Индуктивный измерительный преобразователь с цифровым выходом


 


Владельцы патента RU 2557373:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Псковский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений. Основная область применения: датчики положения в системах магнитного подвеса ротора. Технический результат: повышение помехозащищенности преобразователя и получение на выходе цифрового сигнала. Сущность: преобразователь содержит катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором, генератор прямоугольного напряжения, резистор, компаратор и источник опорного напряжения. Последовательно катушке включены генератор прямоугольного напряжения и резистор, один из выводов которого подключен к заземлению компаратора, а другой - к катушке и одному из входов компаратора. К другому входу компаратора подключен источник опорного напряжения. Полупериод напряжения генератора прямоугольного напряжения меньше трех электромагнитных постоянных времени катушки индуктивности при максимальной величине зазора сердечника. 1 ил.

 

Индуктивный измерительный преобразователь

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений. Основная область применения - датчики положения в системах магнитного подвеса ротора.

Известен измерительный преобразователь индуктивного типа [Журавлев Ю.Н. Активные магнитные подшипники: теория, расчет, применение. - СПб.: Политехника, 2003, стр. 192, рис. 10.4], содержащий катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором. К недостаткам данного устройства относятся низкая помехозащищенность и сложность конструкции.

Известен индуктивный измерительный преобразователь [патент RU 2452917, «Индуктивный измерительный преобразователь», Нестерук И.Н., приоритет от 23.09.2010], содержащий катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором, и компаратор. К недостаткам данного устройства относится низкая помехозащищенность и сложность конструкции.

Известен индуктивный измерительный преобразователь с цифровым выходом [патент US 4626621, «Circuit for generating a position in digital form»], содержащий генератор прямоугольного напряжения, соединенный с цепью, состоящей из катушки с изменяющейся индуктивностью, резистора и компаратора, один из выводов резистора подключен к компаратору, а другой - к катушке и одному из выводов компаратора. Недостатком данного устройства является необходимость повышения габаритов устройства для получения линейной характеристики.

Известен вихретоковый измерительный преобразователь [патент RU 2487314 С1 «Вихретоковый преобразователь перемещений»], содержащий катушку индуктивности и короткозамкнутую цепь в ответной части датчика. Недостатком данного устройства является необходимость в усилении выходного сигнала.

Наиболее близким к изобретению является индуктивный преобразователь с малым воздушным зазором [Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин, 2 изд., М. - Л., 1954, стр. 56, фиг. 9-1, а], содержащий катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором. Сигнал на выходе данного устройства обладает низкой помехозащищенностью и неудобен для использования в цифровых системах.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности преобразователя и получение выходного сигнала, удобного для использования в цифровых системах.

Поставленная цель достигается тем, что в ответной части имеется короткозамкнутая цепь, кроме этого имеются компаратор и источник опорного напряжения, последовательно катушке включены генератор прямоугольного напряжения и резистор, один из выводов которого подключен к заземлению компаратора, а другой - к катушке и одному из входов компаратора, к другому входу компаратора подключен источник опорного напряжения.

На чертеже показана функциональная схема индуктивного измерительного преобразователя с цифровым выходом.

Устройство выполнено следующим образом.

Индуктивный измерительный преобразователь с широтно-импульсным выходным сигналом содержит катушку индуктивности 1, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором 2, компаратор 3, источник опорного напряжения 4. Последовательно катушке 1 включены генератор прямоугольного напряжения 5 и резистор 6, один из выводов которого подключен к заземлению компаратора 3, а другой - к катушке 1 и одному из входов компаратора 3, к другому входу компаратора 3 подключен источник опорного напряжения 4.

Устройство работает следующим образом.

При питании цепи катушки 1 и резистора 6 прямоугольным напряжением с полупериодом, меньшим электромагнитной постоянной времени катушки 1, падение напряжения на резисторе 6 будет иметь треугольную форму. При изменении зазора сердечника 2 индуктивность катушки 1 изменится, а следовательно, изменится и амплитуда напряжения на резисторе 6. На входы компаратора 3 подается постоянное опорное напряжение и треугольное напряжение с резистора 6. При этом на его выходе появляются импульсы, длительность которых зависит от величины зазора магнитопровода 2.

В предложенном устройстве полезный сигнал, подаваемый на компаратор, пропорционален току в цепи с существенной индуктивностью, что повышает помехозащищенность. Выходной сигнал преобразователя удобен для использования в устройствах, где обработка сигнала ведется при помощи микроконтроллера. Простота конструкции устройства снижает его себестоимость по сравнению с аналогами.

