Устройство для преобразования неэлектрических величин в цифровой сигнал

 

Изобретение касается измерения неэлектрических , именно механических величин и определяет схему соединения дифференциального индуктивного датчика незлектрических величин с цифровым выходом , предназначенную особенно для устройств с микроЭВМ. Целью изобретения является уменьшение погрешности и увеличение динамического диапазона преобразования . Сущность изобретения: устройство для преобразования неэлектрических величин в цифровой сигнал содержит дифференциально-индуктивный датчик 1, переключатель 2, индуктивно-емкостной генератор 3, блок 4 измерения параметров колебаний и управления. 1-2-3. 1-3, 4-3, 4-2, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COU 1ÀËÈÑ1 ИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК

|kg. 1» -

6ИГ :ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР (ОСПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1) 7774722/10 (9) CS/265463/CS/PV 3282-86/06.05.86 (8) 13,04.88 (2) 13,04.88

{ 6}30,08.93. Бюл. Рл 32 (1) Научно-исследовательский институт подшипников качения, организация конц рна ЗВЛ, Брно (CS) (2) Франтишек

1441205, кл, 6 01 D 5/22, 1988.

2, Авторское свидетельство СССР

691690, кл. G 01 0 21/02, 1979, ! 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В

ИФРОВОЙ СИГНАЛ

Изобретение касается измерения неэлектрических, именно механических величин и определяет схему соединения фференциального индуктивного датчика

1 еэлектрических величин с цифровым выхоpIoì, предназначенным особенно для устройств с микроЭВM.

Цель изобретения — уменьшение погрешности и увеличение динамического диапазона преобразования.

Схема соединения в соответствии с изоб ретением обладает следующими преимуществами:

1) она очень проста и не требует особенного внимания в процессе производства и установки, не использованы точные и дорог 1е аналоговые злеманть.

2) она особенно пригодна для подключения к микроЭВМ,,, БЫ,, 1837162 А1 (5 )5 G 01 D 1/16, 5/22, 21/02 (57) Изобретение касается измерения неэлектрических, именно механических величин и определяет схему соединения дифференциального индуктивного датчика неэлектрических величин с цифровым выходом, предназначенную особенно для устройств с микроЭВМ. Целью изобретения является уменьшение погрешности и увеличение динамического диапазона преобразования, Сущность изобретения; устройство для преобразования неэлектрических величин в цифровой сигнал содержит дифференциально-индуктивный датчик 1, переключатель 2, индуктивно-емкостной генератор 3, блок 4 измерения параметров колебаний и управления. 1 — 2 — 3, 1 — 3, 4 — 3, 4-2, 1 ил.

3) прямой перевод измеренной величины в длину интервала колебаний генератора амит возникает минимальную чувствительность к возмущающим влияниям и позволяет обработать динамический диапазон измеренной 6 величины до 100 дБ; 4

4) она дает отличную линейность анод- а но-сеточной характеристики, вытекающую оОс, иэ удачного выбора ее математической модели, с воэможностью дальнейшего улучшения путем соответствующей аппроксимации;

5) имеет отличную термостойкость и долговременную стабильность анодно-сеточной характеристики схемы соединения;

6) позволяет осуществить простую реализацию многоканального измерения.

На чертеже приведена структурная схема соединения, 1837162

Совместный вывод 5 дифференциального индуктивного датчика 1 соединен с первым зажимом 12 индиаивно-емкостно-, го генератора 3. Первый вывод 6 дифференциального индуктивного датчика 1 подключен к первому входу 8 переключателя 2 и, аналогично, второй вывод 7 дифференциального индуктивного датчика 1 соединен с вторым входом 9 переключателя

2. Выход 11 указанного переключателя 2 присоединен к второмуэажиму13 генератора 3. Выход 14 данного генератора 3 соеди.нен с входом 15 блока 4 измерения параметров колебаний и управления, выход

