходит сравнение емкостей постоянного и переменного конденсаторов и формируется выходной электрический сигнал, пропорционапьньй перемещению штока. При этом постоянный конденса- тор 4 компенсирует влияние нестабильности внешних факторов (темпера-,

тура, частота генератора и т.п.). Выходной электрический сигнал через согласующий усилитель 12 сравнивается на входе усилителя напряжения с управляющим сигналом. По мере рассогласования между задающим сигналом и выходным сигналом с согласующего усилителя -12 происходит пропорциональное уменьшение тока, заряда пье- зопакета. В момент равенства нулю сигнала рассогласования ток заряда становится равным нулю и ключ 20 размыкается. В этом случае обеспечивается высокая линейность преобразова- з конденсатора, торцовая поверхность

ния управляющего сигнала в перемещение отсчетной поверхности фланца с разрешающей способностью до тысячный долей микрометра во всем диапазоне перемещений. Плавное изменение то- 20 чены к входу преобразователя напряка заряда обеспечивает отсутствие импульсной подзарядки пьезопакета с предельным значением тока заряда по сравнению с ключевой схемой усилителя напряжения известного устройства. Это позволяет увеличить напряжение, подаваемое на: пьезопакет, что обеспечивает расширение динамического диапазона практически в два раза. При подаче на первый вход управляющего сигнала отрицательной полярности работает вторая половина схемы усилителя напряжения аналогичным образом, а перемещения фланца направляющего штока происходят в противоположном направлении.

Индикатор 25 показывает величину перемещения на выходе задатчика и служит целям визуального контроля.перемещений.

Формула- изобретения

ружной поверхности фланца корпуса, являющейся базой для отсчета перемещений, через изоляторы установлены две обкладки конденсатора, внутренняя поверхность фланца корпуса соединена неподвижно с первой торцовой поверхностью полого пьезопакета, надетого на втулку корпуса, направляющий шток выполнен в виде вала с фланцем, наружная поверхность фланца штока является отсчетной, а на внутренней поверхности фланца штока через изолятор установлена третья обкладка

направляющего штока жестко соединена через переходной элемент с второй торцовой поверхностью пьезопакета, при - чем две обкладки конденсатора подклю5

0

5

0

0

5

жения, а третья - к выходу генератора высокой частоты, вход усилителя напряжения соединен с выходом согла- сующегося усилителя и с выходом задатчика блока управления.

и шайбы, гайка закреплена на втулке корпуса с обеспечением контакта выступа лепестков с пьезопакетом, концы лепестков жестко связаны через шайбу с торцовой поверхностью направляющего штока, причем паз лепестков, обеспечивающий упругий изгиб конца лепестка относительно гайки, смещен относительно выступа лепестка к оси гайки.

:регулирующего транзистора первой цепи объединен с входом схемы управле;ПИЯ электронным ключом второй цепи

Составитель Л.Цаллагова Редактор Н,Тупица Техред и.Верес Корректор О.Ципле

Заказ 6078/47

Тираж 788

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

и подключен к выходу инвертирующего усилителя, вход регулирующего транзистора второй цепи объединен с входом схемы управления электронным ключом первой цепи и подключен к выходу неинвертирующего усилителя.

Фиг.г

Подписное