Преобразователь перемещения в частоту

 

,72Ю24

О Il И"СМ„";,Ф"И Е

emo3 6ееетсиии

ЙЦал патически

Рвспублии

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (51) М.К .

G 01Р 5/16

G 01В 7/00 (22) Заявлено 07.02.77 (21) 2450306/18-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень ¹ 12

Гасударственный комитет

СС.CP ив делам изееретеннй и сткрытий (53) УДК 531.717 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.03.80 (72) Авторы изобретения А. И. Мартяшин, А. Е. Морозов, В. Г. Путилов, Б. Л. Свистунов, В. И. Чернецов, В. М. Шляндии и В. А. Сенаторов (71) Заявитель Пензенский политехнический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для автоматизации измерения и контроля линейных перемещений с помощью дифференциальных емкостных датчиков. 5

Известно устройство для преобразования малых перемещений в скважность импульсов (1), содержащее кроме емкостного дифференциального датчика два интегратора, две схемы сравнения, источник опорных на- 10 пряжений, триггерный узел. Недостатком данного устройства является относительно невысокая точность преобразования, обусловленная неидентичностью параметров интеграторов, нестабильностью опорных на- I5 пряжений и выраженным влиянием на функцию преобразования активных потерь емкостного датчика.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь перемещения в частоту (2), содержащий дифференциальный емкостный датчик, делитель напряжения, схему сравнения, выход которой соединен через делитель напряжения с одним из ее входов, и интегратор, Недостатком преобразователя является относительно невысокая точность, обусловленная значительным влиянием на результат преобразования активных потерь дифференциального датчика, значение которых 30 меняется при изменении измеряемого перемещения.

Цель изобретения — повышение точности преобразования перемещения в частоту.

Для этого предлагаемый преобразователь снабжен усилителем постоянного тока, охваченным емкостной отрицательной обратной связью, и интегратор выполнен парафазным, его вход подключен к выходу делителя на-. пряжения, а выходы соединены с обкладками дифференциального емкостного датчика, вторые обкладки которого подключены к входу усилителя постоянного тока, соединенного с вторым входом схемы сравнения.

Кроме того, с целью преобразования перемещений обоих знаков, преобразователь снабжен сумматором, включенным между выходом усилителя постоянного тока и вторым входом схемы сравнения, а один из выходов интегратора соединен с вторым входом сумматора.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит парафазный интегратор 1, дифференциальный емкостной датчик 2, усилитель 3 посгоянного тока, делитель 4 напряжения, сумматор 5, схему 6 сравнения, выход которой через делитель напряжения соединен с ее же одним входом и с входом интегратора, выходы которого подключены к обкладкам емкостного датчика 2, вторые обкладки которо1=о"соединены с входом усилителя 3, вь1ход последнего соединен с одним входом сумматора 5, другой вход которого подключен к выходу интегратора 1, а выход — к другому входу схемы 6 сравнения.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении питания на входе схемы сравнения, охваченной положительной обратной связью через делитель 4 напряжения с коэффициентом деления К, устанавливается напряжение U, например, положительное. При этом на выходах интегратора 1

t действуют напряжения 0 = КУ вЂ” (т — к постоянная времени интегрирования U<), которые подаются через датчик 2, представленный параллельной схемой замещения (C»,, CÄ вЂ” емкости между парами обкладок С„=С ЛС, C =C+-ЛС, R»,, R,— эквивалентньге активные сопротивления) на вход усилителя 3 :

На выходе последнего возникает напряжение

U3= — КУ вЂ” С, (C„— C»,)+

Т!

Этот сигнал, а также напряжение с выхода интегратора 1 подаются на входы сумматора 5, на выходе которого действует напряжение -(при коэффициентах суммирования, равных единице)

u,=-К / 1+ С ., - +

Х . Это йапряжение сравнивается на входах схемы 6 сравнения с выходным напряжением делителя 4 напряжения; в момент равенства этих сигналов напряжение на выходе схемы 6 сравнения скачкообразно меняет знак на противоположный, и описанный процесс повторяется.

Выходное напряжение усилителя 3 можно представить в виде двух составляющих— треугольной и параболической, причем первая определяется значением C„, а вторая — R„.

В установившемся режиме колебаний

{спустя 5 — 7 периодов) параболические со724924

4 ставляющие напряжений U> и U> в моменты равенства напряжению на входах схемы 6 сравнения равны нулю, поэтому для этих моментов справедливо равенство

КЦ вЂ” КЦ 1 +» »г

С вЂ” С

СО

Откуда частота колебаний определяется как

I0

Если учесть, что ЛС=К Л1, где Л1 — преобразуемое перемещение, K<=const, то окончательно получим

/ 21 Ф1 К 1 !

СО

Функция преобразования линейна, содержит минимум составляющих, вносящих по20 грешность чувствительности, а также инвариантно к значениям активных сопротивлений обкладок емкостного датчика 2, что позволило повысить точность преобразования.

25 Формула изобретения

1. Преобразователь перемещения в частоту, содержащий дифференциальный емкостный датчик, делитель напряжения, схему

30 сравнения, выход которой через делитель напряжения соединен с одним из ее входов, и интегратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он снабжен усилителем постоянного то35 ка, охваченным емкостной отрицательной обратной связью, а интегратор выполнен парафазным, его вход подключен к выходу делителя напряжения, а выходы соединены с обкладками дифференциального емкостно40 го датчика, вторые обкладки которого подключены к входу усилителя постоянного тока, соединенного с вторым входом схемы сравнения.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю45 шийся тем, что он снабжен сумматором, включенным между выходом усилителя постоянного тока и вторым входом схемы сравнения, а один из выходов интегратора соединен с вторым входом сумматора.

50 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 464781, кл, G 01Р 5/16, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

55 № 421121, кл. G 01РК 27/02, 1974 (прототип).

724924

Редактор О, Юркова

Заказ 352/12 Изд. М 211 Тираж 810 Подпиеное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель А. Куликов

Техред А. Камышникова

Корректоры: Т, Трушкина и А. Степанова