Датчик перемещений с частотным выходом

 

ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, содержащий первичный дифференциально-транспортный преобразователь, интегратор, блок сравнения первый вход которого подключен к выходу интегратора, преобразователь напряжения в линейно-изменяющийся ток, подключенный входом к блоку сравнения, выходом - к первичной обмотке первичного дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй конец которой заземлен, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции датчика, интегратор выполнен трехвходовым с инвертирующими первым и вторым входами и неинвертирующим третьим входом, первый вход интегратора подключен к выходу преобразователя напряжения в линейно изменяющийся ток, второй - к одному из концов вторичной обмотки первичного дифференциально-трансформаторного преобразователя , третий - к средней точке вторичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй вход i блока сравнения подключен к второму входу интегратора, второй конец вторичной (О обмотки преобразователя заземлен. ел ел 00 4 to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Н59 G 01 В 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3686574/18-28 ,(22) 30.12.83 (46) 15.05.85. Бюл. № 18 (72) В. А. Алексеев, В. А. Кузменок, А. И. Мартяшин и В. И. Чернецов (71) Пензенский политехнический институт (53) 531.717 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 580437, кл. G 01 В 7/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 746170, кл. G 01 В 7/00, 1978 (прототип). (54) (57) ДАТЧИК ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, содержащий первичный дифференциально-транспортный преобразователь, интегратор, блок сравнения первый вход которого подключен к выходу интегратора, преобразователь напряжения в линейно-изменяющийся ток, подключенный

„Я0„, 1155842 А входом к блоку сравнения, выходом — к первичной обмотке первичного дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй конец которой заземлен, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции датчика, интегратор выполнен трехвходовым с инвертирующими первым и вторым входами и неинвертирующим третьим входом, первый вход интегратора подключен к выходу преобразователя напряжения в линейно изменяющийся ток, второй — к одному из концов вторичной обмотки первичного дифференциально-трансформаторного преобразователя, третий — к средней точке вторичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй вход блока сравнения подключен к второму входу интегратора, второй конец вторичной обмотки преобразователя заземлен.

1155842

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизации измерений и контроля линейных и угловых величин.

Известно устройство для преобразования перемещения в частоту, содержащее первичный трансформаторный преобразователь., блок сравнения, интегратор, преобразователь напряжения в линейно изменяющийся ток (1).

Недостатком устройства является невысокая точность измерения, обусловленная тем, что предъявляются высокие требования к линейности преобразователя напряжения в линейно изменяющийся ток, а также зависимостью результата измерений от дестабилизирующих факторов.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик перемещений с частотным выходом, содержащий первичный дифференциально-транспортный преобразователь, интегратор, блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу интегратора, преобразователь напряжения в линейно изменяющийся ток, подключенный входом к блоку сравнения, выходом — к первичной обмотке первичного дифференциальнотрансформаторного преобразователя, второй конец которой заземлен (2).

Недостатком устройства является сложность конструкции первичного преобразователя, обусловленная наличием компенсационной обмотки, установка которой в некоторых случаях принципиально невозможна.

Кроме того, устройство характеризуется недостаточной точностью измерения вследствие того, что влияние дестабилизирующих факторов на основную и компенсационную обмотки неидентично.

Цель изобретения — повышение точности измерений и упрощение конструкции датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике перемещений, содержащем первичный дифференциально-трансформаторный преобразователь, интегратор, блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу интегратора, преобразователь напряжения в линейно изменяющийся ток, подключенный входом к блоку сравнения, выходом — к первичной обмотке первичного дифференциально-трансформаторного преобразователя, второй конец которой заземлен, интенгратор выполнен трехвходовым с инвертируюшими первым и вторым входами и неинвертируюшим третьим входом, первый вход интегратора подключен к выходу преобразователя напряжения в линейно изменяющийся ток, второй — к одному из концов вторичной обмотки первичного дифферинциально-трансформаторного преобразователя, третий — к средней точке вторичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразо5

Зо

55 вателя, второй вход блока сравнения подключен к второму входу интегратора, второй конец вторичной обмотки преобразователя заземлен.

На чертеже приведена блок-схема датчика.

Датчик содержит дифференциальнотрансформаторный преобразователь 1, включающий первичную и вторичную обмотки, причем последняя состоит из двух последовательно соединенных идентичных обмоток, а вторые концы первичной и вторичной обмоток заземлены; к первому концу первичной обмотки преобразователя 1 первым входом подключен интегратор 2, который вторым входом связан с первым концом вторичной обмотки, третьим — со средней точкой вторичной обмотки. Первый и второй входы интегратора 2 инвертирующие, третий — неинвертирующий. при этом неинвертирующий вход имеет постоянную времени интегрирования, в два раза меньшую, чем инвертирующие входы. К интегратору подключен блок 3 сравнения, второй вход которого связан с вторым входом интегратора 2, а выход через преобразователь 4 напряжения в линейно изменяющийся ток подключен к первичной обмотке преобразователя 1.

Датчик работает следующим образом.

В установившемся режиме на выходе блока 3 сравнения имеется скачкообразно изменяющееся напряжение с определенной амплитудой. Это напряжение преобразуется преобразователем 4 в линейно изменяющийся ток, протекающий через первичную обмотку преобразователя 1. При этом в секциях вторичной обмотки преобразователя 1 наводятся ЭДС, величина которых определяется положением сердечника, а следовательно, величиной измеряемого перемещенияя.

Напряжение с выхода первичной и вторичной обмоток преобразователя 1 подается на соответствующие входы интегратора 2, с выхода которого суммарное напряжение поступает на первый вход блока 3 сравнения. На второй вход блока 3 подается напряжение с вторичной обмотки преобразователя 1. При равенстве напряжений на входе блока 3 сравнения напряжение на входе блока переключается. В дальнейшем процесс периодически повторяется.

В результате на выходе блока 3 сравнения действует напряжение с частотой

1= — — — — ——

1 3 3Ap+Li ф 2)Во (1) где т — постоянная интегрирования;

L< — индуктивность первичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя;

hP — разность взаимных индуктивностей обмоток вторичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя;

1155842

Составитель Ю. Петраковский

Редактор И. Рябченко Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 3124 34 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Р— начальное значение взаимной индукт ивности обмоток вторичной обмотки дифференциально-трансформаторного преобразователя.

Как видно из (1), в функцию преобразования не входит коэффициент преобразования напряжения в линейно изменяющийся ток, следовательно, неидеальности его характеристик не влияют на результат измерения. Кроме того, дестабилизирующие факторы (например температура не влияет на результат измерения. При этом конструкция первичного преобразователя упрощается и не требует наличия компенсационной обмотки.