Преобразователь линейных перемещений в частотноимпульсный сигнал Советский патент 1982 года по МПК G01D5/20 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности, к разделу измерения неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано в. различных устройствах для измерения перемещений.

Известен трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий магнитопровод из трех коаксиальных цилиндров с перемь2чкой между средним и внешним, две крышкидля симметрирования магнитной цепи, обмотку возбуждения, неподвижную измерительную обмотку и подвижную обмотку, замкнутую накоротко, выполняющую роль магнитного экрана, связываемого с подвижным объектом 1.

Недостатком устройства является невысокая точность, а также сложность согласования с импульсными информационно-Измерительными системами.

Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь перемещения в частотно-импульсный сигнал, содержащий цилиндрический магнитопровод с двумя явно выраженными полюсгиди, ПОДВИЖНЫЙ сердечник, установленный- под полюсами маснитопровода, две обмотки и,трансформаторный генератор прямоугольных импульсов, при этом одна из обмоток подключена к обмотке генератора прямоугольных импульсов, а вторая обмотка своими концами соединены с базами, а средний точкой - с эмиттерами транзисторов.генератора 2.

Негдостатком устройства является наличие значительной погрешности преобразования при воздействии дестабилиаирукяцих факторов, например, температуры.

Целью изобретения является повышение точности .преобразований при воздействиидестабилизирующих факторов.

Цель достигается тем, что в преобразователь линейных перемещений в частотно-импульсный сигнал, содержащий цилиндрический магнитопровод с двумя явно выраженными полюсами, под вижный сердечник, установленный под полюсами магнитопровода, обмотку возбуждения и генератор прямоугольных импульсов, дополнительно вводятся две пары тороидальных сердечников с входными и выходными обмотками, второй генераторпрямоугольных импульсов, два преобразователя интервал .времени - напряжение, блок суммирования напряжений, источник опорного

напряжения, интегратор и обмотка коррекции, при этом тороидальные сердечники попарно укреплены на торцах преобразователя между цилиндрическим магнитопроаодом и явно выраженными полюсами, входные обмотки тороидальных сердечников являются обмотками генераторов прямоугольных импульсов, выходные обмотки каждой пары тороидальных сердечников соединены соответственно с входами первого и второго преобразователя интервал времени - напряжение, выходы которых подключены к входам блока суммирования напряжений, выход последнего связан с одним из входов интегратора, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, причем к выходу интегратора подключена обмотка коррекции, а обмотка возбуждения подключена к источнику питания генераторов прямоугольных импульсов.

На фиг. I представлен преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - схемы генераторов прямоугольных импульсов, включающих обмотки тороидальных сердечников.

Магнитопровод представляет собой цилиндр 1, внутренние полюсы 2 и 3 которого с концов соединены с цилиндром 1 тороидальными сердечниками 4,5 и 6,7, соответственно, выполненными из материалов с ППГ. Под полюсами 2 и 3 размещен подвижный сердечник 8.

Полусекдии 9 и 10 образьпот обмотку возбуждения, all и 12 - обмотку коррекции. Обмотки 10-16 (фиг. 2) сердечников 4 и 5 и обмотки 18-21 сердечников б и 7 подключены к генераторам И я 22 прямоугольных импульсов.

Выходные обмотки 23 сердечников 4 и 5 и 24 сердечников б и 7 (фиг.2) сбединены соответственно с входами первого 25 и второго 26 преобразовате лей интервал времени - напряжение (фиг.1).Выходы преобразователей 25 и 26 подключены к входам блока 27 суммирования напряжений.Выходы блока 27,и источника 28 опорного напряжения связаны с входами интегратора 29.К выходу кнтегра тора подкл рчены полусекции 11 и 12обйоткикоррекции.

Устройство работает следующим образом.

Время перемагничивания тороидальных сердечников определяется выражением

Jflll$2 ИГ

т Un где (L - поток насыщения тороидальных

сердечников;

Ф - поток подмагничивания тороидальных сердечников; и„- напряжение питания генератора прямоугольных импульсов;

число витков обмотки, включенной в цепь коллекторов транзисторов генератора. Под действием тока I , протекающего по полусекциям 9 и Ю обмотки возбуждения, создается м.д.с., а соответственно и поток, который подмагничивает тороидальные сердечники.

При среднем положении сердечни,|ка 5 потоки подмагнкчивания ф|Jд и Ф (фиг. 1) равны.

При смещении сердечника 8, например, влево поток увеличивается, а поток Ф,у, уменьшается, при этом длительность импульсов одногоиз генера:торов увеличивается, а другого уменьшается.

Следовательно, длительность импульсов выходного сигнала любого из генераторов 17 или 22 имеет вид t Л 1Ф5-±-КХ

(.1)

и, . пропорциональна перемещению. Однако при изменении, например, температуры окружающей среды в значительных пределах, изменяется длительност шлпульсов выходного сигнала как от перемещения, так и от температуры. Для стабилизации функции преобразования сигналь с выходных обмоток 23 и 24 поступают на входы преобразователей 25 и 26 интерва л времени - напряжение. Преобразованное напряжение, суммируясь в блоке 27, несет информацию о влиянии температуры на функцию преобразования. Это напряжение сравнивается с сигналом источника 28 опорного напряжения. Разность указанных напряжений преобразуется интегратором 29 и изменяет ток подмагничивания в полусекциях 11 и 12 обмотки коррекции.

Таким образом, несмотря на изменение параметров устройства при воздействии дестабилизирующих факторов, устройство обладает стабильным коэффициентом преобразования.

Формула изобретения

Преобразователь линейных перемещений в частотно-импульсный сигнал, содержащий цилиндрический магнитопровод с двумя явно выраженными полюсами , подвижный сердечник, установленный под. полюсами магнитопровода, обмотку возбуждения и генератор прямоугольных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования при воздействии дестабилизирующих факторов, в него дополнительно введены две пары тороидальных сердечников с входными обмотко1ми, второй генератор прямоугольных импульсов, два преобразоватедя интервал времени - напряжение, блок суммирования напряжения, источник опорного напряжения, интегратор и обмотка коррекции/, при этом тороидальные сердечники попарно укреплены на торцах преобразователя между цилиндрическим магнитопроводом и явно аыргикенными полюсами, входные обмотки тороидальных сердечников являются обмотками генераторов прямоугольных импульсов, выходные обмотки каждой пары тороидальных сердечников соединены с входами первого и второго преобразователей интервал времени - напряжение/ выходы которых под ключены к входам блока суммирования напряжений, выхрд последнего связан с одним входом интегратора, другой вход которого соединен с выходом ис« точника опорного напряжения причем к выходу интегратора подключена обмотка коррекции, а обьютка возбуждения подключена к источнику питания генераторов прямоугольных шшульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР 220773, кл. G 08 С 9/04, 1968, 2.Авторское свидетельство СССР 392512, кл. G Об G 7/26, 1971.