Нуль-индикатор

 

Союэ Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ABTOPCNOMV СВИДБТВЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 28.01.77 (21) 2451431/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

2. (51) М. Кл. Ср 05 В 1/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений н откритнй (43) Опубликовано15.08.78.Бюллетень № 30 (53) УДК 621.72 (088.8) (45) Дата опубликования описания 28.06.78 (72) Авторы изобретения

Ю, С. Расшепляев, А. Е. Богатых, В. Ф. Вербов и А, И. Крапива (71) Заявитель (54) НУЛЬ-ИНДИКАТОР

Изобретение относится к области автоматики, эпектроиэмерительной и вычислительной техники и может использоваться при построении высокоточных аналого-цифровых преобразователей и в системах автоматического контроля.

Известен нуль-индикатор с усилителем постоянного тока, состояший из операционного усилителя, формирователя, источника порогового напряжения, коммутатора, поро- 0 гового влемеита и фильтра (1 . Нелостатком такого нуль-инднкатора является значительный дрейф нуля усилителя.

Известен также нуль-индикатор с модуляцией входного сигнала, который состоит из модулятора, усилителя переменного тока, амплитудного детектора, линии задержки и схемы формирования импульсов (2$. Такое устройство ие имеет apelфа нуля, а следовательно, обладает более 2о высокой точностью, однако оно имеет .меньшее быстродействие, зависящее, в частности, от частоты модуляции.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является нульинди-. 25 катор, содержашкй модулятор, выполненный на пьезоэлементе, две противоположные грани которого являются входными клеммами нуль-иццикатора, и регистрируюший блок, состояший иэ фотоэлемента, выходы которого через две цепочки иэ последовательно соединенных формирователя импульсов, дифференцируюшего блока и элемента И подключены к соответствуюшим входам реверсивного счетчика(3 .

Недостатком такого нуль-индикатора является низкая точность фиксации нулевого значения напряжения.

Белью изобретения является повышение точности фиксации нулевого значения напряжения.

Для этого в устройство введены полупрозрачное. зеркало, неподвижное зеркало и источник монохроматического света, на пути светового пучка которого последовательно установлены полупрозрачное зеро кало под углом 45 и неподвижное зеркало, причем полупрозрачное зеркало размешено между зеркальной гранью пьезоэлемента, которая расположена параплель619896 но световому пучку источника монохрома тического света и фотоэлементом регистр рируюшего блока.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого нуль-индикатора.

Входные клеммы 1 связаны с двумя противоположными гранями пьезоэлемента 2, зеркальная грань которого располо жена на одной оптической оси с фотоэлементом 3 регистрирующего блока 4.

Неподвижное зеркало 5 расположено 10 на одной оптической оси с источником монохроматического света 6, причем оси расположены во вэаимноперпендикулярных плоскостях, .На пересечении оптических осей установлено полупрозрачное зеркало 15

7, расположенное под углом 45 к осям.

Выходы фотоэлемента 3 соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного двоичного счетчика 8. через соответствующие формирователь импульсов g, 20 дифференцирующий блок 10 г элемент И

11. Выход реверсивного счетчика 8 соединен с выходом 12 нуль-индикатора.

Нуль-индикатор работает следующим: образом. 25

Монохроматический луч света от источника 6 делится на два когерентных луча полупрозрачным зеркалом 7. Далее первый луч падает на неподвижное зеркало 5, отражается от него, от полупрозрач-30 ного зеркала 7 и попадает на вход регистрирующего блока 4. Одновременно второй когерентный луч падает на подвиж Ную зеркальную грань пьезоэлемента 2, отражается от нее и, пройдя через полупрозрачное зеркало 7, попадает также на вход регистрирующего блока 4. Так как .лучи когерентны, то на входе регистрирующего блока 4 будет наблюдаться иитерференционная картина.

Путь и в - пути, которые проходят первый и второй лучи соответственно от источника света 6 до входа регистрирующего блока 4. Тогда еспи 9<-Р 1И g> то будет максимум интерференции, если 45 р -I .Ш вЂ” ° a- минимум интеп еренини, Я +А

2 где М- целое число, Я - длина волны монохроматического света.

Путь зависит от величины деформа» ции пьезоэлемента, которая в общем слу чае определяется по формуле

= Ц„ где hp - абсолютная величина деформации, 3 — коэффициент, характеризующий обратный пьезоэффект. материала; 55

6 — входное контролируемое напряжеХ ние.

Таким образом, только при наличии на входе 1 изменяющегося во времени контролируемого напряжения, на входе регистрирующего блока 4 будет движение интерференционных полос, а при нулевом значении напряжения на входе 1 движе-, ния полос не будет. Движение интерференционных полос преооразуется фотоэлемен тами 3, формирователями импульсов 9, дифференцируюшими блоками 10, логическими элементами И 11 в импульсы, кото- рые поступают на суммирущий или вычитаюший входы реверсивного счетчика 8 в:. зависимости от возрастания или убывания входного контролируемого напряжения, а также и от его полярности.

Нуль-индикатор настраивается так, чт в исходном нулевом состоянии в реверсиМном счетчике записано, например, М импу льсов. При наличии входного изменяюще гося напряжения на входе 1 в нуль-индикаторе действуют описанные выше процессы и реверсивный счетчик суммирует или вычитает импульсы, получаемые в регист,рирующем блоке 4 при движении интерференционных полос. Но как только входное напряжение станет равным нулю, в реверсивном счетчике опять будет Я импульсов, что определенным образом фиксируется на выходе 12.

Предлагаемый нуль-индикатор обеспечивает высокую точность измерения нулевого значения напряжения. Сдвиг интерференционных полос, достаточный для регистрации, будет наблюдаться при изменении разности расстояния г и И на величину, равную половине длины волны света k/2.

Точность можно еше более повысить, при менив пьезоматериалы с большим значением коэффициента Д.

Кроме того, предлагаемый нуль-индикатор имеет малую инерционность, отсутствие гистерезиса, достаточно простую конструкцию.

Формула изобретения

Нуль-ыщикатор, содержащий модулятор, выполненный на пьезоэлементе, две противоположные грани которого являются входными клеммами нуль индикатора, и регистрирующий блок, состоящий иэ фотоэлемента, выходы которого через две цепочки иэ последовательно соединенных формирователя импульсов, дифференцирующего блока и элемента И подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, от п è ÷ а ющийся тем, что, с целью повышения точности фиксации нулевого значения напряжения, в него введены полупрозрачное зеркало, непод6 19896

Составитель С. Белан

Редактор Н. Каменская Техред О. Андрейко Корректор hI. Демчик

Заказ 4506/43 Тираж 1033 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений. и открытий

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

Филиал ППП Патент,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вижное зеркало и источник монохроыатического света, на пути светового пучка которого последовательно установлены о полупрозрачное зеркало под углом 45 и неподвижное зеркало, причем полупроэрач« ное зеркало размещено между зеркальной гранью пьезоэлемента, котораи располо-. жена параллельно световому пучку источника монохроматического света и фотоалементом регистрирующего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидете. ьство СССР

14 504176, кй. Су 05 В 1/01, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 243282, кл. Q 06 «J 3/00, 1957.

3. Авторское свидетельство СССР

М 374574, кл. Q 05 В 1/01, 1963.