Преобразователь давления Советский патент 1977 года по МПК G01L9/12 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относятся к приборостроению, в частности к датчикам давления.

Известны емкостные датчики давления, у которых преобразование перемещения упругого чувствительного элемента, воспринимающего давление, производится с помощью дифференциального конденсатора 1 ..

Недостатком известных схем преобразования емкости в постоянный ток является их малая чувствительность. Причиной низкой чувствителькости преобразования является наличие в схеме сопротивлений, включаемых последовательно с сопротивлением, на котором формируется сигнал, пропорщ1ональньш разности токов разряда конденсаторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является емкостной дифференциальный датчик, в котором для повышения чувствительности в схему вводятся индуктивности, настраиваемые в резона 1с с емкостями дифферешшального конденсатора 2. Недостатком устройств с резонансными контурами является увеличею е погрешности из-за нестабилъностей индуктивностей и частоты напряжения штания схемы.

Цель изобретения - увеличение чувствительности и повыщение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь давления, содержащий упругий чувствительный элемент, дифференциальный конденсатор, подвижный электрод которого жестко связан с чувствительным электродом, источник переменного тока и схему измерения емкостей дифференциального конденсатора, снабжен трансформатором с двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного тока, резистором и четырьмя диодами, которые соединены между собой последовательно разноименными концами, образуя кольцевую схему, к двум диашнально противоположным точкам которой подсоединен резистор, а к двум другим разнополярные концы вторичных обмоток трансформатора, подключенных друшми концами к неподвижным электродам дифферешшального конденсатора, подвижный электрод которого соединен с одним концом резистора, установленного в диагонале кольцевой схемы.

На чертеже приведена принпшшальная схема предлагаемого устройсгиа. Уст1-хм1ство содержит упругий чувствительньп : лемен1 1, преобразующий

дайледае в перемеидеш1е, дифференциальньш конденсатор 2, соетояцшй ш №уи неподвижных элекTpojopB 3 ц4 йЦодвижного электрода 5. Подвижный электрод S жестко связан с упругим чувствительныад элементом 1, через который он электрически соед5шан с корпусом 6. Неподвижные электроды установлены на изоляторах 7 и 8 и электрически соещняются с гермовьтодами 9 и 10. Преобразовг1 едь содержит источник переменного тока И выCQi QH частоты, трансформатор 12, который имеет щ§ :йторичные обмотки с одинаковым числом витfEoa. Первичная обмотка трансформатора соединена е ИСТОЧНИКОМ переменного тока 11. Схема преобразователя содеряшт четыре диода 13 - 16, которые соед1шяются между собой последовательно разноHMefffliiMH концами, образуя кольцевую схему. Резистор 17 включен между диагонально противоПОЛО5КНЫМИ точками диодной кольцевой схемы.

Вторичные обмотки трансформатора 12 подключены разнополярными кондамн к диодной кольцевой схеме и неподви5кным электродом 3 и 4 конденсатора.

Подвижны электрод дифференциального конденсатора соединен с одним концом резистора 17, установленным в диагонали, кольцевой диодной схемы. Неподвижные электроды 3 и 4 и подвижный электрод 5 образуют переменные конденсаторы 18 и 19.На схеме обозначено:

Ci-С2 - емкости конденсаторов 18 и 19

Ui и Ui - напряжения во вторичных обмотках трансс} орматора 12.

,2 токи заряда соответственно конденсаторов 18 и 19.

Эр VI 3-p,j - токи разряда соответственно ковденсаторов 18 и 19.

UB - выходное напряжение.

Устройство работает следующим образом.

Когда давлеюш, действующие на упругий чувствительный элемент с двух сторон, равны, емкости Ci Ci Со.При изменении давления (Р) упругий чувствительный элемент 1 прогибается и емкости дифференциального конденсатора С и С-2, изменяются на ЛС.

С., первую четверть положительной полуволны напрях ений Ui и Uj конденсаторы 18 и 19 заряжаюся через диоды 13 и 14.

Токи заряда ковденсаторов 18 и 19 (1з, Hijj) протекают через сопротивление 17 в разных нанравле1шях..

При этом выз одное напряжение будет

U.-RH

,.-r,,6 31. 52-lR ja/(Juc) )

Так как ia) и .j , то,приняв U и1росле несложных преобразований, из вьфажения (1) получим

.)

Конденсатор 18 через диоды 15 и 14, а конденсатор 19 через даоды 13 и 16 заряжаться не будут, так как диод 15 заперт отрицатЬльной полярностью напряжения Uj, а дкод 16 - положительной полярностью напряжения U i.

Остальные три четверти периода изменения напряжений DI и Uj ток через RH не протекает. Конденсаторы 18 и 19 практически мгновенно разряжаются через диоды 16 и 15 и сопротивления обмоток трансформатора 12.

Таким образом, величина выходного напряжетш устройства пропорциональна изменению емкостей дифференциального конденсатора и, следовательно, давление имеет одноз1ичную поляр ность.

Формула изобретения

Преобразователь давления, содержащий, упругий чувствительный элемент, дифференциальш.й конденсатор, подвижный электрод которого жестко связан с чувствительным элементом, источник переменного тока и схему измерения емкостей дифференциального конденсатора, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, он снабжен трансформатором с двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которюго подключена к источнику переменного тока, резистором и четырьмя диодами, которые соединены между собой последовательно, разноименными концами, образуя кольцевую схему, к двум диагонально противоположным точкам которой подсоединен резистор, а к двум другим - разнонолярные концы вторичных обмоток трансформатора, подключенных щ)угими концами к неподвижным электродам дифференциального конденсатора подвижный электрод которого соединен с одним концом резистора, установленного в днагонали- кольцевой схемы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Авторское свидетельство СССР № 373657 кл. G01 г 21/26 1915.