Емкостный преобразователь перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения линейных перемещений. С целью повышения точности за счет увеличения линейности и помехоустойчивости преобразования в него введены конденсаторы 10, 11, 12, шина 13 нулевого потенциала, двухобмоточный дроссель 14, диоды 5, 19. Генератор 6 выполнен с тремя гальванически изолированными выходами, а датчик 1 имеет дополнительный электрод 4, экранирующий измерительный электрод 2. Блок 15 сравнения, управляя генератором 6, поддерживает уровень тока через измерительный электрод 2 на заданном уровне. Ток, протекающий через сравнивающие емкости 7, 8 и блок 9 выпрямления, линейно связан с перемещением. В преобразователе устранено влияние побочных емкостей и краевых эффектов датчика 1 на линейность прекобразования воздействия помех на измерительный электрод 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4433056/24-28 (22) 30.05.88 (46) 07.03.90. Бюл. Б - 9 (72) Е.Н.Васильченко (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР. № 1283515, кл. G 01 В 7/00, 1986.

Патент США ¹ 4644798, кл. G 01 L 7/12, 1985 (54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения линейных перемещений. С целью повышения точности за счет увеличения линейности и помехоустойчивости пре-. образования в него введены конденса„„Я0„„1548658 А (51) 5 С 01 В 7/00//G 01 В 7/08

2 торы 10, 11, 12, шина 13 нулевого потенциала, двухобмоточный дроссель 14, диоды 5, 19. Генератор 6 выполнен с тремя гальванически изолированными выходами, а датчик 1 имеет дополнительный электрод 4, экранирующий измерительный электрод 2. Блок 15 сравнения, управляя генератором 6, поддерживает уровень тока через измерительный электрод 2 на заданном уровне.

Ток, протекающий через сравнивающие емкости 7, 8 и блок 9 выпрямления, линейно связан с перемещением. В пре— образователе устранено влияние побочных емкостей и краевых эффектов датчика 1 на линейность преобразования и воздействия помех на измерительный электрод 2, 1 ил.

1548658

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

Цель изобрете»гия — повышение точности за счет увеличения линейности передаточной функции и помехоустойчивости преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема 10 преобразователя.

Преобразователь содержит датчик 1 с измерительными электродами 2 и 3 и дополнительным электродом 4, диод

5, генератор 6 переменного тока, !5 конденсаторы 7 и 8, блок 9 выпрямленил, конденсаторы 10-17, »»»и»»у 13 нулевого потенциала, двухобмоточиый дроссель 14, блок 15 сравнения, резисторы 16 и 17, источник 18 опорного напряжения, диод 19 °

Генератор 6 содержит три пары выводов, каждая из которых является выходом генератора 6, гальванически не связанным с другими выходами, и 25 вход .управления амплитудой, к которому подключен выход. блока 15 срав, нен»»я.

Преобразователь работает следую»»tHì образом.

Высокочастотный ток генератора 6, проходя через измерительный электрод

2 датчика 1, выпрямляетсл диодами 5 и

19. Переменная составляющая тока замыкается на шину 13 конденсаторами 10

35 и .11. Постоянные (выпрямпен»»ые) составляющие тока противоположной полярности поступают через дроссель 14 на дифференциальный вхоц блока 15 срав. нения и сравниваются по величине с 40 токами, протекающими через резисторы

16 и 17, подключенные к источнику 18 опорного напряжения, Блок 15 сравнения, управляя амплитудой или частотой или одновременно амплитудой и частотой выходного напряжения генерато-: ра 6, поддерживает величину выпрямленных токов на заданном уровне, при этом величина тока, протекающего через сравнивающие емкости 7 и 8 и блок

9 выпрямпения, линейно изменяется в зависимости от измеряемого перемещения.

Если измерительная и сравнивающие емкости 7 и 8 находятся в одинаковьгх

55 условиях, то влияние диэлектрической проницаемости среды на результат преобразования исключается. Дополнительньп» электрод 4 является эквипоте»»циальиым экраном, который устраняет паразитную емкость и уменьшает краевые эффекты, фокусируя" электрическое поле на поверхность измерительного электрода 3, перемещение которого измеряется. Помехи, воздействующие на измерительный электрод 2, являются синфазными по отношению к дифференциальному входу блока 15 сравнения и на работу преобразователя не влияют.

Синфазные высокочастотные токи, проходя через идентичные обмотки дросселя 14, включенные со гласно, взаимно комг»енсируются. Про тивофазные выпрямленные токи проходят через обмотки дросселя 14 и поступают на вход блока 15 сравнения.

Использование предлагаемого емкостного преобразователя позволяет более чем на порядок уменьшить погрешность измерений за счет исключения монтажных емкостей и краевых эффектов в емкости датчике 1, влияющих на линейность преобразования, увеличения помехоустойчивости преобразователя, а также обеспечит возможность измерения перемещения объектов, подключенных к шине нулевого потенциала.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Емкостньп» преобразователь перемещений, содержащий датчик, генератор переменного тока, первый и второй конденсаторы, блок вь»прямления, блок сравнения, два резистора и источник опорного напряжения, отрицательный и положительный выводы ксторого через соответственно первый и второй резисторы подключены соответственно к инвертирующему и прямому входам блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу генератора переменного тока, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены шина нулевого потенциала, третий, четвертьп» и пятый конденсаторы, двухобмоточный дроссель и два диода, генератор переменного тока выполнен с тремя парами выводов, каждая из которых является выходом генератора, гальванически изолированным от двух других выходов, а датчик выполнен в виде первого измерительного электрода, имеющего воз,-.о..:ность перемещения относительно втoptro из— мерительного злектрода в направлени»», 5 1548658 6 перпендикулярном плоскостям обоих аноду второго диода, другие электроды электродов и дополнительного электро- которых подключены к первому измеда, выполненного с возможностью эк- рительному электроду датчика, вторые ранирования первого измерительного выводы второго и третьего выходов

„5 электрода со стороны, противоположной генератора переменного тока через совторому измерительному электроду, ответственно первый и второй конденкоторый подключен к шине нулевого саторы подключены к входу блока вьгпотенциала, которая через третий, прямления, выход которого является четвертый и пятый конденсаторы под- щ выходом преобразователя, первые выключена к первым выводам соответст- воды второго и третьего выходов гевенно первого, второго и третьего нератора переменного тока через выходов генератора, переменного тока, соответственно первую и вторую обмотвторые выводы которых подключены соот- ки двухобмоточного дросселя подклюветственно к дополнительному электро- 5 чены соответственно к,инвертирунчцеду датчика, катоду первого диода и му и прямому входам блока сравнения.

Составитаь В.Падолян

Редактор Н.Бобкова Техред М,Ходанич Корректор М.Пожо

Заказ 135 Тираж 509 Подписное

F"ÈÈÏÉ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01