Устройство для измерения перемещений Советский патент 1982 года по МПК G01B7/00 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и регу- , лирования в качестве преобразователя неэлектрических величин положения обТ1екта в электрический сигнал.

Известно устройство для измерения перемещенийj содержащее генератор разнополярных импульсов , libiполненный на операционном усилителе, дифференциальный преобразователь и электронные ключи fVl

Недостатком этого устройства является низкая точность преобразования перемещения в электрический си1- нал, вследствие нелинейного заряда конденсаторов дифференциального преобразователя и взаимного влияния ключей в моменты коммутации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее дифференциальный первичный преобразователь, ключи,

включенные параллельно плечам дифференциального преобразователя, операционный усилитель, выход которого соединен с управляющими входами ключей, потенциометр, включенный на выходе операционного усилителя, подвижный контакт которого прдключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, двухполярный ограничитель напряжения, подключен10ный к вь1ходу операционного усилителя, и сглаживающий фильтр, подключенный к выходу ограничителя 2.

Недостатком этого устройства является низкая точность вследствие

ts нелинейности преобразования механического пере;мещения в электрический сигнал, обусловленный экспоненциальным характером тока заряда конденсаторов дифференциального пре20образователя и влиянием процессов коммутации ключей на заряд емкостей дифференциального преобразователя в моменты коммутации. 3 Цель изобретения - повышение точности измерения перемещений. Поставленная цель достигается, те что устройство снабжено двухполярным источником тока, включенным меж ду инвертирующим входом усилителя и выходом ограничителя, и двумя отсекающими диодами, включенными между выходами плеч дифференциального первичного преобразователя и инвертирующим входом усилителя. На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения перемещений. Устройство содержит операционный усилитель 1, дифференциальный первичный преобразователь 2 с конденсаторами 3 и i в плечах, ключи 5 и 6, включенные параллельно конденсаторам 3 и i преобразователя 2, отсекающие диоды 7 и 8, сглаживающий фильтр 9, двухполярный ограничитель 10 напряжения, двухполярный источник 11 тока, включенный между инвертирующим входом операцио ного усилителя 1 и выходом ограничителя 10 напряжения, и потенциомет 12, включенный на выходе операционного усилителя 1. Двухполярный источник 11 тока выполнен, например, на полевом тран зисторе с симметричным каналом сток исток относительно затвора. Двухполярный ограничитель 10 напряжения содержит, например, резистор и двуханодный стабилитрон. Устройство работает следующим образом. В момент времени, когда на выходе операционного усилителя положительное напряжение, ключ 5 открыт, а ключ 6 закрыт, т.е. обкладки конденсатора 3 дифференциального преобразователя 2, параллельно котором включен ключ 5, закорочены и отсекающий диод 7 закрыт, конденсатор 3 дифференциального преобразователя 2 отключен от инвертирующего входа операционного усилителя 1. Конденсатор i дифференциального преобразователя 2 заряжается стабилизированным током, протекающим через отсекающий диод 8 и двухполярный источник 11 тока, подключен ный к выходу двухполярного ограничителя 10 напряжения. В качестве электронных ключей могут быть приме нены полевые транзисторы разного типа проводимости. 34 Напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 1 линейно стремится к потенциалу выходного напряжения двухполярного ограничителя 10 напряжения с постоянной времени, определяемой емкостью конденсатора k дифференциального преобразователя 2 и величиной тока заряда емкости, задаваемой двухполярным источником 11 тока. Когда оно станет равным напряжению на неинвертирующем операционного усилителя 1, величина которого задается потенциометром 12, выходное напряжение операционного усилителя 1 скамком меняется на отрицательное: При этом ключ 5 закрывается, а ключ 6 открывается, обкладки конденсатора k дифференциального преобразователя 2 закорачиваются, диод 8 отключает конденсатор Ц от инвертирующего входа операционного усилителя 1. Конденсатор 3 начинает линейно заряжаться до отрицательного потенциала на выходе ограничителя Ю напряжения через отсекающий диод 7 и двухполярный источник 11 тока с постоянной времени, определяемой величиной емкости этого конденсатора и величиной тока заряда емкости, задаваемой двухполярным источни ком 11 тока. Когда отрицательное напряжение на конденсаторе 3 дифференциального преобразователя 2 и на инвертирующем входе усилителя 1 становится равным напряжению на неинвертирующем входе, выходное напряжение вновь скачком меняет знак и становится положительным. Ключ 6 закрывается, ключ 5 открывается, шунтируя конденсатор 3 и разряжая его до нулевого потенциала. Напряжение на конденсаторе k вновь возрастает,стремясь к потенциалу напряжения на выходе ограничителя 10 напряжения. Описанные процессы повторяются, происходит генерация разнополярных импульсов. При этом длительность по ложительнь1х импульсов пропорциональ на величине емкости конденсатора k. а длительность отрицательных импульсов - величине емкости конденсатора 3 дифференциального преобра зователя 2. При постоянстве амплитуд положи тельных и отрицательных импульсов, что обеспечивается применением на