Преобразователь перемещений в скважность импульсов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. Преобразователь перемещений в скважность импульсов позволяет повысить точность преобразования за счет устранения погрещности от нестабильности параметров электронных блоков и логических элементов, входящих в состав устройства. Период выходных импульсов задается частотой генератора импульсов, который может быть выполнен с кварцевой стабилизацией, и не зависит от параметров элементов устройства, что позволяет с больщей точностью преобразовывать выходную информацию в цифровой код. 1 ил. rsD bO СО ел О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 01 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3822821/24-28 (22) 11.12.84 (46) 07.05.86. Бюл. № 17 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Ю, М. Гусев и М. М. Сиразетдинов (53) 621.317.39:531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 464781, кл. G Ol D 5/16, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 1033847, кл. G 01 В 7/00, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В СКВАЖНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной

„„SU„„1229560 А 1 технике и может быть использовано для измерения перемещений. Преобразователь перемещений в скважность импульсов позволяет повысить точность преобразования за счет устранения погрешности от нестабильности параметров электронных блоков и логических элементов, входящих в состав устройства. Период выходных импульсов задается частотой генератора импульсов, который может быть выполнен с кварцевой стабилизацией, и не зависит от параметров элементов устройства, что позволяет с большей точностью преобразовывать выходную информацию в цифровой код. 1 ил.

1229560

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.

Цель изобретения — повышение точности преобразования за счет повышения стабильности длительности выходных импульсов.

На чертеже приведена схема преобразователя перемещений в скважность импульсов.

Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, элемент И 2, элемент ИЛИ 3, первый 4 и второй 5 элементы НЕ, две пары диодно-резисторных цепей, состоящая каждая из основной цепи в виде последовательно соединенных диодов 6 и 7 и резисторов 8 и 9 и дополнительной цепи в виде диодов 10 и 11 и резисторов 12 и 13, дифференциальный емкостный датчик 14, потенциальные электроды которого подключены к точкам соединения диодов 6 и 7 и резисторов 8 и 9, фильтр 15 низких частот, к входу которого подключены свободные выводы резисторов 8, 9, 12 и 13 диодно-резисторных цепей, операционный уилитель 16, инвертирующий вход которого подключен к выходу фильтра 15 низких частот, а неинвертирующий вход соединен с общей шиной, формирователь 17 импульсов с регулируемой длительностью, управляющий вход которого подключен к выходу операционного усилителя 16 выход соединен с вторыми входами элемента И 2 и элемента ИЛИ 3, первые входы которых подключены к выходу генератора 1 импульсов, и делитель 18 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 1 импульсов, а выход соединен с входом формирователя 17 импульсов с регулируемой длительностью.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении источника питания на выходе операционного усилителя 16 устанавливается максимальное напряжение, например положительное. При этом на выходе формирователя 17 импульсов с регулируемой дли тельностью, запускаемого импульсами с выхода делителя 18 частоты импульсов генератора 1, формируются импульсы с минимальной скважностью, т. е. с максимальной длительностью. Во время формирования импульса на выходе формирователя 17 уровень логической «1» устанавливается на выходе элемента ИЛИ 3, а уровень логического

«О» — на выходе второго элемента НЕ 5, причем уровню логической «1» соответствует положительный уровень напряжения, уровню логического «О» — отрицательный уровень напряжения на выходах элементов. На выходах элемента И 2 и первого элемента HE 4 формируются при этом двухполярные прямоугольные импульсы, которые с выхода элемента И 2 подаются на соответствующее плечо, дифференциального емкостного датчика 14 через основную диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 6 и резистора 8, в точке соединения которых формируются импульсы напряжения положительной полярности с длительностью спада, определяемой постоянной времени разряда соответствующего плеча датчика 14. В точке соединения диода 10 и резистора 12 дополнительной цепи формируются прямоугольные импульсы отрицательной полярности. Диоды 7 и 11 второй пары диодно-резисторных цепей заперты под действием приложенных обратных напряжений с вы10 ходов элемента ИЛИ 3 и второго элемента

НЕ 5. Во время паузы между выходными импульсами формирователя 17 уровень логического «О» устанавливается на выходе элемента И 2, а уровень логической «1» — на выходе первого элемента НЕ 4, под действием которых диоды 6 и 10 первой пары диодно-резисторных цепей запираются. На выходах элемента ИЛИ 3 и второго элемента НЕ 5 форми руются двухполярные прямоугольные импульсы, которые с выхода элемента ИЛИ 3 подаются на другое плечо дифференциального емкостного датчика 14 через основную диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 7 и резистора 9. При этом в точке соединения диода 7 и резистора 9 формируются импул ьсы напряжения отрицательной по25 лярности с длительностью спада, определяемой постоянной времени разряда другого плеча датчика 14, а в точке соединения диода 11 и резистора 13 дополнительной цепи — прямоугольные импульсы положительной полярности. На выходе фильтра 15 низких частот формируется напряжение, пропорциональное разности

l.) 15 = 1((В С! — 1 С2) (l) где Б;ь — выходное напряжение фильтра 15 низких частот;

К вЂ” коэффициент пропорциональности; — длительность импульсов на выходе формирователя 17; — длительность паузы между импульсами на выходе формирователя 17;

С и 1 — емкости плеч дифференциального датчика 14.

Через некоторое число периодов колебаний на выходе формирователя 17 схема приходит к устойчивому состоянию, при котором напряжение на выходе операционного усилителя 16 и соответственно длительность

4 импульсов на выходе формирователя 17 уменьшаются до величины, при которой разность напряжений на входах операционного усилителя 16 близка к нулю, т. е.

t„Ci — t„Cg = О. (2)

50 С учетом Ci — — — и С = S еЬ

X d — Х где е — диэлектрическая проницаемость среды; — площадь пластин дифференциального емкостного датчика 14;

Х и d — Х вЂ” расстояние между центральной и крайними пластинами (d суммарное расстояние), выражение (2) принимает вид

1229560

t. Х

t d — Х

Формула изобретения

Составитель В. Николаев

Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

Редактор В. Иванова

Заказ 2223/39

При этом соотношение длительности и паузы на выходе преобразователя линейно зависит от перемещения, а период останется постоян- 5 ным.

1О

Преобразователь перемещений в скважность импульсов, содержащий дифференциальный емкостный датчик, генератор импульсов, элемент И, первый вход которого подключен к выходу генератора, две пары диодно- резисторных цепей, состоящая каждая из основной и дополнительной цепей в виде последовательно соединенных диода и резистора, диод основной цепи первой пары подключен к выходу элемента И, а точки соединения диода и резистора основных цепей каждой пары подключены к соответствующим потенциальным электродам дифференциального емкостного датчика, и фильтр низких частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он снабжен операционным усилителем, инвертируюший вход которого подключен к выходу фильтра низких частот, а неинвертирующий вход соединен с общей шиной, формирователем импульсов с регулируемой длительностью, управляюший вход которого подключен к выходу операционного усилителя, а выход соединен с вторым входом элемента И, делителем частоты, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с входом формирователя импульсов с регулируемой длительностью, элементом ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй вход подключен к выходу формирователя импульсов с регулируемой длительностью, а выход соединен с диодом основной цепи второй пары, первым и вторым элементами

НЕ, входы которых подключены к выходам соответственно элемента И и элемента ИЛИ, выходы соединены с диодами дополнительных цепей соответственно первой и второй пары, а свободные выводы резисторов диодно-резисторных цепей соединены с входом фильтра низких частот,