Линейный преобразователь перемещения в амплитуду синусоидального напряжения

 

Союз Соеетекн»

Соцмлнстннвсннн о}есяубеа

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЮЛЬСТВУ (11) 688 3L26 (6l) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Эаявлено15.09.75 (2l) 2172951/28 е присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.07.77. Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 06.09.77 (51) М. Кл.

6т 01 В 7/00

Гаоударотввннн}й ноннтот

Соаета Мнннотроо СССР но деяан нзобретоннй н отнрмтнй (5Ý) УДК 531.717 (088. 8) В. К. Шакурский, Ю. И. Моргунов и Г. М. Кузьмичев (72) Авторы изобретения

Тольяттинский политехнический институт (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕШЕНИЯ

В АМПЛИТУДУ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относитси к измерению иеалектрических величин алектрическими методами и может быть использовано для измерения линейных размеров изделий, малых перемещений и других физических величин, преобразованных в механические перемещения.

Известны устройства для измерения малых линейных перемещений с использованием в качестве чувствительного алемента Н} чашки броневого сердечника с обмоткой и дискового якоря, выполненных из феррита(1).

Недостатком этого устройства является нелинейность характеристики преобразова- И ния, а следовательно, узкий рабочий диапазон.

Известно также устройство, содержащее параметрический датчик дифференциального типа, например индуктивный или емкостный, 20 автогенератор и амплитудный дискриминатор,при атом датчик является элементом колебательных контуров, последовательно включенных в выходной цепи общего усилительного алемента генератора12). 2б

Известное устройство имеет ограничен-. ный динамический диапазон линейного участка характеристики, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является линейный преобразователь малых перемещений в амплитуду синусоидального напряжения, содержащий источник опорного напряжения, стабилизированного по амплитуде н частоте, переходный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходу источника опорного напряжения, и параллельный колебательный контур, состоящий из конденсатора и обмотки индуктивного датчика перемещения (3).

Устройство имеет также ограниченную величину линейного участка характеристики ,(600 мкм), обладает остаточным напряжением на выходе и содержит трансформатор, требующий тщательного изготовления и на- стройки для обеспечения стабильности характеристик при изменении температуры и смене датчика.

Uem изобретения - расширение динамического диапазона.

566126

Эта цель достигается тем, что линейный преобразователь перемещения снабжен вторым конденсатором, включенным между одним иэ концов вторичной обмотки траноформатора и первой точкой колебательного контура, и операционным усилителем, инвертирующнй вход которого соединен со вторым концом вторичной обмотки трансформатора, а неинвергирующий — со второй точкой колебательного контура. При этом вторичная обмотка переходного трансформатора выполнена в виде объемного витка.

На чертеже показана электрическая схема предложенного устройства.

Источник 1 опорного напряжения подключен через переходный, трансформатор 2 со вторичной обмоткой в виде объемного витка к остальной части схемы.

Один конец объемного витка трансформатора через конденсатор 3 подключен к первой точке параллельного колебательного контура 4, индуктивностью которого является обмотка датчика перемещения. Вторая точка параллельного колебательного контура подключена к земле и НеННВерТВругогггему входу операционного усилителя 5. Инвертируюший вход операционного усилителя подключен к другому концу объемного витка. С выхода усилителя .5 снимается переменное синусоидвльное йапряжение, линейно зависящее от перемещения якоря индуктивного датчика.

Преобразователь работает следующим образом.

При указанном включении элементов образуется цепь с последовательным и параллельным резонансами . Параметры элементов схемы должны быть выбраны гвк, чтобы частота резонанса параллельного ко,лебательного контура 4 в точке условного нуля преобразователя была близка к частоте источника 1 опорного синусоидального напряжения. При этом остаточное напряжение на выходе преобразователя Ue будет отсутствовать. С уменьшением индукгивности датчика в результате перемещения якоря частоты последовательного и параллельного резонансов увеличиваются, а следовательно, вся частотная характеристика смешается вправо по оси частот. Твк как частота источника 1 опорного напряжения постоянна, это приводит к росту выходного напряжения. За счет использования кривиэ« ны участка частотной характеристики меж ду экстремальными значениями при параллельном и последовательном резонансах происходит компенсация нелинейности датчика и расширение динамического диапазон нв линейного участка харвкгерисгики преобразования.

Таким образом, процесс преобразования механического перемещения в напряжение синусоидального тока осуществляется через управление частотной характеристикой устройства.

Предлагаемое устройство позволяет обес печить более высокую точность (погрешйость

10 преобразования в диапазоне температур о

+ 10 + 50 С не хуже 0,1% или в линейных величинах 0,1 мкм) и расширить, при сохранении габаритов чувствительного эпеменга, более чем в 2,5 раза линейный учас15 ток динамического диапазона преобразования. Кроме того, предлагаемый преобразователь не содержит специальных прецезионных элементов, некритичен в настройке и к смене индуктивных датчиков и обладает большой технологичностью,что позволяет использовать его в электронных приборах активного контроля в условиях массового производства изделий.

Формула изобретения

1. Линейный преобразователь перемещения в амплитуду синусоидвльного напряжения, содержащий источник опорного напряжения стабилизированного по амплитуде и частоте, переходный трансформатор, первичная обмогка которого подключена к выходу ис» точникв опорного напряжения, и параллельный колебательный контур, состоящий из конденсатора и обмотки индуктивного датчика перемещения, о г л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, преобразователь снабжен вторым конденсатором, включенным между одним из концов вторичной обмотки трансформатора и первой точкой колебательного контура, и операционным усилителем, инвертирующий вход которого соединен со вторым кон45 цом вторичной обмотки трансформатора, а неинвертирующий — со второй точкой колебательного контура.

2. Преобразователь по и. 1, о г л и— ч а ю шийся тем, что вторичная обмотка переходного трансформатора выполнена в виде объемного витка.

Источники информации, при игые во внимание при экспертизе:

1. Рашкович М. П., Шкловский Б. И.

Индуктинные преобразователи для автоматизации металлорежуших станков, N., М ашиностроение, 1 96 9, 2. Авторское свидетельство М 330334, кл. 6 01 В 7/14, 1971.

566326

С ос тави тель В. Ляхов

Редактор Т, Иванова Техред H. Андрейчук

Корректор А. Кравченко

Заказ 2375/27 Тираж 907 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал 1 !ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3. Моргунов Ю. И., Москвичев F.. И., Принципы построения и работа электронных схем приборов фирмы Мс роев экспресс-информация, Обмен передовым опытом в автомобилестроении, Филиал

НИИЛвтопрома, Тольятти, % 10, 1975.