Преобразователь малых перемещений в период электрических колебаний Советский патент 1979 года по МПК G01B7/00 

.Целью изобретения йвляется повышение точности преобразования. Посгавленная цель постигается тем, «iro в тфеобразователь, содержащий дифференциальный усилитель-ограничитель, соединенный через интегратор с одним из своихВХОДОВ, усилитель псютоянного тока, содержащий во входной цепи емкост ный датчик, а в цепи отрицательной обра ной связи опорный конденсатор, введены аналоговый сумматор, компаратор, делитель частоты на два и формирователь прямоугольного напряжения. Причем первый вход сумматора соединен с выходом дифференциального усипителя-ограничителя, выход - с одной из обкладок емкостного датчи1 а, а второй вход - с выходом формирователя прямоугольного напряжения, вход которого через делитель частоты на два связан с выходом компарато ра, первый в;ход компаратора подключен к выходу усилителя постоянного тчжа, а второй - к выходу дифференциального уси лителя-ограничителя, другой вход которо го соединен с выходом усилителя иостоян ного тока;. На чертеже приведена функцйональесая электрическая схема преобразобагвдя. Преобразователь содержит дифференциа;льный усилитель-сяраначигеяь 1, выход которого соединен через интегратор 2 с одййм из своих входов и йеййс эёдЪтвенно с Первым входьм а(яаШИош1чэ сумматора 3. ВторОй -ВХод сумматора нО соединен к выходуформирователя 4 прямоугольного напряжения, а ход - к оянрй из рбкладок емкостного датчика 5, включенн)го во входную цепь усииителя 6 пОСт ШйЙг-о fbgia, OxeaqeiaHdro от Шца«ельной обратной связью onopHbift конденсатор 7. Выход усилителя яостоянного ока соединен параллельно с другим бхбдом усилителя-ограничителя 1 и с первым входом компаратора 8, второй вход которого подключен к нлходу усвнлителя-ограничителя, а выход через дели тель 9 частоты на два связан с входом фОрмироват я 4..-.,-., Преобразователь работает следующим образом. При включений пйтдйия на выходах дпфференцнального усилитвля-ограничит&- 55 ля i и формирователя 4 устанавйивмотся напряжения одного знака (например, полояштельные) с равными амплитудами U иц 17 . При 8ТОМ напряжение на выхода 6 54 интегратора 2 изменяется линейно во времениt/, -u.t/t, гдеТз - постоянная интегрирования интепратора., На выходе аналогового сумматора 3 действует напряжение Uj U при условии, что коэффициенты передачи по его входам К Кг 1/2. Это напряжение подается на одну из обкладок емкостного датчика 5, в результате чего на выходе усилителя 6 постоянного тока действует напряжение l/(,CJ . В момент времени i f , когда напряжения на входах сомпаратора 8 станут равнь, последний срабатывает, перебрасывая делитель 9 частоты на триггере. В результате напряжение на ш тходе формирователя 4 скачкообразно меняет знак на противоположный, вследствие че1го выходное напряжение сумматора 3 станови ся равным нулю и напряжение на выходе уоияителя 6 постоянного- тока определяется выражением 41 ЫМ./ иЪ4ЛЛ . U,U((,y-u(i) Приняв во внимание что . - , .( ,получают .U, -t/(f;C,/C,) Это напряжение сравнивается на входах дифферёнцйальйого усилитёл$(-ограничителя i с выходным напряжением интегратора 2. Для момента равенства справедливо соотношение , -Vi/2T --2U(i-(C), откуда Для установившегося режима перио д колебаний определяется как Т 4 t (1 -Сл/С,) Для емкостного датчика 5 Сх Сн+дС, где С ц - начальная емксють датчика; А С 0,088 Др - изменение емкости при перемещении, .где f,cl - параметры датчика, лР - изменение площади перекрытия пластин датчика. Выбрав Со CHI получают T.52v 3;S2t A, где Дх - линейное перемещение (угол поворота) пластин емкостного датчика относитёЛЬйо друг друга; К - коэффициент пропорциональности, Таким образом реализуется линейная зависимость выходного Периода от изме ряемого перемещения, инвариантная OITHOсительно сопротивления потерь емкостного датчика, что позволяет повысить точность преобразования. рмула изобретения Преобразователь перемещений в период электрических колебаний, соде{ жаший дифференциальный усилитель-ограничитель, соединенный через интегратор с одним из своих входов, усилитель постоянного тока содержащий во входной цег пи емкостный датчик, а в цепи отрицательной обратной связи опорный конденсатор, о т л и чаю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преоб разовання, в него введены аналогоилй сумматор, компаратор, делитель частоты 6 85 на два и формирователь прямоугольного напряжения, причем первый вход сумматора соединен с выходом дифференциального усилителя-ограничителя, выход - с одной из обкладок емкостного датчика, а второй вход - с выходом формирователя прямоугольного напряжения, вход которого через делитель частоты на два связан с выходом компаратора, первый вход которого подключен к ш 1ходу усилителя постоянного тока, а второй - к выходу дифференциального усилителя-ограничителя, другой вход которого соединен с илходом усилителя постоянного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 332326, кл. О 01JD 5/2О, 1972, 2.Авторское свидетельство СССР № 457938, кл. О 01 R 27/00, 1974..