Индуктивный измерительный преобразователь, содержащий катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором, генератор прямоугольного напряжения, резистор, компаратор и источник опорного напряжения, последовательно катушке включены генератор прямоугольного напряжения и резистор, один из выводов которого подключен к заземлению компаратора, а другой - к катушке и одному из входов компаратора, к другому входу компаратора подключен источник опорного напряжения, отличающийся тем, что полупериод напряжения генератора прямоугольного напряжения меньше трех электромагнитных постоянных времени катушки индуктивности при максимальной величине зазора сердечника.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к измерительной технике. Сущность: определяют значения активной и индуктивной компонент напряжения на обмотке датчика в широком диапазоне частот.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой систему измерения положения и предназначено для определения экстремального положения (xmin, xmax) управляющих стержней ядерной энергетической установки.

Предложенный способ относится к изготовлению инструмента измерительной техники для исследований профилей топографических особенностей гладкой поверхности - ступенчатого высотного калибровочного стандарта для профилометрии и сканирующей зондовой микроскопии.

Изобретение относится к устройству (102), сконфигурированному для измерения геометрии мениска (132) текучей среды и реализуемому им способу измерения геометрии мениска.

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и автоматики и может быть использовано в датчиках, обеспечивающих измерение различных физических величин.

Изобретение предназначено для использования в производстве полупроводниковых приборов, в частности для экспонирования рисунков на полупроводниковые пластины и иные мишени.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов.

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в интегральных линейных и угловых акселерометрах и гироскопах в качестве датчика перемещений.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для проведения ресурсных и метрологических испытаний внутритрубных инспекционных приборов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток в турбомашинах. Устройство для измерения многокоординатных смещений торцов лопаток, содержащее источник постоянного напряжения, ключ, рабочий и компенсационный одновитковые вихретоковые датчики, два резистора и первый усилитель.

Использование: для контроля линейных перемещений. Сущность изобретения заключается в том, что потенциометрический датчик линейных перемещений содержит подвижную каретку с двумя токосъемниками, которая перемещается по двум направляющим под воздействием уплотненного по наружной поверхности штока, соединенного с контролируемым объектом, и корпуса с двумя резистивными элементами, при этом в нем подвижная каретка с двумя токосъемниками связана механически со штоком посредством безлюфтового развязывающего узла, повышающего надежность и позволяющего более точно преобразовать величину линейного перемещения контролируемого объекта в изменение значения сопротивления потенциометрического датчика линейного перемещения с нормализованным усилием страгивания на большем рабочем ходе и с обеспечением защиты от влаги и посторонних частиц. Технический результат: повышение надежности и точности преобразования величины линейного перемещения контролируемого объекта в изменение значения сопротивления потенциометрического датчика линейного перемещения. 2 ил.

Использование: для изготовления датчиков деформации, силы, давления, перемещения, вибрации. Сущность изобретения заключается в том, что тензорезистор включает диэлектрическую подложку с нанесенной тензочувствительной пленкой из Sm1-xEuxS, где 0,22≤x≤0,5. Технический результат: обеспечение возможности повышения чувствительности измерений тензорезистора. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерений перемещений элементов конструкции. Сущность: датчик снабжен двумя диэлектрическим основаниями, подвижно соединенными между собой двумя упругими элементами, между которыми вдоль продольных осей оснований на поверхности первого основания расположен первый контактный элемент, выполненный в виде зигзагообразного печатного проводника из материала с высоким удельным сопротивлением, и второй контактный элемент, выполненный в виде токопроводящей упругой пластины, один конец которой жестко закреплен на изоляционной поверхности первого основания со стороны первого конца печатного проводника. Другой конец токопроводящей упругой пластины закреплен на поверхности второго основания над вторым концом печатного проводника. Упругие элементы могут быть выполнены в виде пластин, первые концы которых закреплены на первом диэлектрическом основании со стороны второго конца печатного проводника, а их вторые концы закреплены на втором диэлектрическом основании со стороны первого конца печатного проводника. Внешняя боковая поверхность диэлектрических оснований может быть выполнена в форме полуцилиндра или полусферы. Технический результат: повышение точности измерения перемещений и упрощении конструкции датчика. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в системе управления электрогидравлических и электромеханических приводов летательных аппаратов. Сущность: датчик содержит катушку, состоящую из двух измерительных обмоток и обмотки возбуждения, намотанных на каркасе из немагнитного материала, сердечник, выполненный из магнитомягкого материала, который соединен механически с контролируемым объектом посредством немагнитного штока. Каждая из измерительных обмоток выполнена ступенчато по всей длине каркаса и имеет два ряда витков провода, намотанных равномерно по всей длине. Обмотка возбуждения намотана поверх измерительных обмоток. Измерительные обмотки выполнены по дифференциальной схеме. Технический результат: уменьшение габаритов датчика, возможность точной регулировки крутизны выходной характеристики, исключение погрешности выходной характеристики, вызываемой колебаниями напряжения питания датчика. 3 ил.
Наверх