Преобразователь линейных перемещений Советский патент 1981 года по МПК G01B7/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

. . . , . Изобретение относится к контрольно-измерительной и счетно-решающей технике и может быть использовано дл измерения и регистрации перемещений с высокой степенью точности при повышенньк температурах. По основному авт. -св. №460438 известен преобразователь линейных перемещений, содержащий секции-, обмотки возбуждения, два элемента Холла и магнитопровод в виде двух идентичных .симметрично расположенных С-Образных частей с удлинённы полюсами, охватывающими ферромагнитную пластину, образукидую с равномерные воздушные зазоры, в которых размевдены два подвижных фёрромагяитHtaat стержня 1.. . .: Недостатком известного устройства является низкая точность измерения при повышенных температурах. Это обу словлено изменением активного сонротивления обмотки возбуждения, магнят ной проницаемости материала мапттопрсдаода и параметров элементов Холла nim изменении температуры окружакндей среды. Цель изобретения - повышение точности измерений при изменении температуры. Поставленная цель достигаетеч тем, что преобразователь снабжен двумя дополнительными элементами Холла,. соединенными согласно и установленНБми рядом с основными элементами Холла в отверстиях магнитопровода и схемой автоматической регулировки усиления, которая входом соединена с потенциальными клеммами дополнительных элементов Холла, а выходом - с токовыми клеммами всех элементов Холла. Кроме того, схема автоматичесзкой регулировки усиления выполнена в виде соединенных последовательно демодулятора, интегратора, оптической пары светодасод-фоторезистор и операционного усилителя. На фиг. 1 изображен преобразователь линейных перемещений, общий вид; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема преобразователя. Преобразователь состоит из магнитопровода 1, элементов 2, 3, 4 и 5 Холла, размещенных в зазоре магнитной системы,, причем выходные ЭДС элементов 2 и 3 Холла включены всречно, а 4 и 5 - согласно, секций 6 и 7 обмотки возбуждения, сосредоточенных иа основаниях магнитопровода.

феррсмагнитйой пластины 8, расподо- женной между,стержнябш магнитопро ода 1, подвижного ферромагниткого ciep«йя §, кинемд ически связанного q .объектом, и подвижного ферромагнитного сте{якня 10, идентичного стержню 9, и обработки сигнала, вклшааЩ&И демодулятор II, н«тегратор 12, сйетодйод 13, фЬтореэиотор 14 и операционный усилитель 15, Вход демодулятора 11 связан с дЬполнительнш4и элементами 4 и 5 Холла, а выход подключен к инве{ Фируюг1(ему входу интегратора 12, К вьшоду инт егратсфа 12 подключен катод светсйиоДа Д.З, аноД которого соединен с обаде: имной, Свётоднод 13 оптич;ескй связан с фбторезистором 14, включенньм между выходом я Инвертирующгал входсм операционного усилителя 15, а вшод последнего связан с ТОКОВ1ЛШ клеммами элементов 2, 3, 4 и 5 Холла.

Преобразователь работает следующим образом.

Секции б и 7 обмотки возбуждения питаются переменным, током. Магнитнье потоки, создаваемые зтиьм обмотками, згашкаются по замкнутым.контурам через магнитопрОвод 1, подвижные стержни -9 и 10 и эл«центы 2, 3,4. и 5 Холла, , - , ,

ЭДС на выходе элемента Холла

, Где К - коэффициент пропоВДионально- - сти , . , .

X - ток питания элемента Холла; В - индукция магнитного потока,

пронизывгиоедего злемент Холла При перекёщении подвижиого стержня 9,кинед4атически связанного с объектом, влево индукция магнитного потока,. 1фонизьюа1ощая элементы 2 и 4, увеличивается, д индукция магнитного потока, пронизьюающая элементы 3 и 5 ткеньшается. При этом ЭДС на выходе злементов 2 и 4. увеличивается , а на выходе элементов 3,и 5 уменьшается. Ввиду встречногЬ включения сумтриая ЭДС злементсж 2 и 3 линейно зависит от пере ю1кения подвижного сте|и1сня 9. Так как элемента 4 и 5 согласно, то суммарная ЭДС не зависит от перемещений подвижного стержня 9..

Для регулировки нулевого сигнала необхОднмо перемесаать ртержень 10 в (про.тивоположную сторону от перемеадегния стержня 9. ЭДС на выходе элемента 2 и 3, возникающая от перемеце;ния стержня 9, коот1енсирует ЭДС, возникающую от перемещения стержня 10. При любом положении стержня 9, г перемещая стержень 10, можно добнть. ся нулевого суммарного сигнала на выходе элементов 2 и 3 Холла.

При изменений температуры окружаюпрй среды, вследствие изменения акймвного сопротивления обмотки возбуждения, магнитной проницаемости магЙ топровода, параметров элементов 2,3, 4 и 5 Холла изменяется выходная суммарная ЭДС элементов 2 и 3 как от перемеЕс;ения, так и от температуры.

Евиду согласного включения, суммарная ЭДС на аыходе дополнительных элементов 4 и 5 изменяется в функции

температуры. Напряжение через демодулятор 11 подается на инвертирующий вход интегратора 12 и сравнивается с опорным напряжением Uon, подаваемым на неинвертирующий вход интегратора 12. Разность подаваемого напряжения и опорного интегрируется и изменяет, посредством овязи-через све тодиод 13 и фоторезистор 14, коэффициент передачи операционного усилителя 15, т.е. изменяет токи питания, элементов 2,3, 4 и 5 Холла. Этим самьвл поддерживается стабильной фуНйг ция преобразования в широком диапазоне температур (от -60 до )

с погрешостыо не более 1% на 100°С.

Высокая ст абИЛьность работы преобразователя в широком диапазоне температур, дае возможность лспользовать предлагаемый преобразователь в качестве элемента системы автоматического регулирования.

Фо{Я4уяа изобретения

, на в виде соединен(Н9ВС пОсАеживательно ;1: модулятора, 1Шт«г 9Т а, оптической пвры саетОДиоя Фбтореэис сф и операционного усилителя. . Иегоч«ш(и и«фсз Ш1«и хинятые 8о жнимамие при sKciteptitse 1. смшетея| с7во СССР в 4604Э8, «я S 01 D 5/2Ф, 1975 {i4 oТОТЙП).

ge.

Ь

S

:p cf

5«

/5

у

к

.

Фиг.2