Преобразователь перемещения в длительность импульсов Советский патент 1989 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматиза1;ии измерений и контроля линейных величин.

Цель изобретения - повышение точности за счет исключения погрешности, вызванной активной составляющей сопротивления и индуктивностью обмоток дифференциального трансформаторного датчика перемещений.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, характеризующие его работу.

Преобразоватепь содержит дифференциальный трансформаторный датчик 1, интегратор 2, компаратор 3, преобразователь Л напряжений в линейно изменяющийся ток, ключи 5-9, элемек- ты И 10 и 11, инверторы 12 и 13, генератор 14 импульсов, счетный триггер 15, источник 16 опорного напряжения, шину 17 нулевого потенциала.

иЫна 17 нулевого потенциала через вторичную обмотку дифференциального трансформаторного датчика 1 подключена к информационному входу интегратора 2, выход которого подключен к вхо- 1ду компаратора 3, выход которого под- ключен к управляющему входу интегратора 2 и входу элемента И 10, выход которого является выходом преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

На выходе ключа S формируется последовательность двуполярных прямоугольных импульсов, которые поступаю на вход преобразователя 4 напряжения в линейно изменяияцийся ток, питающий две первичные .обмотки преобразователя 1 . В первой четверти периода следования импульсов на выходе инвертора 12 имеется уровень логической еди ницы, а на выходе злемента И 11 - уровень логического нуля, который открывает ключи 6 и 9, при этом первичные обмотки датчика 1 оказываются включенными согласно.

Напряжение на вторичной обмотке датчика 1 при этом равно U, ()Ки,+ t- (Mjt4M)KU,j ,g , где и,, - напряже ;ие на выходе источ- ника 16 опорного напряжения ;

и - напряжение на вторичной обмотке датчика 1;

К - коэффициент преобразования преобразователя 4 напряжения я линейно изменяющийся ток;

К JJ - взаимная индуктивность между одной из первичных и втричной обмоток при среднем положении стержня; йМ - приращение взаимной индуктивности первичной и вторичной обмоток.

Это напряжение интегрируется интегратором 2, при этом зарядная емкость интегратора заряжается до напряжения

и„

и, То/4 2MoKUi6To

.То.

- период следования напряжени

на выходе ключа 5; - - постоянная времени интегрирования интегратора 2. По окончании первой четверти периода импульсов на выходе элемента И 1 напряжение логической единицы, которое закрывает ключи 6 и 9. Одновременно открываются ключи 7 и 8, при этом вторая первичная обмотка датчика 1 оказывается включенной встречно первой первичной обмотке, а напряжение на вторичной обмотке датчика 1 равно

uj (М + 4М)Ки4б -(Ma+uM)

±2Шки,е.

Это напряжение интегрируется интегратором 2, который уже заряжен до напряжения U. Тогда напряжение на интеграторе имеет величину

и.

24MKU4 Te/4

21Г 1г

(MaKyitIi + ШУд11й.) . 2 21:

- (MO ±ЛМ)..

По окончании второй четверти периода Тд ток на выходе ключа 5 изменит свое направление на противоположное, одновременно с этим размыкаются ключи 7 и 8 и замыкаются ключи 6 и 9. В результате напряжение на вторичной обмотке датчика 1 имеет значение

Ib2J89

и; - (Мо+АМ)(М„-йМ)Ки,/

-2М„Ки,.

5

Это напряжение подается на интегратор 2, на вькоде коюрого уже имеется напряжение и, которое под воздействием и, изменяется

и

Ки ,ь Т,

|| () м.

Компаратор 3 зафиксирует равенство Uj нулю, в момент времени Дс

(М,±йМ) y-if-b- М,;

-|- (М„±йМ)йс,Мо;

/.c,--f4lt -S;).

Таким образом, в течение одного периода TQ оказывается возможным выделение интервала времени iCj, пропорционального изменению взаимной индук1;ии ЬМ датчика 1, непосредственно определяемого положением сер- дечника.

Формула изобретения

Преобразователь перемещения в длительность импульсов, содержащий дифференциальный трансформаторный датчик, интегратор, компаратор, преобразователь напряжения в линейно изменяющийся ток и шину нулевого

потенциала, которая через первую обмотку дифференциального трансформа

5

0

5

0

5 0

5

0

(

торного датчика подютючена к информационному входу интегратора, выход которого подключен к первому входу компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены пять ключей, два элемента И, два инвертора, генератор импульсов, счетный триггер и источник /опорного напряжения, выход которого подключен к информационному входу первого ключа, выход которого через преобразователь напряжения в линейно изменяющийся ток подключен к началу первой дифференциальной обмотки трансформаторного датчика и информацион- ньм входам второго и третьего ключей, выходы которых подключены соответственно к началу и концу второй дифференциальной обмотки трансформаторного датчика, выходы второго и тертье- го ключей подключены к информационным входам соответственно четвертого и пятого ключей, выход четвертого ключа подключен к концу первой дифференциальной обмотки трансформаторного датчика и к шине нулевого потенциала, подключенной к выходу пятого ключа и второму входу компаратора, выход которого подключен к управляющему входу интегратора и первому входу первого элемента И, выход генератора импульсов через счетный триггер подключен к управляющему входу первого ключа, выход счетного триггера подключен к первому входу второго элемента И и через первый инвертор - к второму входу первого элемента И, выход генератора импульсов подключен к второму входу второго элемента И, выход которого подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей.

li

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизации измерений и контроля линейных величин. С целью повышения точности в преобразователь, содержащий дифференциальный трансформаторный датчик 1 перемещений, интегратор 2, компаратор 3, преобразователь 4 напряжения в линейно изменяющийся ток, шину 17 нулевого потенциала, введены ключи 5 - 9, элементы И 10, 11, инверторы 12, 13, генератор 14 импульсов, счетный триггер 15 и источник 16 опорного напряжения. Блок-схема предлагаемого преобразователя позволяет исключить погрешность, вызванную активной составляющей сопротивления и индуктивностью обмоток дифференциального трансформаторного датчика 1 перемещений. 2 ил.

Л

i/2

АЦ| I tY, y,.

и

Ю

r ,