Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01D5/20 G01B7/02 

Изобретенне относится к информационно-измернтельной технике, а именно к устройствам для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал. Известен ряд устройств для преобразования линейных перемещений в электрический сигнал, использующих датчик перемещения, выполненный в виде обмотки .индуктивности, распределенной вдоль одного или двух параллельных стержней П-образного магнптопровода с подвижным безобмоточным якорем 1.

Недостаток данного зстройства - невысокая чувствительность п невозможность ее регулирования.

1аиболее близким к данному техническому решению является преобразователь линейных перемещений, содержащий датчик линейных перемещений с обмоткой индуктивности, подключенный к источнику питания, выполненному по мостовой схеме 2.

Недостаток такого зстройства - также невысокая чувствительность и невозможиость ее рег лирования.

Цель изобретения - повыплеиие чуветвительноети преобразователя и обеспечение возможности ее рег лярования в широких пределах.

Указанная цель достигается тем, что источник иитания выполнен в виде инвертора

с конденсатором п катущкои индуктивности R диагонали моста, причем обмотка индуктивности датчика линейных перемещений вклЕОчена последовательно с конденсатором и катушкой индуктивности инвертора и настроена с в резонанс.

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя линейных леремеИ1ений: на фиг. 2 - график зависимости напряжения L/C на конденсаторе от длины X

10 участка измерительной обмотки индуктив« мости датчика, схватываемой замкнутым ферромагнитным контуром, образованным магн топрО одом и якорем.

Преобразователь содерлшт источник ии15тания, выполненный в виде мостовой схемы автономного последовательного тиристорного инвертора, включающего дроссель /, тиристоры 2. 3,. 4. 5 ъ плечах моста, зашунти20рованиые соответственно диодами 6, 7, 8, 9, ::ключе:п1ые в диагональ моста конденсатор 10 и катущку // индуктивности и соединенную пос,1едовательно с ними измерительную обмотку п ;Лкт;п ности 12 л т иг25ка линейных перемещений. Во вторую .иагональ моста включен конденсатор 13. Датчик перемещений выполнен на П-образном магнитопроводе 14, между стержнями которого расиоложен якорь 15. Параллельно 30 конденсатору 10 включен вольтметр 16.

Устройство работает слелующим образом.

При питании инвертора от источника .постоянного тока и подаче управляющих импульсов на тиристоры 2-5 начинается колебательный процесс в контуре, образованном кондонсатором 10, катугикой индуктивности 11 и обмоткой иидуктивиости 12. При определенном положении сердечника колебательный процесс в контуре достнгает резонаиса, а напряжение на конденсаторе 10 - максимума. При измеиеиии положения сердечника меияется индуктивность измерительиой обмотки 12, следовательно, происходит .и расстройка контура, напряжение на кондеисаторе резко снижается. Коирур, образоваииый конденсаторами 10, 13, -катушкой нидуктивностп // и обмоткой 12, является сложным резонансным контуром III вида. При выборе нараметров контура и частоты управляюндих импульсов в том диапазоне, при котором достигается носледоватсльпый резонанс, напряжение на конденсаторе 10 определяется из условия:

и

Lc

оСУг т ш( L,) -1 VC-Jи - напряжение на входе «ивертора; угловая частота переменного тока;

С -

е.м кость конденсатора 10; индуктивность катушки //;

LIиндуктивность обмотки 12;

1.2 - активное сопротнвление контура. Г -

свою очередь индуктивиость обмотки

/. ,

(2)

е К -постоянный коэффициент; Г, число витков обмотки 12 на единицу длины;

X длина участка измерительной обмотки, охватываемой замкнутым ферромагнитным контуром, образованным магннтоироводом и якорем.

Коэффициент пропорциоиальности К зависит от параметров магнитной цени. Подставляя (2) в (1), будем иметь:

и

CV/-- + j(oL, -L fCioir/V-A-) -- 1 u)Cl(3)

Соотношение (3) характеризует зависимость напряжения на конденсаторе 10 от переме1цеиия якоря.

Перестраивая L-С контур путем изменения емкости 10 и частоты управляющих, имиульсов, можно менять чувствительность преобразователя для одного и того же иоложения якоря 15 (кривые / и 2). Действительно, чувствительность нреобразователя

алUc- QU

(5)

Q

добротность коитура.

1 (Ш wCi dx

Кроме того, возможно локальное увеличение чувствительности на любом из желаемых участков в пределах диапазона перемещения якоря 15 за счет подстройки емкости конденсатора 10 и изменения частоты управляющнх импульсов нри сохраиепии постоянной добротности в резонансных точках (кривые 2, 3). Резонансная угловая частота контура определится как

-l/)/LC,

Д;1я сохранения заданной добротности Q при изменении положения якоря 15, следовательно, и индуктивности обмотки 12 необходимо изменять емкость конденеатора 10 в соответствии с формулой

,ш Данный преобразователь в сравнении с известными Имеет более высокую чувствительность но всему диапазону перемещений, а также позволяет пропзводить локальное ее регулнрованне на желаемом участке диаГ: а зон а.

Ф о |р м у л а н 3 о б р е т е н и я

Преобразователь линейных перемещений, содержащий датчик линейных перемещений с обмоткой индуктнвноети, подключенный к источнику питания, выполненнолп но мостовой схеме, о т л и ч а ю щ н и е я тем, что, с целью новышення чувствительности преобразователя и обееиечения возможности ее регулнрования в щироких поеделах, источник пптания вынолнен в виде инвертора с конденсатором и катушкой индуктивности в диагонали моста, иричем обмотка индуктивности датчика .лииейных неремещений включена последовательно с конденеатором и катушкой индуктивности инвертора и настроена с ними в резонанс. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:5 1.Авторское свидетельство СССР JVo 143325, кл. G 01 В 7/02, 196|5. 2.Туричин А. М. Электрические измерения неэлект.рических величин. М.-Л., 1966, с. 479-484 (прототип).

ри.г.1