Преобразователь перемещенийВ АНАлОгОВый СигНАл Советский патент 1981 года по МПК G01B7/06 

t

Изобретение предназначено для преобразования линейных и круговых перемещений в пропорциональное ему напряжение и может быть использовано в системах автоматики для измерения линейных перемещений рабочих органов перемещающихся в герметичных объемах в нефтяной, горнорудной и энергетической промышленности.

Известен дискретный уровнемер, содержащий постоянный магнит, диодную матрицу, герконы, каждый из которых охвачен обмоткой возбуждения, выполненных в виде встречно включенных полуобмоток, два. источника питания и развязывающие диоды ij.

Однако сложность схемы измерения, обусловленная наличием диодной матрицы и обмоток возбуждения, расположенных на каждом из герконов, снижает надежность работы устройства и обуславливает невысокую точность измерения.

Известен датчик угла поворота, содержащий магнитоуправляемые контакты, разделенные на систему точного отсчета и систему грубого отсчета, и делитель напряжения, соединенный с соответствую1цими магнитоуправляемыми контактами t.2.

Недостатком данного устройства является необходимость двух приборов измерения.

Наиболее близким к предлагаемому

по технической сущности является дискретный уровнемер, содержащий ряд герконов младшего и старшего разрядов, расположенных в контролируемом диапазоне на расстоянии друг от друга. Герконы одноименных младших. и каждого старшего разрядов объединены в параллельные группы и разделены на два самостоятельных канала. Герконы шунтируют соответствующие

5 им последовательно соединенные ре зисторы. Воздействукщим элe eнтoм на герконы является постоянный магнит. Информация от младшего и старшего разрядов поступает на два самостоятельных стрелочных прибора 3 .

Недостатком известного устройства является возможность ошибки измерения перемещения при переходе воздействующего элемента ( магнита ) из одной

