Устройство для преобразования перемещения в частоту импульсов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизации процессов контроля и измерения перемещений. С целью повышения точности преобразования перемещения в частоту импульсов за счет исключения погрешностей, связанных с нестабильностью выходного напряжения и частоты геиератора импульсов, изменения диэлектрической проницаемости средьв и дрейфом смещения сумматора, устройство содержит три диодно-резисторные цепи, состоящие из диодного оптрона 2, диодов 5 и 8, резисто ров 3,6,9 и t1 с подклю8 чанными емкостным датчиком 4, опорным 7 и компенсирующим 10 конденсаторами, которые образуют две мостовые нелинейные схемы. На выходах мостовых схем формируются напряжение, пропорциональное вольт-секундной площади процесса разряда емкостного датчика 4,и опорное напряжение, которые через фильтры 12 и 13 низких частот подаются на выходы сумматора 14. Формирователь 16 импульсов постоянной длительности , управляющий цепью перезаряда емкостного датчика 4 с помощью оптрона 2, запускается импульсами управляемого генератора 15, частота которых зависит от выходного напряжения сумматора 14. При достаточно большом коэффициенте усиления сумматора 14 напряжение на его выходе устанавливается такой величины, что отношение вольт-секундной площади разряда в цепи емкостного датчика 4 к периоду импульсов управляемого по частоте генератора 15 остается постоянным, при этом частота импульсов генератора 15 линейно зависит от перемещения. 1 ил. (Л 00 Од и 00 ел со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С, 01 В 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI (21) 4099481/24-28 (22) 04.08.86 (46) 07.01.88. Бюл. В 1 (75) М.М. Сиразетдинов (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) Приборы для научных исследований, 1964, т. 35, 11 3, с. 95.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1026081, кл. G 01 R 27/26, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизации процессов контроля и измерения перемещений. С целью повышения точности преобразования перемещения в частоту импульсов за счет исключения погрешностей, связанных с нестабильностью выходного напряжения и частоты генератора импульсов 1 изменения диэлектрической проницаемости среды м дрейфом смещения сумматора, устройство аоцержит три диодно-реэисторные цепи, состоящие из диодного оптрона 2, диодов 5 и 8, резисторов 3,6,9 и 11 с подклюÄÄSUÄÄ 1364853 А1 ченными емкостным датчиком 4, опорным

7 и компенсирующим 10 конденсаторами, которые образуют две мостовые нелинейные схемы. На выходах мостовых схем формируются напряжение, пропорциональное вольт-секундной площади процесса разряда емкостного датчика 4,и опорное напряжение, которые через фильтры 12 и 13 низких частот подаются на выходы сумматора 14. Формирователь 16 импульсов постоянной длительности, управляющий цепью переэаряда емкостного датчика 4 с помощью оптрона 2, запускается импульсами управляемого генератора 15, частота которых зависит от выходного напряжения сумматора 14. При достаточно большом коэффициенте усиления сумматора 14 напряжение на его выходе устанавливается такой величины, что отношение вольт-секундной площади разряда в цепи емкостного датчика 4 к периоду импульсов управляемого по частоте генератора 15 остается постоянным, при этом частота импульсов генератора 15 линейно зависит от перемещения. 1 ил.

1364853

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использо2

U = U fR(C„ -С, ) вано для автоматизации цроцессов контроля и измерения перемещений.

Цель изобретения — повышение точ5 ности за счет исключения погрешностей, связанных с нестабильностью вымодного напряжения и частоты генератора импульсов, изменений диэлектрической проницаемости среды и дрейфом смещения сумматора.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, диодный оптрон 2, резистор 3, емкостный датчик 4, диод 5, резистор 6, опорный конденсатор 7, диод 8, резистор 9, компенсирующий конденсатор 10, резистор 11, фильтры 20

12 м 13 низких частот, сумматор 14; генератор 15, управляемый напряжением, формирователь 16 импульсов постоянной длительности, выходную шину

17 и шину 18 нулевого потенциала.

Выход генератора 1 импульсов через цепи, образованные диодами 5 и 8 и выходным диодом диодного оптрона 2, подключен к входам фильтров 12 и 13 низких частот, выходы которых подклю- З0 чены к входам сумматора 14, выход которого через генератор 15, управляемый напряжением, и формирователь 16 импульсов постоянной длительности подключен к катоду входного диода диодного оптрона 2.

