Устройство для измерения линейных перемещений Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 G01D5/22 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть .использовано, в частности для измерения линейных перемещений в различных системах автоматического контроля 5 и регулирования.

Известны устройства для измерения перемещений, содержащие индуктивные или трансформаторные преобразователи перемещения l .О

Недостатком их является невысокая линейность характеристики преобразования.

Наиболее близким техническим решением « изобретению является устройст- 15 во для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный трансформаторный преобразователь перемещения с переменным зазором и сопротивление нагрузки 2 .20

$ первичной обмотке преобразователя подк.гаочен источник питания переменного тока. Принцип действия устройства основан на изменении величины ЭДС, индуктируемой во вторичных об- 25 мотках преобразователя при перемещениях его подвижной части, связываемой с контролируемым объектом, относительно неподвижной части, т.е. при изменении сопротивления воздушного 30

зазора, отделяющего подвижную и неподвижную части преобразователя.

Недостатком известного устройства является нелинейность его выходной характеристики, а также невысокая чувствительность.

Целью изобретения является повышение чувствительности и линейности выходной характеристики.

Для достижения цели известное устройство снабжено двумя транзисторами, вторичные обмотки трансформаторного преобразователя подключены к эмиттер-коллекторным переходс1М этих транзисторов, сопротивление нагрузки включено между их эмиттерными. электродами, а базовый электрод каждого транзистора присоединен через резистор к эмиттерному электроду другог- транзистора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие изменение напряжения на сопротивлении нагрузки f(t), изменение падения напряжения , f(t) на эмиттер-коллекторном переходе одного из транзисторов и изменение падения напряжения UsBTi f(t) на эмиттер-базовом переходе того же транзистора

(кривые а, Ь, с соответствуют сг, О, d -cTrj и (Гд - max)-, на . 3 приведены выходные характеристики устройства При различных значениях сопротивлений резисторов R и R в базовых цепях транзисторов: кривая 1 - Кд R 0-, кривая 2 - R - Ra.- 0,5 к. , кривая 3 - Я;, - RO. 1,5 к., кривая .

Устройство содержит трансформаторный преобразователь перемещения, первичная обмотка Ыд которого подключена к источнику напряжения Е переменного тока, а вторичные обмотки W, и W - к эмиттер-коллекторным переходам транзисторов Т и Т,. Между эмиттерными электродами этих транзисторов включено сопротивление R нагрузки, а в базовые цепи включены резисторы R и R, с помощью которых регулируется глубина обратной связи между цепью нагрузки и базовой цепью транзисторов.

Устройство работает следующим образом.

В одном -ИЗ крайних положений подвижной части трансформаторного преобразователя перемещений при минимальном воздушномзазоре, например, при d О и максимальном воздушном зазоре f пах (фиг. 1), ЭДС, наводимая в обмотке W -будет максимальная, а ЭДС, наводимая в обмотке W/ будет минимальная. В результате, ток протекающий через сопротивление нагрузки .будет определяться, главным образом, током открытого транзистора Т4 (фиг. 2, кривые а), который в течение одного полупериода питающего напряжения - открыт, а в течение другого полупериода - закрыт. При этом открыт транзистор Т,, но его ток мсш. Таким образом, при указанном положении подвижной части ток в сопротивлении .R нагрузки будет протекать от точки А к точке В, создавая на этом сопротивлении падение напряжения U| .одного знака.

В другом крайнем положении подвижной части трансформаторного преобразователя перемещений, а именно, при S-i max и сГ О ЭДС, наводимая в Обмотке W,j преобразователя, оказывается минимальной, а ЭДС, наводимая в обмотке W - максимальной. В результате, ток в сопротивлении R j нагрузки будет определяться, в основlioM, током открытого транзистора Т,, протекает в течение соответствующего полупериода питающего напряжения от точки В к точке А, создавая на нем падение напряжения U RH другого знака (фиг. 2, кривые с). Очевидно, что.ток, протекающий в периоды открытого состояния транзистора Ti мал и не оказывает, практически, влияния на результирующее падение напряжения на сопротивлении нагрузки.

В среднем положении, т.е. при равенстве воздушных зазоров cS

1,

ЭДС, наводимые в обмотках i 1л W, равны и токи, протекающие через сопротивление R нагрузки в соответствующие полупериоды питающего напряжения, также равны, но-направлены в противоположные стороны. В результате, среднее значение тока в сопротивлении RH нагрузки, а, следовательно, и Ug О (фиг. 2, кривые Ь).

При изменении величины сопротивле ния резисторов R и Rj, в базовых цепях транзисторов осуществляется регулирование глубины обратной связи между цепью нагрузки и базовыми цепями этих транзисторов, благодаря чему изменяются угол наклона, определяющий чувствительность, и линейность выходной характеристики устройства (фиг.З). При определенных значениях этих сопротивлений нелинейность выходной характеристики трансформаторного преобразователя может быть полностью

скомпенсирована (фиг. 3, кривая 3).

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный трансформаторный преобразователь перемещения с переменным зазором и сопротивление нагрузки, отличающееся тем, что, с

целью повышения чувствительности и линейности выходной характеристики, устройство снабжено двумя транзисторами, вторичные обмотки трансформаторного преобразователя подключены к

эмиттер-коллекторным переходам этих транзисторов, сопротивление нагрузки включено между их эмиттерными электродами, а базовый электрод каждого транзистора присоединен через резистор к эмиттерному электроду другого транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 340891, кл. G 01 D 5/22, 1972.

2. Агейкин Д.И. и др. Датчики

контроля и регулирования. Справочные материалы, М., Машиностроение, 1965, с. 131 (прототип).