S группы герконов в другую группу.Например, при перемещении вверх Свперед), когда замкнут только последний геркон первой группы мпадшего разряда, один из стрелочных приборов инди0.,цирует последнюю отсчетную точку младшего разряда, а другой прибор ноль перемещения в старшем разряде. При дальнейшем перемещении вверх(впе ред) на приборах должна синхронно смениться информация, т.е. прибор младшего разряда должен индицировать ноль перемещения, а прибор старшего разряда - первую отсчетную,точку. При движении магнита вниз (назад , при переходе из одной группы герконов в другую показывающий прибор также индицирует ошибку: при замкнутом первом герконе младшего разряда следующим замыкается первый геркон предыдущей группы старшего разряда и прибор индуцирует первую отсчетную точку младшего разряда л отсчетную точку соответствующей груп пы старшего разряда, тогда как прибор должен индицировать только соответствующую точку старшего разряда. Кроме того, наличие двух приборов создает неудобство считывания информации. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь линейных и угл вых перемещений в аналоговый сигнал содержащий магнитоуправляемые контак ты младшего и старшего разрядов, расположенных на определенном рассто янии друг DT друга и объединенных в группы по числу поддиапазонов измерения, резисторы, образующие делител напряжения старшего разряда и делиталь напряжения- младшего разряда,постоянный магнит, размещенный на конт ролируемом объекте, измерительный прибор и источник питания, в него введен управляемый ключ один вывод магнитоуправляемых контактов младших разрядов, кроме последнего в группе подключен через управляемый ключ и плюсовой шине источника питания,другой вывод магнитоуправляемых контак тов младших разрядов, кроме последне го в группе,, соединен с соответствую щей точкой делителя напряжения младшего разряда, одни выводы магнитоуправляемых контактов страшего разря да объединены между собой и подключены к минусовой шине источника питания, другие выводы магнитоуправляемых контактов стариего разряда в ка дой -группе соединены между собой, подключ ены к соответствующей точке делителя напряжения старшего разряда и к одному из выводов последнего ма нитоуправляемого контакта младших разрядов соответствующей группы, а вторые выводы последних магнитоуправ ляемьох конактов в каждой группе млад ших разрядов объединены между собой и подключены к управляющему выводу управляемого ключа, делители напряжения младшего и старшего разрядов соединены- между собой и общей точкой одключены к шине нулевого потенциала сточника питания, один вывод измериельного прибора подключен к одному з резисторов делителя напряжения таршего разряда,а другим выводом одному из резисторов делителя напряжения младшего разряда. На фиг.1 представлена принципиальная схема преобразователя перемещений в аналоговый сигнал} на фиг.2 - характеристика выходного напряжения преобразователя. Рассмотрим работу преобразователя на примере преобразователя линейных перемещений в аналоговый сигнал. Преобразователь содержит источник 1 питания, управляекий ключ 2, три группы магнитоуправляемых контактов (герконов) 3-5 младшего разряда, две группы магнитоуправляемых контактов (герконов) б и 7 старшего разряда, резисторы 8-11, образующие делитель напряжения, подключенный к герконам канала младшего разряда, резисторы 12 и 13, образующие делитель напряжения канала герконов старшего разряда, показывающий прибор 14 и постоянный магнит 15, связанный с контролируемым органом. Контролируемый орган и немагнитная труба, на которой расположены герконы и резисторы, на схеме не показаны. Каждая группа младшего и старшего разрядов содержит по 5 герконов, в принципе количество герконов в группе может быть увеличено или уменьшено в зависимости от дискретности преобразования. При принятом количестве групп и Числе- герконов в группе преобразователь позволяет измерять линейное перемещение контролируемого органа ( магнита в диапазоне 280 мм с дискретностью в 20 мм. Величины сопротивлений резисторов 8-11 выбрайы такими, что при напряжении источника питания в 10 В замыкание любогр геркона в группах младшего разряда увеличивает напряжение, показываемое прибором 14 на 0,2 В, а замыкание любого геркона из числа входящих в группы старшего разряда увеличивает напряжение, показываемое прибором 14 на 1 В. Устройство работает следующим образом. При достижении контролируемым органом (магнит 15 положения, соответствующего замыканию геркона 3 младшего разряда, последний замыкается. По цепи элементов 1 - 2 - 3 - 8 - 9 - 10 - 14 - 12 - 1 проходит ток, показывающий прибор 14 показывает 0,2 В, т.е. первую отсчетную точку или 20 мм перемещения контролируемого органа. Далее контролируемый орган с магнитом 15 достигает геркона 3 (при этом геркон 3 еще не разомкнулся) , который замыкается, и

ток в измерительной цепи увеличивается за счет исключения из цепи тока резистора 8, прибор 14 показывает следующую отсчетную точку,т.е. напряжение 0,4 В или перемещение впе ред () контролируемогЬ органа на 40 мм. При замыкании магнитом геркона Зд прибор 14 показывает 0,8 В или 80 мм перемещения. При даль-нейшем перемещении магнита замыкается геркон Зд , но показания прибора 14 при этом не меняются, так как он с делителем напряжения младшего разярда не связан. В момент включения геркона 6 включается блокирующий элемент 2 и герконы младшего разряда от источника.1 тока отключаются, а цепь тока замыкается через элементы 6 , 13, -14, 11 и 1. Прибор 14 индуцирует при этом напря.жение 1В, соответствующее 100 мм перемещения. Таким образом исключается ошибка в преобразовании при переходе магнита из одной группы герконов в другую.