Устройство для преобразования перемещения в частоту импульсов работает следующим образом.

При включении питания на выходе 40 сумматора 14 устанавливается одно из крайних значений напряжения той или иной полярности, например отрицательное, На выходе генератора 15 формируются импульсы с максимальной дли- 45 тельностью периода. Формирователь 16 импульсов постоянной длительности запускается выходными импульсами генератора 15. Светоизлучатель (входной диод) оптрона 2 горит в отсутствие 50 импульса на выходе формирователя 16, так как подключен к его инверсному выходу. При равенстве плеч мостовых схем и соответствующем выборе постоянных времени емкостей датчика 4, опорного 7 и компенсирующего 10 конденсаторов напряжение U на входе о фильтра 13 низких частот определяется выражением где U — максимальное напряжение на емкостном датчике 4, опорном 7 и компенсирующем 10 конденсаторах, определяемое выходным напряжением генератора 1 импульсов;

f — частота импульсов генератора 1;

R — сопротивление перезарядной цепи;

С „и С вЂ” емкости компенсирующего 10 и опорного 7 конденсаторов соответственно.

При наличии тока в цепи светоизлу" чателя оптрона 2 сопротивление переэарядной цепи емкостного датчика 4 шунтируется малым обратным сопротивлением выходного диода оптрона 2. Поэтому напряжение U на выходе мостовой схемы, образованной фотоприемником, выходным диодом оптрона 2, диодом 5 и резисторами 3 и 6, определяется скважностью импульсов на выходе формирователя 16 и равно

Ux - — U fR(C„-0,) + о х

U fk(-С ) U fR(— о С„-С ), х т„ где t — длительность импульсов на о выходе формирователя 16:;

Т „ - длительность периода импульсов управляемого по частоте генератора 15;

С „ — емкость датчика 4.

При достаточно большом коэффициенте передачи сумматора 14 через определенное число периодов колебаний генератора 15 напряжение на выходе сумматора 14 устанавливается такой величины, что разность напряжений на

его входах близка к нулю, поэтому можно принять U о = U „. Иэ выражений (1) и (2) частота импульсов управляемого генератора 15 определяется по формуле (3) о

1 где F = — — частота импульсов гене X ратора 15.

В выражении (3) частота выходных импульсов определяется отношением емкостей компенсирующего конденсатора

10 и датчика 4, а также стабильностью длительности импульса формирователя

1364853

Составитель В. Подолян

Техред К.Дидык

Корректор В. Бутяга

Редактор П. Гереши

Заказ 6576/31 Тиразк 680

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уигород, ул. Проектная, 4

16 и не зависит от изменений питающего напряжения и условий внешней среды.

Формула изобретения

Устройство для преобразования перемещения в частоту импульсов, содержащее два диода, три резистора, емкостный датчик, компенсирующий конденсатор, два фильтра низких частот, сумма-1О тор, генератор, управляемый напря кением, шину нулевого потенциала и выходную шину, анод первого диода подключен к первому выводу компенсирующего конденсатора и через последовательно соединенные первый резистор и первый фильтр низких частот — к неинвертирующему входу сумматора, первый вывод емкостного датчика череэ последовательно соединенные второй резис- 2р тор и второй фильтр низких частот подключен к инвертирующему входу сумматора, вторые выводы емкостного датчика и компенсирующего конденсатора подключены к шине нулевого потенциа- р ла, выход генератора, управляемого напряжением, подключен к выходной шине, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор импульсов, опорный конденсатор, четвертый резистор, диодный оптрон и формирователь импульсов постоянной длительности, выход генератора импульсов подключен к катоду первого диода, катоду выходного диода диодного оптрона и аноду второго диода, катод которого подключен к первому выводу опорного конденсатора и первым выводам третьего и четвертого резисторов, вторые выводы которых подключены к входам соответственно первого и второго фильтров низких частот, анод выходного диода диодного оптрона подключен к первому выводу емкостного датчика, выход сумматора через последовательно соеди ненные генератор, управляемый напрякением, и формирователь импульсов постоянной длительности подключен к катоду входного диода диодного оптрона анод которого и второй вывод опорного конденсатора подключены к шине нулевого потенциала.