Устройство для измерения линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах и приборах для измерения перемещения объектов. Цель изо бретения - уменьшение энергопотребления за счет импульсного питания и повышение точности за счет уменьшения относительной погрешности изменения на пряжения. Это достигается тем. что в устройство , содержащее индуктивный дифференциальный преобразователь, выходы которого соединены с диодами, емкостной и резистивный делители , соединенные параллельно , введены генератор импульсов источник стабильного постоянного напряжения, два ключа и дифференциальный усилитель. При этом входы ключей соединены с выходами датчика, их управляющие входы - с выходом генератора, а их выходы - с выходами делителей и дифференциального усилителя . Один вывод источника соединен с средней точкой преобразователя, а другой - делителей. 1 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sEEs 6 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f i д . Ъ

4Ei:. .::

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4672264/28 (22) 03.04.89 (46) 30.05.91, Бюл, М 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт средств измерения в машиностроении (72) В,Я.Гринштейн, В,В.Афанасьев и

M.Ã. Ковальский (53) 531,717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 366341, кл. G 01 В 7/02, 1971, Федотов А.В. Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. М,;

Машиностроение, 1979, с. 130-132, рис. 50. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах и приборах для изИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах, в многомерных приборах для контроля взаимного расположения поверхностей, в приборах активного контроля, а также в других технических средствах для преобразования механического перемещения измерительного стержня индуктивных преобразователей в пропорциональное аналоговое напряжение постоянного тока, Целью изобретения является снижение энергоемкости устройства за счет питания преобразователя короткими импульсами большой скважности и повышение точности., Ж 1652806 А1 мерения перемещения объектов. Цель изобретения — уменьшение энергопотребления за счет импульсного питания и повышение точности за счет уменьшения относительной погрешности изменения напряжения, Это достигается тем, что в устройство, содержащее индуктивный дифференциальный преобразователь, выходы которого соединены с диодами, емкостной и резистивный делители, соединенные параллельно, введены генератор импульсов, источник стабильного постоянного напряжения, два ключа и дифференциальный усилитель, При атом входы ключей соединены с выходами датчика. их управляющие входы— с выходом генератора, а их выходы — с выходами делителей и дифференциального усилителя. Один вывод источника соединен с средней точкой преобразователя, а другой— делителей. 1 ил.

1 за счет уменьшения относительной погрешности изменения напряжения.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 стабилизированного напряжения, один выход которого подключен к средней точке катушек

2 и 3 и точке встречного соединения диодов

4 и 5. а второй — к средней точке емкостного делителя, состоящего.из конденсаторов 6 и

7, и к управляющему входу переменного резистора 8, выводы которого соединены с первыми выводами резисторов 9 и 10. Выводы катушек 2 и 3 и входы диодов 4 и 5 соответственно объединены и соединены с

1652806

5 I0

50 входами ключей 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с выходами емкостного делителя, вторыми выводами резисторов 9 и 10 и входами дифференциального усилителя 13, выход которого соединен с входом блока 14 индикации, Управляющие входы ключей 11 и 12 объединены и соединены с выходом генератора 15 импульсов. Относительно катушек 2 и 3 перемещается сердечник 16.

Встречное подключение диодов 4 и 5 уменьшает значение скачка напряжения на входах ключей 11 и 12 в момент формирования заднего фронта импульса генератора 15.

Параметры схемы (резисторы 9 и 10, конденсаторы 6 и 7) подбираются таким образом, чтобы при равенстве зарядных токов напряжения на конденсаторах 6 и 7 были бы близкими к "0". В связи с тем, что резисторы

9 и 10 и конденсаторы 6 и 7 реально могут отличаться между собой, в схему введен переменный резистор 8, выравнивающий на пряжения на входах дифференциального усилителя 13. При нарушении баланса преобразователя генератор 15 импульсов формирует последовательность импульсов длительностью т „и определенной заданной скважностью, Минимальная длительность импульса соответствует 1/2 f, где f— частота генератора 15. При необходимости su может быть увеличина.в 2, 4, 8 и т.д, раз подключением соответствующего счетчика на выход генератора 15, Тот или иной режим работы генератора 15 выбирается в зависимости от индуктивности катушек 2 и

3 преобразователя, требуемой его чувствительности, допускаемого значения синфазного напряжения дифференциального усилителя 13 и величины потребляемого тока катушками 2 и 3.

Устройство работает следующим образом.

В момент появления импульса на выходе генератора 15 входная цепь устройства переходит в активный режим, открываются аналоговые ключи 11 и 12 и начинается заряд конденсаторов 6 и 7, а следовательно, и изменение напряжения, приложенного к входам дифференциального усилителя 13.

Ток заряда конденсаторов 6 и 7 зависит от индуктивности катушек 2 и 3, которая зависит от положения сердечника 16, соответствующего перемещению. В период между импульсами происходит разряд конденсаторов 6 и 7 в основном через резисторы 9 и

10. Постоянная времени разряда выбирается примерно на порядок больше, чем продолжительность паузы.

При балансе преобразователя, т.е, когда индуктивности обеих его катушек 2 и 3 равны между собой, конденсаторы 6 и 7 заряжаются одинаковыми токами и, следовательно, напряжения, поступающие на входы дифференциального усилителя 13 равны между собой; выходное напряжение дифференциального усилителя 13 при этом равно нулю, При нарушении баланса преобразователя, т,е, при смещении сердечника

16 от среднего положения, происхоцит изменение зарядных токов; в одной цепи (например, 2, 11, 6) ток увеличивается, а в другой (3, 12, 7) уменьшается. Это вызывает изменение напряжения на конденсаторах 6 и 7, и на выходе дифференциального усилителя 13 появляется напряжение, пропорциональное линейному перемещению сердечника 16, регистрируемое блоком 14 индикации. Полярность выходного напряжения зависит от направления этого перемещения, Выполнение устройства обеспечивает малое (около 1 мА) потребление тока, создание измерительного средства с энергозависимым питанием, что позволяет использовать его в различных производственных условиях, в том числе во взрывоопасных зонах, Формула изобретения

Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее дифференциальный индуктивный датчик, выходы которого соединены с входами соответственно.первого и второго диодов, первый и второй конденсаторы, первые обкладки которых соединены с первыми выводами первого и второго резисторов, вторые выводы которых соединены с выводами переменного резистора, вход управления которого соединен с вторыми обкладками конденсаторов, и устройство индикации, о т л и ч э ющ е е с я тем, что, с-целью уменьшения энергопотребления и повышения точности, в него введены первый и второй ключи, генератор импульсов, источник стабильного постоянного напряжения, дифференциальный усилитель, выходы диодов объединены и соединены со средней точкой дифференциального индуктивного датчика и первым выводом источника стабильного постоянного напряжения, второй вывод которого соединен с входом управления переменного резистора, входы первого и второго диодов соответственно соединены с входами первого и второго ключей, управляющие входы которых объединены и соединены с выходом генератора импульсов, а выходы соединены соответственно с первыми

1б52806 обкладками первого и второго конденсаторов и первым и вторым входами дифференциального у: илителя, вь::хсд котор-";:-.. ссец. нен " входом устройства инди:<а.:-»

Редактор М, Циткина

Заказ 1765 Тираж 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр:, . КНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

/0 р 1

1 (, 1

Составитель К. Молчанов

Техред Ы.Моргентал Кооректор B.Ã;pHÿê