16 которого соединен с управляющим входом 10 переключателя 2. Блок 4 можно при помощи микропроцессорных цепей реализовать, например, при помощи двух втулок

131 MOS цепей и одной втулки $ТТ1 .

Блок 4 присоединяет отдельные ветви дифференциального индуктивного датчика

1 к генератору 3 при помощи переключателя

2. Индуктивность L присоединенной переключателем 2 ветви дифференциального индуктивного датчика 1 образует составную часть настраиваемой цепи генератора 3, для длины периода Т колебаний генератора 3 известное отношение принимает следующий вид;

Т 2 л pQ (1) где С вЂ” емкость. создающая вместе с индуктивностью L одной ветви датчика 1 настраиваемую цепь. Если для случая присоединения первой ветви датчика 1 будет для длины периода Т1 колебаний генератора 3 формула:

T< = 2m ((: (2) где L1 индуктивность первой ветви датчика

1, то также для случая присоединения второй ветви датчика 1 для длины периода Т2 колебаний генератора 3 можно представить формулу: тг-гя l (3) где Q- индуктивность второй ветви датчика

1.

Для зависимости между измеряемой величиной у и индуктивностями L1 и L2 ветвей датчика 1 будем иметь отношение

У- 1(Я(1, 2) (4)

В качестве одной из подходящих аппроксимаций функции (L1, L2) мОжно испольэовать функцию: () L2 — 6 (5) Если переключатель 2 переключает отдельные ветви датчика 1 с достаточной скоростью с учетом требуемых динамических свойств схемы соединения, то, подставив отношение (2) и (3) в отношение (5), получим, 10

g(L1 12)» Т2 Т1

Т1+Т2 причем очевидно, что значение данной функции не будет зависеть от изменений длин периодов Т1, Т2 колебаний генератора 3, вызванных термостойкостью или длительной временной нестабильностью генерато-. ра 3, значит, все стабильности зз исключением нестабильностей датчика 1 компенсированы.

Итак, применив отношение (6), формула

l5

20 (4) преобразуется к виду.

Т2 — Т1

Т1 +Т2 (7) Мо>кно убедиться в том, что еще линейная аппроксимация данной функции приводит к лучшей линейности анодно-сеточной характеристики схемы соединения, чем при включении того же датчика в известные схемы соединения с переменным мостом, причем линейность можно далее улучшить за счет аппроксимации функции (7), например

35 полиномом, Управление переключателем 2, измерение периодов Т1 и Т2 колебаний генератора

3, вычисление измеряемой величины у и ее изображение или дальнейшую обработку обеспечивает блок 4. Для повышения способности разрешения и одновременно для обеспечения меньших требований к скорости измерения можно заменить длины периодов Т1, Т2 колебаний генератора 3 временами ) 1; Т, приходящимися на соответствующее одинаковое число последующих друг за другом колебаний генератора 3.

Схема соединения дифференциального

< индуктивного датчика неэлектрических ве50 личин с цифровым выходом в соответствии с изобретением применима в области техники измерений, регулирования и автоматизации.

Формула изобретения

Устройство для преобразования неэлектрических величин в цифровой сигнал, содержащее датчик незлектрических величин, соединенный с индуктивно-емкостным генератором, выход которого подключен к

1837162 у блока измерения параметров колебауправления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, с целью уменьшения погрешности и ичения динамического диапазона презования, в него введен переключатель, тчик незлектрических величин выполвиде дифференциального индуктивноатчика, первый и второй выводы ктивных ветвей которого соединены с

Составитель Ю. Алешин

Техоед M.Mîðãeíòàë Корректор Л. Ливринц

Тираж Подписное енного комитента по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

13035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 вх д ни и чт, ув л об а а а не в

ro д ин у вторым входом индуктиано-емкостного генератора через переключатель, совместный вывод этих ветвей подключен к первому входу индуктивно-емкостного генератора. а

5 блок измерения параметров колебаний и управления выполнен с выходом сигнала длительности периода, подключенным к управляющему входу переключателя.