Датчик давления

 

Использование: в измерительной технике, для измерения давления. Сущность изобретения: датчик построен на основе высокочастотного генератора с положительной обратной связью. Генератор выполнен на транзисторе. В эмиттерной и коллекторной цепях генератора включены индуктивно связанные между собой обмотки без сердечников. Третья обмотка, также без сердечника, установлена на подвижном элементе датчика с возможностью взаимодействия с обмоткой генератора и подключена к выходному каскаду датчика. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к преобразователям давления.

Известно устройство для измерения давления, содержащее индукционный преобразователь, в котором сердечник связан с чувствительным элементом (см. авт.св. N 408179, кл. G 01 L 9/10, 1974 г.).

Недостатком этого датчика является большая погрешность в измерениях.

Прототипом изобретения является индукционный датчик давления, обмотка которого включена в колебательный контур генератора. Генератор выполнен на транзисторе, а обмотка включена в его эмиттерную цепь (см. авт.св. N 224337, кл. G 01 L 9/10, 1968 г.).

Недостатком этого датчика является сравнительно низкая точность и чувствительность. Целью изобретения является устранение этого недостатка.

Указанная цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем генератор на основе транзистора, в эмиттерной цепи которого включена обмотка индуктивности, а также сердечник, генератор выполнен высокочастотным с положительной обратной связью, в его коллекторную цепь включена вторая обмотка, выполненная, как и первая, без сердечника и индуктивно с ней связанная, а в качестве сердечника используется дополнительная обмотка, подключенная к выходному каскаду датчика и установленная на его подвижном элементе.

Схема датчика (преобразователя) показана на чертеже и представляет собой высокочастотный (ВЧ) генератор пилообразного тока с положительной обратной связью. Обмотки L₁ и L₂ индуктивно связаны между собой. Относительно катушки L₂ c возможностью перемещения установлена катушка L₃. Все обмотки используются без сердечников. Цепочка С_эD₁ предназначена для запуска генератора, т.е. для изначального отпирания транзистора. В зависимости от вида (перехода) транзистора меняется полярность включения диода.

Принцип действия преобразователя поясняется следующим образом.

Нетрудно заметить, что генератор (без выходного каскада) построен по схеме усилительного каскада. При запуске генератора с помощью цепочки СD на входе, т.е. на обмотке L₁ возникает начальное напряжение, которое усиливается транзисторным каскадом. На выходе, т.е. на обмотке L₂ возникает повышенное (усиленное) напряжение, которое вследствие индуктивной связи возникает на обмотке L₁. Уже повышенное напряжение на обмотке L₁ вновь усиливается и поступает на обмотку L₂, а с нее вновь на обмотку L₁. Таким образом происходит процесс лавинообразного нарастания напряжения. Этот процесс происходит только при наличии индуктивной связи обмотки L₂ с обмоткой L₃, которая в данном случае играет роль сердечника.

Предельная величина напряжения, возбуждаемого на катушке L₂ (предел насыщения) зависит от параметров схемы, величины (U) питания и расстояния между обмотками L₂ и L₃. Таким образом в собранной схеме это расстояние является единственной переменной величиной, т.е. величина сигнала на обмотке L₂ зависит от удаления или приближения к ней обмотки L₃, на которой этот сигнал возбуждается и через выпрямительный каскад поступает на индикатор в виде постоянного напряжения.

Следовательно, установив обмотку L₃ на подвижном элементе датчика, можно измерять величину перемещения, которое зависит от величины измеряемого параметра.

Поскольку схема построена на ВЧ-генераторе, то неизбежно возникновение частоты. Но т.к. генератор высокочастотный, влияние частотной составляющей будет настолько ничтожным, что на показании выходного прибора это влияние никак не сказывается. Эксперименты показывают линейный характер зависимости выходного сигнала от перемещения (расстояния между обмотками L₂ и L₃).

За счет мультипликативного эффекта расширения изменения выходного сигнала по отношению к изменению расстояния (к перемещению), т.е. к величине измеряемого параметра существенно повышается точность и чувствительность прибора.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий генератор на основе транзистора, в эмиттерную цепь которого включена первая обмотка индуктивности, а также сердечник, отличающийся тем, что генератор выполнен высокочастотным с положительной обратной связью, в его коллекторную цепь включена вторая обмотка, индуктивно связанная с первой обмоткой, а сердечник выполнен в виде дополнительной обмотки, подключенной к выходному каскаду датчика и установленной на его подвижном элементе.

РИСУНКИ

Рисунок 1