Датчик зазора

 

Датчик зазора относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшение стабильности точки срабатывания датчика при воздействии температуры. Датчик, содержит неэкранированную катушку 1 индуктивности с отводом и сердечником 2, на некотором расстоянии от которого находится ферромагнитный объект 3, первый конденсатор 4, детектор 5, усилитель 6, имеющий инвертирующий и неинвертирующий выходы, пару взаимно расстроенных LC-контуров 7, 8, резистор 9, пороговую схему 10 и второй конденс-атор 1 1. При достижении объектом 3 заданного расстояния от сердечника 2 в колебательный контур из катушки 1 и конденсатора 4 вносятся потери за счет наведения вихревых токов. Добротность контура 1, 4 снижается и амплитуда колебаний в нем резко уменьшается, В результате срабатывает пороговая схема . Сущность изобретения заключается в использовании для термокомпенсации частотно-зависимой положительной обратной связи на основе пары взаимно расстроенных LC-контуров. Параметры взаимно расстроенных LC- контуров выбраны так, чтобы при изменении температуры они работали как преобразователь температуры в частоту. 2 ил. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1285

А1 (594 С 01 В 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЗЬ ГОР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3919613/24-28 (22) 24.05.85 (46) 23.01.87. Бюл. g- 3 (72) Ю.Н.Белов, А.Н.Волчанский, Ю.Ф.Лисин, В.В.Пономарев, М.М.Спокойный и А.С.Яковлев (53) 621. 317 . 39: 531. 717 (088. 8). (56) Патент США Ф 3889 1?9, кл. G 01 V 3/08.

Индуктивный датчик приближения металлических предметов. Электроника. /Пер. с англ. т. 49, Ф 2, (476), М.: Мир, 1976. (54) ДАТЧИК ЗАЗОРА (57) Датчик зазора относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение стабильности точки срабатывания датчика при воздействии температуры. Датчик. содержит незкранированную катушку 1 индуктивности с отводом и сердечником 2, на некотором расстоянии от которого находится ферромагнитный объект 3, первый конденсатор 4, детектор.5, усилитель 6, имеющий инвертирующий и неинвертирующий выходы, пару взаимно расстроенных ЬС-контуров 7, 8, резистор 9, пороговую схему 10 и второй конденсатор 11. При достижении объектом 3 заданного расстояния от сердечника 2 в колебательный контур из катушки 1 и конденсатора

4 вносятся потери за счет наведения вихревых токов. Добротность контура

1, 4 снижается и амплитуда колебаний в нем резко уменьшается. В результате срабатывает пороговая схема. Сущность изобретения заключается в использовании для термокомпенсации частотно-зависимой положительной обратной связи на основе пары взаимно расстроенных ЬС-контуров.

Параметры взаимно расстроенных LCконтуров выбраны так, чтобы при изменении температуры они работали как преобразователь температуры в частоту. 2 ил. (2853(5

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величины зазора в различных технических устройствах, в частности в станках с числовым 5 программным управлением (ЧПУ).

Целью изобретения является повышение стабильности точки срабатывания датчика зазора при воздействии температуры путем компенсации темпе- 10 ратурного дрейфа параметров блоков.

На фиг. 1 изображена функциональная схема датчика зазора; на фиг. 2 амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) пары взаимно расстроенных LC15 контуров.

Датчик зазора содержит неэкранированную катушку 1 индуктивности с отводом и сердечником 2, на некотором расстоянии от которого находится ферромагнитный объект 3. Первый конденсатор 4 подключен параллельно катушке 1 индуктивности. Детектор 5 входом соединен с первым выводом катушки индуктивности, а выходом соединен с входом усилителя 6. Пара взаимно расстроенных LC — êîíòóðîâ 7 и 8 последовательно включена между неинвертирующим выходом усилителя

6 и первым выводом резистора 9,вто30 рой вывод которого соединен с отводом катушки 1 индуктивности. Инвертирующий выход усилителя 6 соединен с. первым входом пороговой схемы 10 и первым выводом второго конденсатора 11, второй вывод которого соединен с вторым выводом катушки 1 индуктивности, общей шиной и вторым входом пороговой схемы 10.

