Измеритель перемещений

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)5 6 01 В 7/00

ГОСУДАРСтВЕННЫй КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4422310/28 (22) 10.05.88 (46) 23.02.92. Бюл. 34 7 (71) Специальная региональная геофизическая экспедиция (72) И.Я,Гончарук (53).621.317.39:531.71(088,8) (56) Датчики контроля и регулирования./Под ред. Д,И.Агейкина. — M.: Машиностроение, 1965, с. 547. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ. (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель — повывение точности и расширение линейного диапазона измерений. Измеритель перемещений выполнен в виде автогенерэтора по мостовой схеме симметричного мультивибратора на .двух транзисторах 9 и 10 с включенными в их коллекторные цепи двумя дифференциаль-. но соединенными обмотками 7 и 8 индуктивного датчика перемещений..Обмотки,;59<, 1714329 А1 датчика с подключенными к ним конденсаторами образуют параллельные контуры, определяющие частоту автогенератора. К эмиттерамтранзисторов 9 и 10 подключены

RC-фильтры 15 и 16, Базы транзисторов соединены перекрестно через резисторы 11 и f2 положительной обратной связи.и соединенныв с ними параллельно конденсаторы

13 и 14 с коллектором транзистора в другом плече мостовой схемы. Обмотки датчика размещены соосно на торцах С-образного ферритового сердечника 5, в воздушном зазоре которого размещен подвижный weмент датчика, выполненный в виде .: электропроводного диамагнитного экрана.:

Перемещение экрана в направлении одного . из торцов сердечника 5 датчика приводит к разбалансу мостовой схемы и появлению! сигнала постоянного тока в точках 19 и 20 ее, выходной диагонали, величина и полярность которого зависят от величины и на- и правления контролируемого перемещения.

1 з.п. ф-Jlbl- 3 ил.

1714329

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовайо в различных областях промышленности и народного хозяйства при измерениях линейных перемещений.

Целью изобретения является повышение точности и расширение линейного диапазона измерения перемещений.

На фиг.1 показан измеритель перемещений, общий вид; на фиг.2 — дифференциальный индуктивный датчик, конструкция; на фиг,3 — электрическая схема измерителя.

Измеритель перемещений содержит металлический корпус 1 со щелью 2, в которой установлен с возможностью перемещения подвижный элемент 3 индуктивного датчика, связываемый с контролируемым объектом 4 в процессе измерения его перемещений и выполненный в виде электропро водной пластины из немагнитного материала. Внутри корпуса 1 размещены жестко соединенные, между собой неподвижный С-образный сердечник 5 датчика с воздушным зазором 6 между его обращенными один к другому торцами, расположенными по разные стороны от щели 2 в корпусе, и электрическая схема. в которую включены дифференциально соединенные обмотки 7 и 8 датчика, . Эта схема представляет собой автогенератор, выполненный по мостовой схеме в виде симметричного мультвибратора на двух транзисторах 9 и 10, база каждого из которых соединена перекрестно через.соответствующий резистор 11 и 12 положительной обратной связи с коллектором второго транзистора. Параллельно этим резисторам подключены конденсаторы 13 ь 14. К змиттерам транзисторов 9 и 10 подключены нагрузочные резисторы и параллельно включенные с ними конденсаторы, образующие RC-фильтры 15 и 16, Общая точка соединения этих фильтров подключена к одному из полюсов 17 источника питания постоянного тока мостовой схемы. Второй полюс 18 этого источника присоединен к общей точке соединения обмоток 7 и 8 дифференциального индукционного датчика, которые являются также и катушками индуктивности автогенератора и подключены своими противоположными концами к коллектору соответствующего транзистора. Параллельно обмоткам 7 и 8 датчика перемещений присоединены подстроечные конденсаторы, образующие с ними частотозадающие колебательные контуры. Между точками 19 и 20 соединения фильтров 15 и

t 6 и эмиттеров транзисторов 9 и 10 присоединен регистрирующий прибор 21 постоянного тока с подключенным к его зажимам сглаживающим конденсатором 22.

Измеритель перемещений работает следующим образом.

