Бесконтактный преобразователь перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения перемещения в станкостроении, робототехнике, точном приборостроении.

Известен бесконтактный преобразователь перемещений, содержащий потенциометр с емкостным токосъемником, генератор и индикатор перемещений.

Однако указанный преобразователь имеет невысокую точность работы вследствие чувствительности к изменению величи- ны емкости между токосъемником и резистивным слоем.

Известен бесконтактный преобразователь перемещений, содержащий два рези- стивных элемента с емкостью между ними, генератор, усилитель, дифференциальный усилитель и сумматор.

В данном преобразователе компенсируется влияние емкости в цепи токосъема на результаты измерения, однако работа возможна с потенциометром определенной конструкции, при этом точность измерений ухудшается из-за влияния входного сопротивления дифференциального усилителя, подключенного к емкости.

Наиболее близким к предлагаемому является бесконтактный преобразователь перемещений, содержащий потенциометр с емкостным токосъемником, подвижный контакт которого подключен к входу, а один из неподвижных - к выходу усилителя и входу компаратора, выход которого подключен к второму неподвижному электроду потенциометра, второму входу сумматора и входу интегратора, выход которого связан с втоС

со

о

00

рым входом сумматора, а выход сумматора - с вторым входом компаратора.

Известный преобразователь генерирует прямоугольные колебания, частота которых пропорциональна измеряемому перемещению. Однако точность работы преобразователя ограничивается помехами, возникающими в схеме вследствие того, что емкость связи потенциометра, подключенная на вход усилителя, придает схеме дифференцирующие свойства, в результате чего усиливаются переменные помехи.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактный преобразователь перемещений, содержащий потенциометри- ческий датчик с емкостным токосъемником, резистор и инвертирующий усилитель, выход которого подключен к неподвижному электроду датчика, емкостный токосъемник которого подключен к входу инвертирующего усилителя, введены генератор, синхронный детектор и фильтр низких частот, при этом выход генератора подключен к первому входу синхронного детектора и через резистор к входу инвертирующего усилителя, выход которого подключен к второму входу синхронного детектора, выход которого подключен к входу фильтра низких частот, выход которого является выходом преобразователя.

Повышение помехоустойчивости измерения перемещений достигается за счет ликвидации влияния переменной помехи путем включения емкости связи не на вход, а в обратную связь усилителя, благодаря чему схема приобретает интегрирующие свойства и подавляет переменные помехи, поступающие на ее вход. Окончательное подавление остаточных помех, прошедших через усилитель, осуществляет фильтр низких частот.

На чертеже показана схема предлагаемого преобразователя.

Бесконтактный потенциометрический преобразователь перемещений содержит потенциометрический датчик 1 с емкостным токосъемником 2 и неподвижным контактом 3, инвертирующий усилитель 4, генератор 5, синхронный детектор 6 и фильтр 7 низких частот. Неподвижный электрод 3 подключен к входу усилителя 4, а емкостный токосъемник 2 - к выходу усилителя 4. Генератор 5 соединен через резистор R с входом усилителя 4 и напрямую подключен к первому входу синхронного детектора 6, второй вход которого соединен с выходом усилителя 4, а выход подключен к фильтру 7 низких частот.

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 5 подает переменный сигнал Ur(t) UrSin ш t через резистор R на вход усилителя 4 и первый вход синхронного детектора 6, Передаточная функция усилителя 4 имеет вид

10

Wv(P);

Rx + 1 R PRC

Следовательно, напряжение на выходе усилителя 4

Uv(t)(t)(t)dt

Ui (t) + ии (t),

где Un(t) - пропорциональная составляющая сигнала;

Un(t) - интегральная составляющая сигнала.

Сигнал на выходе синхронного детекто- pa 6 (блока перемножения) после соответствующих математических преобразований имеет вид

30U«(t) -U 2|r+U 2R

х 2 Rx cos 2 an +

+

2 ш RC

sin 2 a)i.

Сигнал на выходе фильтра 7 низких частот

UBb,x -Ur2Rx/2R

пропорционален величине сопротивления Rx, связанной с перемещением токосъемника 2 потенциометра 1.

Величина емкости С на работу схемы не влияет. Частоту ш выбирают такой, чтобы усилитель 4 не входил в насыщение. Для уменьшения влияния колебаний температуры на работу преобразователя резистор R желательно изготавливать из того же материала, что и резистивный стол потенциометра 1 и обеспечить их тепловой контакт.

Формула изобретения Бесконтактный преобразователь перемещений, содержащий потенциометриче- ский датчик с емкостным токосъемником, резистор и инвертирующий усилитель, выход которого подключен к неподвижному электроду датчика, емкостный токосъемник которого подключен к входу инвертирующего усилителя, отличающийся тем, что,

с целью повышения помехоустойчивости, в него введены генератор, синхронный детектор, фильтр низких частот, выход генератора подключен к первому входу синхронного

тирующего усилителя, выход которого подключен к второму входу синхронного детектора, выход которого подключен к входу фильтра низких частот, выход которого яв

Изобретение относится к машино- и приборостроению и может быть использовано для измерения перемещений в стан- костроении, робототехнике, точном приборостроении. С целью повышения помехоустойчивости измерений в бесконтак- тный преобразователь перемещений, содержащий поте«циометрический датчик с емкостным токосъемником и усилитель, введены генератор, синхронный детектор и фильтр низких частот, неподвижный электрод потенциометрического датчика и емкостный токосъемник подключены соответственно к входу и выходу усилителя, генератор соединен с входом усилителя и одним из входов синхрон-ного детектора, выход усилителя соединен с вторым входом синхронного детектора, выход которого подключен к фильтру низких частот. 1 ил. (Л С

детектора и через резистор к входу инвер- 5 ляется выходом преобразователя.

и,

„ i «xHJ

Utk

-3t