При дальнейшем перемещении контролируемоего органа с магнитом 15 ввер (вперед) геркон Зд размыкается, но остаются замкнутыми герконы и 6 и управляемый ключ 2 находится во включенном состоянии и блокирует питание герконов младшего разряда, поэтому информация не меняется. При размыкании геркона 3 и движении магнита 15 вверх (вперед) геркон 4 второй группы младшего, разрядауже замкнут, управляемый ключ 2 обесточивается и герконы млада его разряда снова подключаются к источнику 1 питания. Прибор 14 показывает, что контролируемый орган перемещается вверх (вперед) на 120 мм, т.е. напряжение на приборе равно сумме напряжений с двух делителей напряжения делителя, образованного резисторами 8 - 11, и делителя, образованного резисторами 12 и 13. Дальнейшее перемещение контролируемого органа с магнитом 15. вперед вызывает замыкание геркона 42, напряжение с делителя младшего разряда увеличивается на 0,2В, и прибор 14 показывает 140м перемещения, так как все герконы

прдключены к одной и той

же точке делителя напряжения старшег разряда. Аналогично работает устройство на всем диапазоне перемещения контролируемого органа вперед (вверх

При движении контролируемого органа с магнитом 15 вниз (назад)геркон 42 размыкается, и прибор 14 показывает снова 120 мм перемещения. В дальнейшем замыкаются герконы 6 и 3 , блокирующий элемент 2 включается и отключает герконы младшего разряда от источника питания, а прибор показывает 100 мм перемещения. После замыкается геркон 3. , а геркон 6 размыкается, управляемый ключ

2 Обесточивается, и герконы младшего разряда снова подключаются к источнику 1 питания, прибор 14 показывает 80 мм перемещения. Аналогично работает устройство на всем диа, пазоне перемещения контролируемого органа.

Управлякщий ключ 2 может быть вы. полнен на реле фиг.1), а может быть выполнен на одном транзисторе, который закрывается при замыкании

Q первого геркона в каждой группе старшего разряда и последнего в каждой группе герконов младшего разряда. Таким образом, введение в устройство блокиругацего элемента позволяет 5 исключить ошибку преобразования, т.е. повысить точность, а представление информации младшего и старшего разрядов на одном показывающем приборе создает большие удобства в считыва0 НИИ информации и исключает возможность ошибки в считывании.

Кроме того, преобразованный сигнал перемещения с одного прибора удобно передавать в автоматизированную систему управления работой установки, что не позволяет известное устройство .

Формула изобретения

Q Преобразователь перемещений в аналоговый сигнал, содержащий магнитоуправляемые контакты младшего и старшего разрядов, расположенные на определенном расстоянии друг от друга

и объединенные в группы по числу поддиапазонов измерения, резисторы, образуюцие делитель напряжения старшего разряда и делитель напряжения младшего разряда, постоянный магнит на контролируемом объекте, измерительный прибор и источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен управляемый ключ; один вывод магнитоуправляемых контактов

5 младших разрядов,кроме последнего в группе, подключен через управляемый к плюсовой шине источника питания, другой вывод магнитоуправляемых контактов младших разрядов,кроме последQ него в группе, соединен с соответствующей точкой делителя напряжения младшего разряда, одни выводы магнитоуправляемых контактов старшего разряда объединены между собой и подключены к минусовой шине источника ,1итания, другие выводы магнитоуправляемых контактов старшего разряда в каждой группе соединены между собой, подключены к соответствующей точке делителя напряжения старшего разряfi да и к одному из выводов последнего магнитоуправляемого -контакта младших разрядов соответствующей группы, а вторые, выводы последних магнитоуправляемых контактов в каждой группе

5 младших разрядов объединены между собой и подключены к управляющему выводу управляемого ключа, делители напряжения младшего и старшего разрядов соединены между собой и общей точкой подключены к шине нулевого потенциала источника питания, один вывод измерительного.прибора подкл чен к одному из резисторов делителя напряжения старшего разряда, а другим выводом - к одному из резисторов делителя напряжения младшего разряда. Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 434271, кл. G 01 F 23/12, 1972, 2. Авторское свидетельство СССР 399897,кл G 01 С 9/04, 1973. 3. Авторское свидетельство СССР 556337, кл. G 01 F 23/12, 1975 рототип).