Устройство для преобразования перемещения в электрический сигнал

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещения в электрический сигнал. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния внешних факторов. Это достигается за счет введения дополнительной обмотки измерения, смещенной относительно основной на известную величину. При работе устройства в указанных обмотках наводится поток, зависящий от координаты расположения катушек измерения и времени по экспоненциальным законам. При этом на компараторах, соединенных с обмоткой считывания и с основной и дополнительной обмотками измерения выделяются сигналы, интегралы разности которых пропорциональны

один - известной величине, а второй - координате X основной измерительной обмотки. Путем обработки полученных сигналов на интеграторных блоках получают выходной импульс, длительность которого пропорциональна X. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4499966/24 — 28 (22) 31.10.88 (46) 23.07.91.Бюл. М 27 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.B.Êóéáûøåâà (72) Ф.M.ÌåäíèêoB, А.В.Малинин, И.Д.Лапидус, М.Л.Нечаевский и А.В,Николаев (53) 531,717 (088.8) (56) Конюхов Н.E., Медников Ф,М., Нечаевский M.Ë. Электромагнитные датчики механических величин. -М,: Машиностроение, 1987, с. 139, Авторское свидетельство СССР

N 1013735, кл. G 01 В 7/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

СИГНАЛ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений в электрический

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений в автоматических системах управления.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния внешних факторов.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит трансформаторный первичный преобразователь 1, магнитная цепь которого выполнена согласованной с обмоткой 2 возбуждения, обмоткой измерения 3, состоящей из основной 3.1 и дополнительной 3.2 обмоток, и

„„Я2„„1665220 Al сигнал. Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния внешних факторов. Это достигается за счет введения дополнительной обмотки измерения, смещенной относительно основной на известную величину. При работе устройства в указанных обмотках наводится поток, зависящий от координаты расположения катушек измерения и времени по экспоненциальным законам. При этом на компараторах, соединенных с обмоткой считывания и с основной и дополнительной обмотками измерения, выделяются сигналы, интегралы разности которых пропорциональны; один — известной величине, а второй — координате Х основной измерительной обмотки. Путем обработки полученных сигналов на интеграторных блоках получают выходной импульс, длительность которого пропорциональна Х. 2 ил. обмоткой 4 считывания, источник 5 постоянного напряжения, ключи 6 — 11, компараторы

12 — 15, схемы "И" 16 — 18, интеграторные блоки 19, 20, схему "НЕ" 21, дифференцирующую цепочку 22, схему "ИЛИ" 23, одновибратор 24, клемму "Запуска" 25, резисторы 26 и 27, конденсаторы 28 и 29, Параллельно соединенные ключ 8, интегратор

19 и конденсатор 28 образуют первый интеграторный блок 30, выход параллельного соединения является выходом блока, и вход через резистор 26 соединен с первым входом блока, управляющий вход ключа 8 является вторым входом блока. Аналогично ключ

11, интегратор 20, емкость 29 и резистор 27 образуют второй интеграторный блок 31.

1665220

Источник 5 постоянного напряжения соединен через ключ 6 управления с обмоткой 2 возбуждения, с инверсными входами первого, второго и четвертого компараторов 12, 13, 15, через первый и второй ключи 7 и 9— с входами интеграторных блоков 30 и 31 соответственно, Обмотка считывания 4, основная 3,1 и дополнительная 3.2 обмотки измерения подключены к прямым входам компараторов 12, 15, 13 соответственно. Инверсный выход второго компаратора 13 и прямой выход четвертого компаратора 15 соединены с входами первой схемы "И" 16,, выход которой соединен с управляющим входом первого ключа 7. Инверсный выход, четвертого компаратора 15 и прямой выход !, первого компаратора 12 соединены с входа ми второй схемы "И" 17, выход которой сое динен с управляющим входом второго ключа 9. Инверсный выход первого компа ратора 12 соединен с управляющим входом, третьего ключа 10 и с первым входом ! третьей схемы "И" 18, Выход первого интеграторного блока 30 через третий ключ 10 соединен с входом второго интеграторного блока 31, выход которого через третий компаратор 14. подключен к второму входу третьей схемы "И" 18, выход которой через схему "Н Е" 21 и дифференцирующую цепочку 22 подключен к первому входу схемы

"ИЛИ" 23. Клемма 25 "Запуск" (вход устройства) соединена с вторым входом схемы

;::. "ИЛИ" 23, выход которой соединен с входом

" одновибратора 24 Прямой выход одновибратора 24 соединен с управляющими входами ключей 8 и 11, интеграторных блоков 30 и 31 соответственно, а инверсный выход -- с управляющим входом ключа 6 управления.

