Автогенераторный датчик Советский патент 1991 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использованно, например при измерении усилий нажатия контактов, пружин и других элементов при испытаниях различных электрических аппа- ратов.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения гистерезиса и получения линейной зависимости преобразования усилия в электрический сигнал.

На фиг.1 представлена электрическая схема автогенераторного датчика усилий; на фиг. 2 - преобразователь усилий в электрический сигнал; на фиг. 3 - график зависимости преобразования усилия в электрический сигнал.

Автогенераторный, датчик усилий содержит преобразователь 1 усилий в электрический сигнал в виде двух ферромагнитных сердечников 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками и измерительную схему в виде автогенератора, содержащего усилитель 5 на транзисторе 6, Т-образную С-цепь 7, конденсатор 8 в которой переменный, контурную 9 и разделительную 10 ем- кости. В эмиттерную цепь транзистора 5 включен переменный резистор 11. Выходной сигнал, величина которого пропорциональна измеряемому усилию снимается с выхода 12 усилителя 4,

Первичная 3 обмотка преобразователя 1 усилий и подключенная параллельно ей контурная емкость 9 через разделительную емкость 10 соединена с выходом усилителя 5, т.е. с эмиттером транзистора 6. Вторич- ная 4 обмотка через Т-образную RC- цепь 7 подключена к входу усилителя 5 (точка А), т.е. к базе транзистора 6.

Первичная 3 обмотка преобразователя 1 усилий охватывает оба сердечника 2 и имеет несколько дополнительных витков 13 на одном или на обоих сердечниках 2, причем сами сердечники 2 - могут быть расположены относительно друг друга в любом положении или на расстоянии друг от друга. Параметры усилителя 5 выбраны таким образом, что за счет трансформаторной обратной связи выполняются условия самовозбуждения.

Подключение вторичной 4 обмотки преобразователя 1 усилий через Т-образную RC-цепь 7f которая, кроме того, выполняет роль отрицательного сопротивления и наличие переменного конденсатора 8 позволяет регулировать чувствительность датчика, а наличие переменного резистора 11 позволяет регулировать диапазон преобразования усилий в электрический сигнал по амплитуде.

Автогенераторный датчик усилий работает следующим образом.

В исходном состоянии усилитель 5 на транзисторе 6 генерирует напряжение заданной амплитуды и частоты. В зависимости от условий использования датчика, требований к чувствительности, вида характеристики преобразования усилий в электрический сигнал, возможны следующие варианты его работы.

При этом подразумевается, что первичная обмотка 3 преобразователя 1 усилий охватывает не менее двух ферромагнитных сердечников 2 и кроме того, может иметь несколько дополнительных витков 13 на одном из них или обоих, а сами ферромагнитные сердечники 2 могут быть расположены относительно друг друга в любом положении или на расстоянии друг от друга.

Если преобразуемое в электрический сигнал усилие прикладывается к ферромагнитному сердечнику 2, на котором расположена вторичная обмотка 4, то за счет изменения магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника происходит изменение коэффициента трансформаторной обратной связи таким образом, что амплитуда выходного сигнала на выходе 12 падает(фиг.Зв).

Если преобразуемое в электрический сигнал усилие прикладывается к ферромагнитному сердечнику 2, на котором нет вторичной обмотки 4, то в результате изменения магнитной проницаемости в этом сердечнике, происходит изменение коэффициента трансформаторной обратной связи таким образом, что амплитуда выходного сигнала на выходе 12 растет (фиг. За). Практически линейная зависимость преобразования в этом случае объясняется наличием дополнительных витков 13 вокруг этого сердечника первичной обмотки 3 преобразователя 1 усилий.

Если необходимо получить более высокую чувствительность преобразования усилия в электрический сигнал, вторичная обмотка 4 преобразователя 1 усилий организуется следующим образом. На каждом из ферромагнитных сердечников 2 располагается вторичная обмотка 4, причем количество витков вторичной обмотки на одном из сердечников на 1-2 больше. Обмотки включаются последовательно- встречно, а характер преобразования усилия в выходной электрический сигнал аналогичен рассмотренному в двух предыдущих случаях: при приложении усилия на ферромагнитный сердечн ик, где большее число витков вторичной обмотки убывающий, а при приложении усилия к ферромагнитному сердечнику, где меньшее количество витков вторичной обмотки - возрастающий.

При этом, благодаря наличию в усилителе 5 на транзисторе 6 элементов регулировси-переменного конденсатора 8, переменного резистора 11 имеется возможность в широких пределах регулировать чувствительность датчика усилий, диапазон преобразуемых усилий, использовать его как дифференциальный датчик, поскольку ферромагнитные сердечники могут быть расположены в любом положении относительно друг друга и на

расстоянии друг от друга.

Формула изобретения

Автогенераторный датчик усилий, содержащий преобразователь усилий, выполненный в виде двух ферромагнитных сердечников с первичной и вторичной обмотками, и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности за счет уменьшения гистерезиса и получения линейной зависимости преобразования усилия в электрический сигнал, первичная обмотка, отхватывающая оба ферромагнитных сердечника, имеет дополнительные витки на обоих или на одном сердечнике, а измерительная схема выполнена в виде автогенератора, содержащего усилитель на транзисторе. Т-образную С-цепь, контурную и разделительную емкости, причем первичная обмотка преобразователя усилий и включенная параллельно ей контурная емкость соединены через разделительную емкость с коллектором транзистора, а вторичная обмотка через Т-образную RC-цепь соединена с базой транзистора.

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерения механических усилий. При отсутствии измеряемого усилия, действующего на преобразователь 1 усилий, выполненный в виде двух ферромагнитных сердечников с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, автогенератор, содержащий усилитель 5 на транзисторе 6, T-образную RC-цепь 7, контурную 9 и разделительную 10 емкости, генерирует напряжение заданной амплитуды и частоты, снимаемое с выхода 12. При действии измеряемого усилия на сердечник с вторичной обмоткой 4 за счет изменения магнитной проницаемости сердечника происходит изменение коэффициента трансформаторной обратной связи таким образом, что амплитуда выходного сигнала на выходе 12 автогенератора падает. При действии измеряемого усилия на сердечник без вторичной обмотки 4 напряжение на выходе 12 растет, причем изменение напряжения на выходе 12 пропорционально величине измеряемого усилия. Благодаря наличию в усилителе 5 элементов регулировки - переменного конденсатора 8 и переменного резистора 11 - имеется возможность регулировать чувствительность датчика и диапазон измеряемых усилий. 3 ил.

0,5 W 1,5 2,0 2,5 & 3,5 F,K

ФигЗ