Преобразователь перемещения в частоту

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий дифференциальный датчик, последовагельно соединенные операционный усилитель, сумматор, компаратор .и пассивньй делитель. выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также содержащий интегратор, выход которого соединен с одним плечом дифференциального датчика, отличающийс я тем, что, с ц&лъю повьшения чувствительности и точности измерений, в нем дифференциальнойдатчик выполнен индуктивным, сумматор вьшолнен весовым , а второе плечо дифференциальнего датчика соединено с выходом операционного усилителя, средняя точка его - с вторым входом сумматора , вход интегратора соединен с выходом компаратора, а выход - с входом операционного усилителя. оо со Ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3514755/24-10 (22) 25.1 1.82 (46) 23.07.85. Бюл. № 27 (72) В.И. Кулапин, А,И. Иартяшин, И.Н. Фролов, В.М. Коса и М.Г. Анучин (71) Пензенский политехнический институт (53) 621.3 17.39:531 71(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

¹ 772244992244, кл. С 01 В 7/00, 1978, (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

В ЧАСТОТУ, содержащий дифференциальный датчик, последоваТельно соединенные операционный усилитель, сумматор, компаратор и пассивный делитель, „„SU„„> 168797 (51) 4 С 01 В 7/00, С 0 (П 5/22, С 01 F 23/00 выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также содержащий интегратор, выход которого соединен с одним плечом дифференциального датчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, в нем дифференциальн:IH äàò÷èê выполнен индуктивным, сумматор выполнен весовым, а второе плечо дифференциаль- ного датчика соединено с выходом операционного усилителя, средняя точка его — с вторым входом сумматора, вход интегратора соединен с выходом компаратора, а выход — с входом операционного усилителя.

1168797

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения малых перемещений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 5 устройство, содержащее парафазный интегратор, дифференциальный емкостной датчик, усилитель постоянного тока, пассивный делитель напряжения, сумматор и схему сравнения. При этом 10 выход схемы сравнения через делитель напряжения соединен с одним из ее входов и с входом интегратора, выходы которого подключены к обкладкам емкостного датчика вторые обкладки которого соединены с входом пассивного делителя, выход которого соединен с одним входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу интегратора, а выход — к дру- 20 гому входу схемы. сравнения. Частота, вырабатываемая устройством, равна

f=f, +J5f, где d f пропорциональна .изменению емкостей конденсаторов дифференциаль- 5 ного емкостного датчика при перемещении обкладок конденсаторов, à f начальная частота, определяемая конструктивными параметрами устройства(13

Однако известное устройство отли- 40 чается ограниченной крутизной преобразования и, как следствие, недостаточной чувствительностью и точностью.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности Измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем дифференциальный датчик, последовательно сое» диненные операционный усилитель, сумма-40 тор компаратор и пассивный делитель,выход которого соединен с вторым входом

I сумматора, а также содержащем интегратор, выход которого соединен с одним плечом дифференциального датчика,45 дифференциальный датчик выполнен индуктивным, сумматор выполнен весовым, а второе плечо дифференциального датчика соединено с выходом операционного усилителя, средняя точка его — 50 с вторым входом сумматора, вход интегратора соединен с выходом компаратора, а выход — с входом операционного усилителя.

На фиг, 1 и з обр аже на блок-схема 55 предлагаемого устройства; на фиг. 2— эпюры напряжений на отдельных функциональных блоках.

Схема содержит компаратор 1, интегратор 2 с сопротивлением на выходе

P.о, пассивный делитель 3, операционный усилитель 4, дифференциальный индуктивный датчик 5 с сердечником

6 и весовой сумматор 7, осуществляющий интегрирование, Для измерения малых изменений уровня жидкости, например расхода масла в двигателе внутреннего сгорания, устройство может быть снабжено поплавком 8, жестко соединенным с сердечником 6 и находящимся в мерном сосуде

9, омываемом маслом из системы принудительной смазки для стабилизации температуры.

Устройство работает следующим образом.

При включении напряжения питания на выходе компаратора 1 появляется напряжение с амплитудой Vä, которое поступает одновременно на входы интегратора 2 и пассивного делителя

3. Напряжение с послвднего поступает на один из входов компаратора 1 и равно кz Vo и

Ц g

1 1 . 82

На выходе интегратора 2 напряжение в операторной форме имеет вид

VQ

U(p) инТ

P и поступает на вход операционного усилителя 4 и на одно плечо дифференциального датчика, сердечник которого жестко связан с поплавком 8, находящимся в мерном сосуде 9.

С общей точки дифференциального датчика на один из входов весового сумматора 7 поступает напряжение

Våå

0(,p) о т

"4 где

3 4 1

3 4 1 о — передаточная функция дифференциального датчика.

На другой вход весового сумматора 7 с выхода операционного усилителя 4 поступает напряжение ь 1(Р)а, =;. р <Р

1 (Весовой сумматор 7 осуществляет весовое суммировани н интеАктивные сопротивления Р и К плеч дифференциального датчика равны между собой: Кэ-R<=0. Тогда имеем

0 ()8ы < g h а L<

В момент t, когда напряжения, действующие на входах компаратора 1 сравниваются, его выходное напряжение скачкообразно меняет знак на противоположный, и весь процесс повторяется с обратными знаками напряжений. Период генерируемых при этом колебаний определяется следующим выражением

30

5 1168 грирование входных напряжений с общей точки дифференциального датчика и . с выхода операционного усилителя 4 с весовыми коэффициентами соответственно 2 и -1 постоянной времени интегрирования. ь2 °

На отрицательный вход компаратора поступает напряжение, значение которого прямопропорционально разбалансу плеч дифференциального дат- 1О чика и имеет вид

„,„(Р), К(р), К(Р)

8btx P 2 P"", ь1

R-à, U

797

2Я2Ч011о "1 2

Т =

Р 2) "

Так как д1.=kh, где k — коэффициент пропорциональности, а h — изменение уровня масла в мерном сосуде 9, то

2R V R С б"

2 0 о 1 2 (1 2) Частота колебаний . (1 2)

Т 1РЧЯ

2 о 0 1 2

Таким образом, при уменьшении уровня масла в мерном сосуде 9 поплавок 8 опускается на высоту h, в результате чего пропорционально изменяется частота колебаний и оказывается пропорциональной расходу масла.

Таким образом, перемещение сердечника, соответствующее расходу масла, оказывается пропорциональным частоте

У вырабатываемой устройством.

Наряду с высокой чувствительностью и линейностью преобразования предлагаемое устройство обеспечивает независимость выходного сигнала от активных составляющих сопротивлений плеч дифференциального датчика. при условии их равенства.

1168797 0 Suõ

Ж

Я Ц

Составитель А. Курочкин

Техред С.Мигунова

Корректор M.Ðîçìàí

Редактор О. Бугир

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4606/35 Тираж 651

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5