Индуктивный измерительный преобразователь

 

Изобретение относится к индуктивным измерительным преобразователям и позволяет повысить точность преобразования аналогового сигнала в интервал времени. Выходной сигнал генератора 1 переменного напряжения поступает на входы операционных усилителей 3 и 4 с обмотками дифференциального индуктивного датчика 5 в цепи обратной связи. При воздействии внешней силы, например давления, на индуктивный датчик на выходе усилителей 3 и 4 изменяется величина сигнала. Этот сигнал в фазочувствительных детекторах 7 и 8 преобразуется в сигнал постоянного тока, который через фильтры 9 и 10 поступает на вход двухпозиционного переключателя и далее на вход интегратора, собранного на базе операционного усилителя 14. На вход интегратора подаются также импульсы с выхода генератора 13. Выходное напряжение операционного усилителя 14 является интегралом разности (суммы) напряжений, поступающих на его вход с выходов фильтров нижних частот 9 и 10. Эти напряжения в компараторе 12 сравниваются с нулевым уровнем, и в момент их равенства вырабатывается сигнал, управляющий работой двухпозиционного переключателя. При этом в результате преобразования на выходе устройства образуются импульсы, длительности которых пропорциональны измеряемому давлению. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„.Я0„„1422

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4085468/24-10 (22) 08.05.86 (46) 1.5.04.89. Бюл. Р 14 (71) Ленинградский политехнический институт им.M.È.Калинина (72) В.С.Гутников, И.Г,Татаринцев и С.В.Шахтарина (53) 531.787(088.8) (56) Федотов А.Ф.Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. М.: Машиностроение, 1979, с. 139.

Велаюдхан, Банделл. Простой индуктивный датчик перемещений. — Приборы для научных исследований. 1984, к- 10, с. 184. (54)o ИНЛУКТИВНЬЙ ИЭМЕРИТКЛЬНИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к индук", тивным измерительным преобразователям и позволяет повысить точность преобразования аналогового сигнала в интервал времени. Выходной сигнал генератора 1.переменного напряжения поступает на входы операционных усилителей 3 и 4 с обмотками дифференциального индуктивного датчика 5 в

1 \ °

Изобретение относится к измери" тельной технике, в частности к устройствам для измерения различных неэлектрических величин с помощью дифференциально-индуктивных датчиков.

Целью изобретения является повыrue»ne точности преобразования.. ь .а Г

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя пара(51)4 G L 9 10 G 01 R 27/26 цепи обратной связи. При воздействии внешней среды, например давления, на индуктивный датчик на выходе усилителей 3 и 4 изменяется величина сигнала. Этот сигнал в фазочувствительных детекторах 7 и 8 преобразуется в сигнал постоянного тока, который через фильтры 9 и 10 поступает на вход двухпозиционного переключателя и далее на вход интегратора, собранного на базе операционного усилителя 14. На вход интегратора подаются также импульсы с выхода генератора 13. Выходное напряжение операционного усилителя 14 является интегралом разности (суммы) напря- C ф жений, поступающих íà его вход с вывовов фильтров иихиих частот 9 и 10. (/)

Эти напряжения в компараторе 12 сравниваются с нулевым уровнем, и в С момент их равенства вырабатывается сигнал, управляющий работой двухпозиционного переключателя. При этом в результате преобразования на выходе устройства образуются импульсы, длительности которых пропорциональны М измеряемому давлению. 1 ил. 3 метров дифференцильно-индуктивных датчиков в интервал времени, Преобразователь содержит генератор 1 переменного напряжения, резисторы 2, первый 3 и второй 4 операционные усилители, в обратную связь которых включены обмотки дифференциально-индуктивного датчика 5, фазовращатель 6 с двумя выходами УИ, фазочувствительные детекторы

1472775

U1 Ul

L Ц1+ Ц (1) 50 где U (U ) — выходное постоянное напряжение фильтра нижних частот 9 (10). 55!

Отношение (1) в предлагаемом устройстве реализуется путем применения варианта метода двухтактного

7 и 8, фильтрь1 9 и 10 нижних частот, интегратор 11, компаратор 12 напряжений и генератор 13 прямоугольных иМпульсов.

Интегратор 11 содержит третий операционный усилитель 14 с конденсатором 15 в цепи обратной связи, двухпозиционный переключатель 16, конденсатор 17 и резисторы 18 и 19. 10

Дифференциально-индуктивный датчик 5 содержит мембрану и два П-образных сердечника с обмотками.