Детектор 5 выполнен с широкополосной нагрузкой, что позволяет использовать усилитель 6 для одновременного усиления как низкочастотных составляющих спектра сигнала, так и составляющей сигнала на частоте автогенератора. Разделение этих составляющих осуществляется раздельными нагрузками на выходах усилителя 6.

LC-контуры 7 и 8 являются элементами термокомпенсирующей цепи положительной обратной связи, образованной блоками 1,4, 7,8, 5 и 6.

Элементы контуров выбирают таким образом, что при изменении температуры частоты их настройки Х, и fz из-5 меняются только в одну сторону — увеличиваются или уменьшаются. Это достигается, например, включением конденсаторов с большим температурным изменением емкости. В этом случае при изменении температуры происходит движение двугорбой амплитудно-частотной характеристики по оси частот влево или вправо, т.е. получается преобразователь изменения температуры в частоту, но с характеристикой

1 соответствующей модулю АЧХ взаимно расстроенных контуров (фиг. 2).

Датчик зазора работает следующим образом.

Когда ферромагнитный объект 3 находится от сердечника 2 на расстоянии большем заданного в контуре, состоящем из неэкранированной катушки

1 индуктивности и первого конденсатора 4, поддерживаются за счет по— ложительной обратной связи с выхода усилителя 6 незатухающие электрические колебания.

Эти колебания детектируются детектором 5.

Полученные низкочастотные и высокочастотные составляющие сигнала усиливаются усилителем 6. Высокочастотная составляющая выходного сигнала усилителя 6 фильтруется цепью положительной обратной связи (блоки

7,8, 1, 9 и 4), обеспечивая незатухающие электрические колебания, а низкочастотные составляющие его выход— ного сигнала фильтруются вторым конденсатором 11 и поддерживают пороговую схему 10 в таком состоянии,при котором ее выходное напряжение близко к нулю или нуль.

При достижении ферромагнитным объектом 3 заданного расстояния (зазора) от сердечника 2, в колебательный контур из катушки 1 и конденсатора 4 вносятся потери за счет наведения в ферромагнитном материале объекта 3 вихревых токов, которые поглощают энергию высокочастотного поля, рассеиваемого катушкой 1 индуктивности. Добротность контура снижается и амплитуда электрических колебаний в нем резко уменьшается либо колебания прекращаются вовсе.

Постоянное напряжение на выходе усилителя 6 снижается и становится ниже порогового. На выходе пороговой схемы 10 появляется высокий уровень напряжения.

Для осущестления термокомпенсации предварительно для данного образца датчика измеряются зависимость

1 )85315

Фиг. Г

Составитель А.йароватов

Редактор В.Иванова Техред К. оданич Корректор С.Шекмар

Заказ 7635/43 Тираж 67 7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 точки срабатывания датчика от температуры при закороченных контурах

7 и 8 (частотно-независимая положительная обратная связь). Зная эту зависимость, выбирают на ЛЧХ рабочую точку так, чтобы при таком же изменении температуры сопротивление взаимно расстроенных контуров 7 и 8 изменялось по закону, обратному предварительно измеренной зависимости точки срабатывания датчика от температуры (7 и 8 закорочены). 3атем включают в цепь положительной обратной связи контуры 7 и 8.

15 формула, изобретения

Датчик зазора, содержащий первый конденсатор, включенный параллельно неэкранированной катушке индуктивнос- 20 ти с сердечником и отводом, усилитель, резистор, подключенный одним выводом к отводу катушки индуктивности, детектор и пороговую схему, 25 отличающийся тем,что, с целью повышения температурной стабильности точки срабатывания, он снабжен колебательным контуром, выполненным в.виде двух взаимно расстроенных LC-контуров и имеющим амплитудно-частотную характеристику с двойным переходом непрерывной первой производной от положительного значения к отрицательному с температурным коэффициентом частоты заданного знака, включенным между неинвертирующим выходом усилителя и другим выводом резистора, вторым конденсатором, первый вывод которого подключен к инвертирующему выходу усилителя и первому входу пороговой схемы, а второй вывод подключен к общей шине и второму входу пороговой схемы, детектор включен между входом усилителя и одним выводом неэкранированной катушки индуктивности,другой вывод которой соединен с общей шиной.