Датчик микроперемещений с цифровым выходом

 

Изобретение относится, к измерительной технике, а именно к технике электрических измерений неэлектрических величин, таких как давление, усилие , перемещение и т.д., с помощью пьезоэлектрических датчиков. Целью .изобретения является повьшение точности и расширение области применения датчика за счет возможности сопряжения с устройствами вычислительной .техники. Это достигается тем, что в устройство, содержащее инвертируннций усилитель 1 и биморфньш пьезоэлемент 2, введены генератор 3 тактовых импульсов , компараторы 4 и 5, токовые ключи 6 и 7, реверсивный счетчик 8, источник 9 отрицательного опорного напряжения, источник 10 положительного опорного напряжения. При деформа-. ции биморфного пьезоэлемента 1 его механическое перемещение преобразуется в электрический заряд, вызьша ющий изменение напряжения на выходе инвертирующего усилителя 3. При превьшении этим напряжением отрицательного или положительного порогового напряжения соответствующий компаратор 4 или 5 срабатывает и формирует импульс длительностью , определяемой генератором 3 тактовых импульсов, который подается на соответствукнций вход реверсивного счетчика 8, вызьшая увеличение или уменьшение его состояния. Кроме того, импульс с выхода компаратора 4 или 5 поступает на вход токового ключа 6 или 7, с выхода которого импульс тока положительной или отрицательной полярности поступ ает на вход инвертирующего усилителя 1, компенсируя вызванное деформацией накопление заряда. 1 ил. i О) со О5 00 4 05 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1363469 (51) 4 Н 03 М 1/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4092213/24-24 (22) 16.07.86 (46) 30. l2.87. Бюл. Н - 48 (71) Одесский политехнический институт (72) P.Ã.Äæàãóïîâ, В.Г.Бровков, М.В.Ядрова и И.С.Лукан (53) 681.325 (088,8) (56) Левшина Е.С., Новицкий П.В.

Электрические измерения физических величин. Л.: Энергоатомиздат, 1983, с.116, рис. 66.

Авторское свидетельство СССР

N- 1052893, кл. G 0 1 L 1/16, 1982. (54) ДАТЧИК МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ С ЦИФРОBblM ВЫХОДОМ (57) Изобретение относится. к измерительной технике, а именно к технике электрических измерений неэлектрических величин, таких как давление, усилие, перемещение и т..д., с помощью пьезоэлектрических датчиков. Целью .изобретения является повышение точности и расширение области применения датчика за счет возможности сопряжения с устройствами вычислительной ,техники. Это достигается тем, что в устройство, содержащее инвертирующий усилитель 1 и биморфный пьезоэлемент

2, введены генератор 3 тактовых импульсов, компараторы 4 и 5, токовые ключи 6 и 7, реверсивный счетчик 8, источник 9 отрицательного опорного напряжения, источник 10 положительного опорного напряжения. При деформа- . ции биморфного пьезоэлемента 1 его механическое перемещение преобразуется в электрический заряд, вызывающий изменение напряжения на выходе инвертирующего усилителя 3. При превышении этим напряжением отрицательного или положительного порогового напряжения соответствующий компаратор 4 или 5 срабатывает и формирует импульс длительностью, определяемой генератором Ж

3 тактовых импульсов, который подает- уу ся на соответствующий вход реверсивного счетчика 8, вызывая увеличение С или уменьшение его состояния. Кроме того, импульс с выхода компаратора 4 Я или 5 поступает на вход токового ключа 6 или 7, с выхода которого импульс тока положительной или отрицательной полярности поступает на вход инверти-. рующего усилителя 1, компенсируя вызванное деформацией накопление заряда.

1 ил. Ж

СФ!

Тираж 900

ВНИИПИ Заказ 6379/53

Подписное

Произв ° -цолигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 13634

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике электрических измерений неэлектрических величин, таких как давление, усилие, перемещение и т.д., с помощью пьезоэлектрических датчиков, Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения датчика за счет обеспечения возможно- 10 сти сопряжения с устройствами вычислительной, техники.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Датчик содержит инвертирующий усилитель 1, биморфный пьезоэлемент 2, генератор 3 тактовых импульсов, компараторы 4 и 5, токовые ключи 6 и 7, реверсивный счетчик 8, источник 9 отрицательного опорного напряжения и источник 10 положительного опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При деформации биморфного пьезо- 2б элемента 2 его механическое перемещение преобразуется в электрический заряд, вызывающий изменение напряжения на выходе инвертирующего усилителя 1; При превышении этим напряжением одного из пороговых напряжений .(положительного или отрицательного) соответствующий компаратор 4 или 5 срабатывает и при приходе стробирующего импульса от генератора 3 тактовых импульсов формирует выходной импульс, подаваемый на соответствующий токовый ключ 6 или 7. Замыкание токового ключа на.время, определяемое длительностью стробирующего импульса от генератора 3 тактовых импульсов, приводит к подаче на вход инвертирующего усилителя 1 импульса тока положительной или отрицательной полярности, компенсирующего вызванное дефор45 мацией накопление заряда на биморфном пьезоэлементе 2. Одновременно импульс с компаратора 4 или 5 подается на соответствующий вход реверсивного счетчика 8, вызывая увеличение его состояния на один шаг счета. Дальней50 шая деформация биморфного пьезоэлемента 2 приводит к формированию следующих импульсов на выходе компаратора, которые постоянно осуществляют

69 2 компенсацию заряда биморфного пьезоэлемента 2 и одновременно подсчитываются счетчиком 8. При этом биморфный пьезоэлемент используется как генератор заряда, работающий в режиме короткого замыкания, и не проявляет свои гистерезисные свойства. Реверсивный счетчик 8 накапливает информацию об абсолютной величине микроперемещений биморфного пьезоэлемента

2. Так как цепь обратной связи замкнута постоянно и является составной частью схемы регистрации перемещений, устройство автоматически поддерживает биморфный пьезоэлемент 2 в рабочем разряженном состоянии. Начальная установка схемы перед измерением осуществляется сбросом реверсивного счетчика 8 в нуль.

Формула изобретения

Датчик микроперемещений с цифровым выходом, содержащий инвертирующий усилитель, выход которого подключен к первому выводу биморфного пьезоэлемента, второй вывод которого соединен с входом инвертирующего усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения датчика за счет возможности сопряжения с устройствами вычислительной техники, в него введены генератор тактовых импульсов, два компаратора, два токовых ключа, источники отрицательного и положительного опорных напряжений и реверсивный счетчик, выход инвертирующего усилителя соединен с первыми входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены с входами соответственно прямого и обратного счета реверсивного счетчика и с входами соответственно первого и второго токовых ключей, выходы которых подключены к входу инвертирующего усилителя, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами компараторов, выход источника отрицательного опорного напряжения подключен к третьему входу первого компаратора, выход источника положительного опорного напряжения соединен с третьим входом второго кбмпаратора.