Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах, в многомерных приборах для контроля взаимного расположения поверхностей, в приборах активного контроля, а также в других технических средствах для преобразования механического перемещения измерительного стержня индуктивных преобразователей в пропорциональное аналоговое напряжение постоянного тока.

Целью изобретения является снижение энергоемкости устройства за счет питания преобразователя короткими импульсами большой скважности и повышение точности

за счет уменьшения относительной not реш- ности изменения напряжения.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 стабилизированного напряжения, один выход которого подключен к средней точке катушек 2 и 3 и точке встречного соединения диодов 4 и 5, а второй - к средней точке емкостного делителя, состоящего из конденсаторов 6 и 7. и к управляющему входу переменного резистора 8, выводы которого соединены с первыми выводами резисторов 9 и 10 Выводы катушек 2 и 3 и входы диодов 4 и 5 соответственно объединены и соединены с

о ел го

00

о о

входами ключей 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с выходами емкостного делителя, вторыми выводами резисторов 9 и 10 и входами дифференциального усилителя 13, выход которого соединен с входом блока 14 индикации. Управляющие входы ключей 11 и 12 объединены и соединены с выходом генератора 15 импульсов. Относительно катушек 2 и 3 перемещается сердечник 16.

Встречное подключение диодов 4 и 5 уменьшает значение скачка напряжения на входах ключей 11 и 12 в момент формирования заднего фронта импульса генератора 15.

Параметры схемы (резисторы 9 и 10, конденсаторы б и 7) подбираются таким образом, чтобы при равенстве зарядных токов напряжения на конденсаторах 6 и 7 были бы близкими к О. В связи с тем, что резисторы 9 я 10 и конденсаторы 6 и 7 реально могут отличаться между собой, в схему введен переменный резистор 8, выравнивающий напряжения на входах дифференциального усилителя 13. При нарушении баланса пре образователя генератор 15 импульсов формирует последовательность импульсов длительностью ти и определенной заданной скважностью. Минимальная длительность импульса соответствует 1 /2 f, где f - частота генератора 15. При необходимости TU может быть увеличина в 2, 4, 8 и т.д. раз подключением соответствующего счетчика на выход генератора 15. Тот или иной режим работы генератора 15 выбирается в зависимости от индуктивности катушек 2 и 3 преобразователя, требуемой его чувствительности, допускаемого значения синфазного напряжения дифференциального усилителя 13 и величины потребляемого тока катушками 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

В момент появления импульса на выходе генератора 15 входная цепь устройства переходит в активный режим: открываются аналоговые ключи 11 и 12 и начинается заряд конденсаторов 6 и 7, а следовательно, и изменение напряжения, приложенного к входам дифференциального усилителя 13. Ток заряда конденсаторов 6 и 7 зависит от индуктивности катушек 2 и 3, которая зависит от положения сердечника 16, соответствующего перемещению. В период между импульсами происходит разряд конденсаторов 6 и 7 в основном через резисторы 9 и 10. Постоянная времени разряда выбирается примерно на порядок больше, чем продолжительность паузы.

При балансе преобразователя, т.е. когда индуктивности обеих его катушек 2 и 3 равны между собой, конденсаторы 6 и 7 заряжаются одинаковыми токами и, следо- вательно, напряжения, поступающие на входы дифференциального усилителя 13 равны между собой; выходное напряжение дифференциального усилителя 13 при этом равно нулю. При нарушении баланса преоб- 0 разователя, т.е. при смещении сердечника 16 от среднего положения, происходит изменение зарядных токов: в одной цепи (например, 2, 11, 6) ток увеличивается, а в другой (3, 12, 7) уменьшается. Это вызывает 5 изменение напряжения на конденсаторах 6 и 7, и на выходе дифференциального усилителя 13 появляется напряжение, пропорциональное линейному перемещению сердечника 16, регистрируемое блоком 14 0 индикации. Полярность выходного напряжения зависит от направления этого перемещения.

Выполнение устройства обеспечивает малое (около 1 мА) потребление тока, созда- 5 ние измерительного средства с энергозави- симым питанием, что позволяет использовать его в различных производственных условиях, в том числе во взрывоопасных зонах. 0

Формула изобретения Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный индуктивный датчик, выходы кото- 5 рого соединены с входами соответственно первого и второго диодов, первый и второй конденсаторы, первые обкладки которых соединены с первыми выводами первого и второго резисторов, вторые выводы кото- 0 рых соединены с выводами переменного ре- зистора, вход управления которого соединен с вторыми обкладками конденсаторов, и устройство индикации, отличающееся тем, что, с целью уменьшения 5 энергопотребления и повышения точности, в него введены первый и второй ключи, генератор импульсов, источник стабильного постоянного напряжения, дифференциальный усилитель, выходы диодов объединены 0 и соединены со средней точкой дифференциального индуктивного датчика и первым выводом источника стабильного постоянного напряжения, второй вывод которого соединен с входом управления переменного 5 резистора, входы первого и второго диодов соответственно соединены с входами первого и второго ключей, управляющие входы которых объединены и соединены с выходом генератора импульсов, а выходы соединены соответственно с первыми

i lit ПерВОГО И Е ОРОГО КГм/ifl ЛТ

n 14 и i рьым и втпоым входами и н

( rv4 у „ | 1 г ЛЯ Ri

i ен г вхо/ jv с т тгч/гтг)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах и приборах для измерения перемещения объектов. Цель изо бретения - уменьшение энергопотребления за счет импульсного питания и повышение точности за счет уменьшения относительной погрешности изменения на пряжения. Это достигается тем. что в устройство, содержащее индуктивный дифференциальный преобразователь, выходы которого соединены с диодами, емкостной и резистивный делители , соединенные параллельно, введены генератор импульсов ис- точник стабильного постоянного напряжения, два ключа и дифференциальный усилитель. При этом входы ключей соединены с выходами датчика, их управляющие входы - с выходом генератора, а их выходы - с выходами делителей и дифференциального усилителя. Один вывод источника соединен с средней точкой преобразователя, а другой - делителей. 1 ил. СО

, L -J