Устройство. работает следующим образом. После прихода сигнала "Запуск" (фиг.2, а) одновибратор 24 вырабатывает импульс напряжения фиксированной длительности (фиг.2, б). В течение этого времени ключ 6 размыкается, а ключи 8, 11замыкаются, что приводит к разряду интегрирующих емкостей интеграторных блоков 30 и 31. После окончания этого импульса ключ 6 замыкается (фиг,2, в), в результате чего через обмотку

2 возбуждения протекает ток экспоненциальной формы и в магнитопроводе наводится магнитный поток Ф, изменяющийся в функции координаты Х и вреМени t

Ф(х,t) =Фее " (1-е ), (1) где т — постоянная времени обмотки возбуждения;

) = (R. 4.„/т) д — коэффициент.

Напряжения, снимаемые с обмоток считывания и дополнительной, равны

02 -(1! ИС) 01 Твых = 0 (7)

Отсюда Твв равно

Твых = (R|:/2) X (8) (фиг.2,л), После окончания импульса Т»»< на выходе схемы "НЕ" 21 появляется напряжение ступенчатой формы, которое, проходя через

50. дифференцирующую цепочку 22, превращается в узкий импульс и запускает одновибратор 24. После этого цикл работы устройства повторяется.

Таким образом, длительность выходного импульса Твых. пропорционального координате Х измерительной обмотки, не зависит от параметров магнитной цепи, а следовательно, не зависит от изменения магнитных свойств материала вследствие I воздействия внешних факторов (температу5

u(°,i)= — w

= — Ф/Ф 1/ге е 1", (2) где W — число витков в обмотках, Если принять координату дополнительной обмотки XO = О, первой секции обмотки считывания Х1 = Х, а второй Х2 = Х + 2, где

2 — известная величина смещения обмоток, и, обозначая Т, = т!и (Up/Е„, ), К г), после несложных математических преобразований получают длительности ТО, Т1 и Т2 импульсов, формируемых на выходах компараторов 12. 15, 13 соответственно

T0 = г п (Umax/Еоп) = Тн (3) Т1=Тн-г j X--Тн-К X (4) Т2 =- Тн - К (X + Z) (фиг. 2 г, д, е).

На выходах схем "И" 16 и 17 формируются импульсы длительностью (T1-T2) и (TOT1) соответственно (фиг,2 ж, з), которые замыкают ключи 7 и 9. В результате этого на выходах интеграторных блоков 30, 31 формируются напряжения (фиг,2 и, к)

Т1 Т2

0> = — 1/Rc f Udt= — 1/Rc х о х 0(Т1 — Т2) = — 1/Я с 0 К 2 о

0р = — 1/Rс f U dt = — 1/Rc х (6) о

Х U(TO — Т1) = — 1/й с 0 соответственно, После окончания импульса длительностью ТО сигнал с инверсного выхода первого компаратора 12 замыкает ключ 10, что вызывает компенсацию напряжения 02 напряжением 01. В момент равенства нулю напряжения 02 срабатывает третий компаратор 14 и справедливо равенство

1665220 юг.1 ры, излучения и пр.), что существенно снижает дополнительные погрешности устройства при измерении перемещений.

Формула изобретения 5

Устройство для преобразования перемещения в электрический сигнал, содержащее трансформаторный первичный преобразователь с обмотками возбуждения, считывания и основной обмоткой изме- 10 рения, размещенными на магнитопроводе, источник постоянного напряжения, блок обработки измерительного сигнала, прямой вход которого подключен к основной обмотке измерения, ключ управления, информа- 15 ционный вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а выход — к обмотке возбуждения, и одновибратор, инверсный выход которого подключен к управляющему входу ключа управления, 20 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены три аналогичных ключа, три компаратора, два интеграторных блока, три схемы "И", схема

"ИЛИ", схема "НЕ", дифференцирующая це- 25 почка и дополнительная обмотка измерения, размещенная на магнитопроводе, блок обработки измерительного сигнала выполнен в виде четвертого компаратора, обмотки измерения выполнены идентичными и 30 сдвинуты друг относител ьно друга на заданную величину, выход источника постоянного напряжения подключен к инверсным входам четвертого, а также первого и второго компараторов, прямые входы которых соединены с выходами соответственно. считывающей и дополнительной обмоток, инверсный выход второго компаратора и прямой выход четвертого компаратора через первую схему "И" подключены к управляющему входу первого ключа, инверсный выход четвертого компаратора и прямой выход первого компаратора через вторую схему "И" подключены к управляющему входу второго ключа, инверсный выход первого компаратора соединен с управляющим входом третьего ключа и первым входом третьей схемы "И", входы первого и второго ключей. соединены с выходом источника постоянного напряжения, а выходы — с первыми входами первого и второго интеграторных блоков соответственно, выход первого интегрэторного блока через третий ключ подключен к входу второго интеграторного блока, выход которого через третий компаратор подключен к второму входу третьей схемы "И", выход которой яв- . ляется выходом устройства, и через схему

"НЕ" и дифференцирующую цепочку соединен с первым входом схемы "ИЛИ", второй вход которой является входом устройства, а выход соединен с входом одновибратора, прямой выход которого подключен к вторым входам интеграторных блоков.

Составитель К.Молчанов

Редактор Е.Полионова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Демчик

Заказ 2385 Тираж 389 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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