Преобразователь перемещения в код Советский патент 1981 года по МПК H03M1/48 H03M1/06 G01B7/00 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД

Изобретение относится к контроль но-нзмерительной технике и может быть использовано в различшлх устройствах для измерения и регистрации перемещений при повышенных температурах. Известны преобразователи перемещения в код,содержащие дифференциальнотрансформатсфные датчики, вторичные обмотки которых включены между собой последовательно встречно и подключены ко входу усилителя 1 и Г2 . Точность работы таких преобразователей недостаточна. Известен преобразователь перемещения в код, содержапц1й два дифференциально-транс4 орматор1а)1Х датчика с подвижными магнитшши cepдeчIШкa Q{« вторичные обмотки которых включены между собой последовательно-встречно и подключены ко входу усилителя, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу усилитеяя, а выход черет цепочку из последовательно соединенных формирователя импульсов и реверсивного счетчика к одним входам преобразователя код-напряжение, другой вход )ого соединен с выходом генератора синусоидальных колебаний, а выход - с первичной обмоткой второго дифференциально-трансформаторного датчика , первичная обмотка первого дифферешщально-трансформаторного датчика через делитель напряжения соеданена с к 1ходом генератора синусоидальных колебаний з. Недостатком преобразователя является значительная температурная пограиность, обусловленная изменением активного сопротивления обмоточгелх проводов, изменением геометрических .размеров каркасов катушек и т.д. Цель изобретёш1Я - повышение точности нреобразователя при повышен|ных температурах. Указанная щель достигается тем, что в преобразователь перемещения в код, содержащий два дифференциальнотрансформаторных , каждый из 3 которых содержит неподвия&ный марчшто провод, подвижный магнитный сердечник, первичную обмотку и две дополнитЫ1Ьные вторичные обмотки, которые включены меж,цу собой последовательно встречно и подключены ко входу усили теля, пороговый элемент, вход которо го подключен к выходу усилителя, а выходы - ко входам формирователя импульсов, реверсивный счетчик, выходы которого подключены к одним входам преобразователя код-напряжение, друг вход которого соединен с выходом ген ратора синусоидальных колебаний, а в ход - с первичной обмоткой второго дифференциально-трансформаторного да чика, первичная обмотка первого дифференциально-трансформаторного датчи ка через делитель напряжения соедине с выходом генератора синусоидальных колебаний, введены демодулятор,- вычи тающее устройство, источник постоянного напряжения, широтно-импульсный модулятор и четыре элемента И, первы дифференциально-Трансформаторный датчик снабжен двумя дополнительными вторич1рз1ми обмотками, которые соединены последовательно-согласно и подключены ко входу демодулятора, выход которого соединен с одним входом вычитающего устройства, другой вход ко торого соединен с выходом источника постоянного напряжения, выход вычитающего устройства соединен со входо широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с первыми вхо- первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с -.выходом порогового элемента, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с одним из входов четвертого и третьего элементов И , другие которых соединены с выходами формирователя импульсов, вы ходы третьего и четвертого элементов И соединень со входами реверсивного счетчика. I Дополнительной цепью изобретения является уменьшение влияния внешних магнитных полей. Эта цель достигается тем, что неподвижный магнитопровод дифференциально-трансформаторных датчиков вы полнен в. виде тела вращения Э-образной формы, внутри которого размещен подвижный магни тный сердечник, а обмотки расположены внутри и в торцах магнитопровода. 4 На фиг. 1 схематически изображен преобразователь перемещения в код: на фиг. 2 - конструкция дифф|ренциально-трансформаторного датчика. Преобразователь содержит дифференциально-трансформаторные датчики 1 и 2, усилитель 3, пороговый элемент 4, формирователь 5 импульсов, дополнительные вторичные обмотки 6 дифференциально-трансформаторного датчика 1, демодулятор 7, вычитающее устройство 8, источник 9 постоянного опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор 10, элементы И 11, 12, 13 и 14, реверсивный счетчик 15, преобразователь код-напряжение 16, генератор 17 синусоидальныхколебаний и делитель 1 8 апряжения , Неподвижный магнитопровод 19 представляет собой форму тела вращения Э-образной формы. Внутри магнитопровода 19 перемещается подвижный магнитный сердечник 20. Секции первичной обмотки 21, вторичных 22 и дополнительных вторичных 6 обмоток- расположены внутри и в торцах магнитопровода 19. Преобразователь перемеще1шя в код работает следующим образом. На вторичных обмотках датчиков I и 2 индуцируются одинаковые ЭДС,но так как эти обмотки включены последовательно-встречно, на входе усилителя 3 сигнал равен нулю. Когда сердечник датчика 1 смещается от установленного начального положения, между началами вторичных обмоток появляется напряжение. Величина и фаза напряжения зависят от величины и направления смещения сердечника датчика 1. Напряжение рассогласования, усиленное усилителем 3, подается на пороговый элемент 4, а с него - на формирователь импульсов 5 и на одни из входов первого 11 и второго 12 элементов И. В зависимости от знака рассогласования пороговый элемент 4 открывает тот или иной ключ формирователя импульсов 5, и импульсы с его выхода поступают на одни из входов третьего 13 и четвертого 14 элементов И. При изменений температуры окружающей среды возникает погрешность изме- . рения. Дпя введения коррекции используются две дополнительные вторичные обмотки 6 датчика 1, В результате того, что дополнительные вторичные обмотки 6 соединены последовательно-согласно , выходное.