Преобразователь давления

 

ОП ИСАНИЕ пцызяю

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.12.75 (21) 2307665/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Оиубликовано 05.04.77, Бюллетень №13 (45) Дата опубликования описания04.07.77 (5l) М. Кл.е G 01 1 9/! 2

Госудерстеенный «омитет

C0s8T8 Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК

531.787 (088.8) Н. В. Егоров и А. И. Иоффе (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к датчикам давления.

Известны емкостные датчики давления, у которых преобразование перемешения упругого чувствительного элемента, воспринимаюшего давление, производится с помощью дифференциального конденсатора (1).

Недостатком известных схем преобразования емкости в постоянный ток является их малая чувствительность. Причиной низкой чувствительности преобразования является наличие в схеме сопротивлений, включаемых последовательно с сопротивлением, на котором формируется сигнал, пропорциональный разности токов разряда конден. саторов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является емкостной дифференциальный датчик, в котором для повышения чувствительности в схему вводятся иидуктивности, настраиваемые в резонанс с емкостями дифференциального конденсатора (2). Недостатком устройств с резонансными контурами является увеличею1е no i реииюсти из- за

1 нестабильностей иидуктивиостей и частоты напряжения иитаиия схемы.

Цель изобретения — увеличение чувствительности и повышение точности измерения, Поставленная цель достигается тем, что преобразователь давления, содержащий упругий чувствительный элемент, дифференциальный конденсатор, подвижный электрод которого жестко связан с чувствительным электродом, источник переменного тока и схему измерения емкостей дифференциального конденсатора, снабжен трансформатором с

10 двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного тока, резистором и четырьмя диодами, которые соединены между собой последовательно разноименными концами, образуя кольцевую схему, к

15 двум диагонально противоположным точкам которой подсоединен резистор, а к двум другим-разноиолярные концы вторичных обмоток трансформатора, подключенных другими концами к неподвижным электродам дифференциального конрт1 денсатора, подвижный электрод которого соединен с одним концом резистора, установленного в диагонале кольцевой схемы.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство соиержит упругий чувствительный элемент 1, преобразуюитий

553500 дайлеи»»а в переме»цение, дифференциальный конденсатор 2, состоящий иэ двух неподвижных электродов 3 и 4 н-подвижного электрода 5. Подвижный электрод 5 жестко связан с упругим чувствительнь»м элеиентом ., через который он электрически сое»п»не»» с корпусом 6. Неподвижные электроды устанавлень» на изоляторах 7 и 8 и электрически сое»»нняются с гермовыводами 9 и 10. Преобразователь содержит источник переменного тока 11 выссцеай частоты, трансформатор 12, который имеет 1( пве вторичнь»е обмотки с одинаковым числом вит»ав. Первичная обмотка трансформа.ора соединена е источником переменного тока 11. Схема преобразователя содержит четыре диода 13 — 16, которые соединяются между собой последовательно разноиме»п»ь»ми концами, образуя кольцевую схему. Резистор 17 включен между диагонально противоположными точками диодной кольцевой схемы.

Вторичные обмотки трансформатора 12 под. ключены разнополярными концами к д»»одной гольцевой схеме и неподвижным электродом 3 и 4 конденсатора.

Подвижный электрод дифференциального конденсатора соединен с од»п»м ко»щом резистора 17, установленным в диагонали кольцевой диодной схемы. Неподвижнь»е электроды 3 и 4 и подвижный электрод 5 образуют переменные конденсаторы 18 и 19.

На схеме обозначено:

C» — С вЂ” емкости конденсаторов 18 и 19

ЗО

О; и Uq — напряжения во вторичных обмотках трансформатора 12.

»» 3 а — токи заряда соответственно

Х .\ конденсаторов 18 и 19.

Д.,» д, — токи разряда соответственно » конденсаторов 18 и 19.

Ов — выходное напряжение.

Устрой»сп»о работает следующим образом.

Когда павле»п»я, действующие на упругий чувствительный элемент 1 с двух сторон, равны, 4О емкости С» = Ст = Се. При изменении давления (Р) упругий чувствительный элемент 1 прогибается и емкост»» дифференциального конденсатора С» и

С изменя»атея на LC.

В первую четверть положительной лолуволны напряжений О» и Ug конденсаторы 18 и 19 заряжаются через диоды 13 и 14.

Токи заряда конденсаторов 18 и 19 (I„»» I„) протекают через сопротивле»»»»е 17 в разнь»х направле»п»ях..

При этом вь»ход»»ое напряжение будет

Так как т 1 ) 1 и шй С )) 3 то приняв ц

=U» после несложных преобразований, иэ в ыраження (1) получим

И = »0„w R„(c„— с ) =120„ыЯ„-,ас

Конденсатор 18 через диоды 15 и 14, а конденсатор 19 через диоды 13 и 16 заряжаться не будут, так как диод 15 заперт отрицательной полярностью напряжения Uq, а диод 16 — положительной полярностью напряжения О».

Остальные три четверти периода изменения напряжений U» и Uz ток через Н»» не протекает.

Конденсаторы 18 и 19 практически мгновенно раз. ряжаются через диоды 16 и 15 и сопротивления обмоток трансформатора 12.

Таким образом, величина выходного напряжения устройства пропорциональна изменению емкостей дифференциального конденсатора и, следовательно, давление имеет однозначную поляр ность, Формула изобретения

Преобразователь давления, содержащий упру гий чувствительнь»й элемент, дифференциальный конденсатор, подвижный электрод которого жестко связан с чувствительным элементом, источник переменного тока и схему измерения емкостей дифференциального конденсатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, он снабжен транс»рорматором с двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного тока, резистором и четырьмя диодами, которые соединены между собой последовательно, разноименными концами. образуя кольцевую схему, к двум диагонально противоположным точкам которой подсоединен резистор, а к двум другим— разнополярные концы вторичных обмоток трансформатора, подключенных друтими концами к неподвижным электродам дифференциального конденсатора подвижный электрод которого соединен с одним концом резистора, установленного в диагона»»и" кольцевой схемы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент CIHA Р 3278919 кл. 340 — 200, 1972 r.

2. Авторское свидетельство СССР Р 373657 кл, Q 01 r 27/26 1975.

) 53500

Составитель О 4åH<>

Техред С. Беда

Корректор И. Гоксич

Редактор Н. Вирко

Заказ 190/38

Филиал П!П "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4

Тираж 1101 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5