Устройство работает следующим образом. 15

Выходной сигнал генератора 1 переменного напряжения поступает через резисторы 2 на инвертирующие входы двух операционных усилителей 3 и 4 с обмотками дифференциально-индуктив- 20 ного датчика 5 в обратной связи. Под действием преобразуемой неэлектрической величины, например давления, мембрана датчика 5 прогибается, в результате чего изменяется воздушный 25 зазор между мембраной и сердечниками, следствием этого является изменение значений полных сопротивлений обмоток датчика. Ввиду малых значений прогибов мембраны изменением актив- 30 ных составляющих полных сопротивлений обмоток датчика в первом приближении можно пренебречь. Таким образом, в процессе преобразования индуктивность

L каждой из обмоток датчика, соответствующая нулевому значению преобразуемой величины, изменяется, причем индуктивность одной увеличивает свое значение на dL, индуктивность другой уменьшает на такое же значе 10 ние Ы..

В случае идентичного и линейного преобразования относительное изменение индуктивностей обмоток дифференциального датчика, прямо пропорциональное значению преобразуемой неэлектрической величины, может быть выражено следующим образом

UiUz

t1 — t2 (2) Т

П1+ Uz

Из выражений (1) и (2) следует, что

Ж t1 tg (3)

L To

Выражение (3) показывает, что относительное изменение индуктивности обмоток дифференциального датчика и, следовательно, значение преобразуемой неэлектрической величины прямо пропорционально интервалу времени t „ — t . При этом результат преобразования не зависит от амплитуды и частоты напряжения питания обмоток датчика. Интервал времени являющиися информативным сигналом преобразователя, может быть измерен с помощью любого из известных цифровых методов.

Формула изобретения

Индуктивный измерительный преобразователь, содержащий генератор разностно-интегрирующего преобразования, Происходит это следующим образом.

В первом (втором) такте преобразования, длительность которого равна

С, (с ), к инвертирукшему входу третьего операционного усилителя 14 с емкостной обратной связью подключается разность (сумма) двух напряжений— прямоугольного импульсного напряжения с периодом Т, подаваемого от генератора 13 через последовательно соединенные конденсатор 17 и резистор

18, и напряжения U,(U ), поступающего с выхода фильтра 10 (9) нижних частот через двухпозиционный переключатель 16, занимающий положение, показанное на чертеже (противоположно показанному), и резистор 19. Выходное напряжение операционного усилителя

14, являющееся интегралом разности (суммы) указанных напряжений, сравнивается с нулевым уровнем с помощью компаратора 12 напряжений, который " - в моменты их равенства вырабатывает импульсные сигналы, управляющие работой двухпозиционного переключателя 16. При равенстве значений резисторов 18 и 19 для двух тактов интегрирования справедливо соотношение

Составитель В. Ульянов

Редактор Т. Лазоренко Техред А.Кравчук Корректор М. Максимишинец

Заказ 1700/41 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-.издательский комбинат "Патент", r.Óëòoðîä, ул. Гагарина,101

5 147 переменного напряжения, два операционных усилитсля, дифференциальный . индуктивный датчик, фазочувствитель. ный детектор, первый фильтр нижних частот и фазовращатель, причем генератор выходом подключен к входу фазовращателя и к входам операционных усилителей, в цепи обратной связи которых включены обмотки дифференциального индуктивного датчика, а выход первого операционного усили-теля через фазочувствительный детектор подключен к входу первого фильтра нижних частот, при этом выход фазовращателя подключен к управляющему входу детектора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй фазочувствительный детектор, второй фильтр нижних частот, двухпозиционный переключатель, 2775 интегратор, выполненный в виде опе-. рационного усилителя с емкостью в цепи обратной связи, генератор прямоугольных импульсов и компаратор, 5 при этом выход второго операционного усилителя через второй фазочувствительный детектор, второй фильтр нижних частот подключен к первому входу двухпозиционного переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а выход подключен к входу интегратора, к которому подключен также выход генератора .прямоугольных импульсов, при этом выход интегратора соединен с входом компаратора, выход которого подключен к управляющему входу двухпозиционного переключателя, причем управляющий вход воторого фазочувствительного детектора соединен с вторым выходом фазовращателя.