напряжение их зависит от температуры .и не зависит от перемещения сердечника. Напряжение с обмоток 6 подается через демодулятор 7 на один из входов вычитающего устройства 8. На другой вход вычитающего устройства. 8 подается ста билизированное напряжение от источника опорного напряжения 9. Разница нап ряжений , несущая информацию об измене нии температуры датчика,поступает на широтно-импульсный модулятор 10, шири на импульсов которого аависит, в конечном счете, от температуры. Этот широтно-модулированный сигнал подается на другие входы первого 11 и второ го 12 .элементов. И. Сигналы с выходов первого 11 и второго 12 элементов И поступают на другие входы третьего 13 и четвертого 14 элементов И и далее поступают на различные входы счетчика 15, т.е. направление счета определяет ся знаком сигнала рассогласования с датчиков 1 и 2. В результате этого счетчик 15 заполняет импулчсы широтно-модулированного сигнала в течение времени, пока открыт пороговый элемент 4. Далее циф ровой код ее счетчика 15 поступает на информационные входы преобразователя 16, на другой вход которого подается синусоидальное напряжение повышенной частоты, вырабатываемое генератором 17. С выхода преобразовател 16 синусоидальное напряжение, соответствующее цифровому коду, поступает на первичную обмотку датчика 2.. На вторичной обмотке этого датчика напряжение изменяется до тех пор, пока не станет равно напряжению во вторичной обмотке датчика 1. При их равенстве цикл работы заканчивается , и при дальнейшем перемещении сердечника измерительного датчика 1 циюг работы повторяется. Таким образом, введение двух допол |нительных вторичных обмоток, демодулятора, вычитакицего устройства, источника постоянного опорного напряжения, широтно-импульсного модулятора и четырех элементов И позволяет расширить температурный диапазон работы датчиков от -60 до 250 С с обеспечением температурной погрешности не более i,5% на 100°С. Выполнение неподвижного магнитопро вода дифференциально-трансформаторных Датчиков в виде тела вращения Э-образной формы повышает помехо-.к щищенность от внешних магниттлх ruujoii. Высокая стабильность работы в широком диапазоне температур и ггомехозаишщенность дают возможность использовать дан№1й преобразователь в качестве элемента системы автоматического регулирования, например, измерения перемещения иглы в топливодозирующей аппаратуре. Формула изобретения 1. Преобразователь перемещения в код, содержащий два дифференциальнотрансформаторных датчика, каждый из которых содержит неподвижный магнитопровод, подвижный магнитный сердечник, первичную обмотку и две вторичные обмотки, которые включены между собой последовательно-встречно и подключены ко входу усилителя, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу усилителя , а выход - ко входам формирователя импульсов, реверсивный счетчик, выходы которого подключены к одним входам преобразователя код-напряжение, другой вход которого соединен с выходом генератора синусоидальных колебаний, а выход с первичной обмоткой второго дифференциально-трансформаторного датчика, первичная обмотка первого дифференциально-трансформаторного датчика через делитель напряжения соединена с выходом генератора синусоидальных колебаний,отличающийс я тем7 что, с целью увеличения точности преобразователя при повьш1енных температурах, в него введены демолулятор, вычитающее устройство, источник постоянного напряжения, широтноимпульсный модулятор и четыре элемента И, первый дифференциально-трансформаторный датчик снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками , которые соединены последовательно-согласно и подключень ко входу демодулятор а, выход которого соединен с одним входом вычитающего- устройства, другой вход которого соединен с выходом источника постоянного напряжения , выход вычитающего устройства соединен со входом ипфотно-импульсного модулятора, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом порогового элемента, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно одним из входом четвертого и третьего элементов И, другие входы которых соединены с вьпсодаМи формирователя импульсо выходы третьего и четвертого Элементов И соединены со входами реверсивного счетчика. 2. Преобразователь п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния внешних маг нит;1шх полей, неподвижный магяитопро вод дифференциапьно-трансфо| мато| яых яатчшЕов выполнен в виде тела В1 ащешш З-образной формы, внутри которог размещен подвижньш магвитный сердеч-8ник, а обмотки расположены внутри и а торцах магнитопровода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Старостин В.А. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы в промьшшенности строительных материалов. М,, Стройиздат, 1973, с. 34-37. 2.Свечарник Д.В. Дистанционные передачи., 1. , Энергия, 1974, с. 35. 3.Авторское свидетельство СССР ff 553643, кл. G 08 С 9/04 , 1975 (прототип} .