5 . При подключении полюсов 17 и 18 источника питания постоянного тока к схеме измерителя в ней генерируются автоколебания высокой частоты, имеющие форму, близкую к прямоугольной. При отсутствии

10 подвижного элемента 3 в зазоре 6 индуктивного датчика и сбалансированном состоянии плеч мостовой схемы измерителя, падения напряжения на фильтрах 15 и 16, включенных в эмиттерные цепи транзисто.

15 ров в смежных плечах мостовой схемы, оди наковы по величине и противоположны и@ знаку, вследствие. чего сигнал в выходно® диагонали этой схемы в точках 19 и 20 равен нулю.

20 При размещении подвижного элемента

3 s середине зазора 6 симметрично относительно торцов С-образного сердечника датчика индуктивность его обмоток 7. и 9 изменяется на одну и ту же величину и хотя

25 частота автоколебаний также изменяется, баланс мостовой схемы не нарушается. вследствие чего выходной сигнал измерителя по-прежнему остается равным нулю. При перемещении подвижного элемента в на30 правлении одного из торцов сердечника.5 датчика происходит разбаланс мостовой схемы, вследствие чего на включенных в эмиттерных цепях транзисторах 9 и 10 нагрузочных фильтров 15 и 16 выделяется про35 детектированное переходами база— эмиттер этих транзисторов напряжение, величина которого пропорциональна величине перемещения, а знак определяется направлением этого перемещения. Это на40 пряжение сглаживается конденсатором 22 и регистрируется прибором 21.

Благодаря тому, что дифференциально соединенные обмотки индуктивного датчика выполняют функции частотозадающих

45 элементов колебательного контура автогенераторной мостовой схемы, т.е. фактически вынесены из выходной цепи измерителя и не подвержены поэтому влиянию нагрузки в виде входного сопротивления, например, 50 измерительного прибора, повышается точность и стабильность работы измерителя перемещений, а также обеспечивается расширение лийейного диапазона измерений.

Этому способствует также и форма выпол55 нения индуктивного датчика, имеющего. магнитопровод с неизменным зазором, и перемещающийся в нем немагнитный подвижный элемент. Поскольку эмиттер-базовые переходы транзисторов вместе с

RC-фильтрами в их эмиттерных цепях вы1714329

7 б

/7 (8192

Фиг.1

Составитель В.Ануфриев

Редактор И.Ванюшкина Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 680 Тираж 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 полняют функции детекторов высокочастотных автоколебаний, это упрощает схему измерителя, исключая использование диодного детектора.

Формула изобретения 5

1. Измеритель перемещений, содержащий автогенератор, выполненный по мостовой схеме на двух транзисторах, база каждого из которых соединена через резистор положительной обратной связи с кол- 10 лектором другого транзистора, при этом к эмиттерам транзисторов подключены нагрузочные резисторы, общая точка соединения которых предназначена для подключения к одному из полюсов источни- 15 ка питания постоянного тока, а к коллекторам подключены катушки индуктивности, общая точка соединения которых предназначена для подключения к второму полюсу источника питания постоянного тока, и дат- 20 чик перемещения, подвижный элемент которого предназначен для связи с контролируемым объектом, отл ича ющи йс я тем, что, с целью повышения точности и расширения линейного диапазона измерений, он снабжен двумя парами конденсаторов, которые в одной паре присоединены параллельно резисторам положительной обратной связи, а в другой — параллельно нагрузочным резисторам в эмиттерных цепях транзисторов с образованием RC-фильтров, в качестве датчика перемещения использован индуктивный датчик с двумя . дифференциально соединенными обмотками, являющимися также и катушками индуктивности автогенератора, а точки соединения эмиттеров транзисторов с RCфиль1рами образуют выходную диагональ мостовой схемы.

2. Измеритель перемещений по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что датчик перемещений имеет С-образный ферритовый сердечник, на торцах которого соосно установлены его обмотки, а подвижный элемент выполнен в виде электропроводной пластины из немагнитного материала, установленной с возможностью изменения зазора между нею и торцами сердечника.