Преобразователь перемещенийв аналоговый сигнал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскнк

Соцнапнстнческни

Реснубпнк

«i>815477 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5!)М. Кл. (22) Заявлено 11. 12. 78 (21) 2693521/18-24 с присоединением заявки М9

G 01 В 7/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2303.81. Бюллетень М 11

Дата опубликования описания 23. 03. 81 (53) УДК 681. 325. (088. 8) (72) Авторы изобретения

Д. И. Коваленчик и В. К. Жолобов (71) Заявитель (5 4 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В АНАЛОГОВЫЙ

СИГНАЛ

Изобретение предназначено для преобразования линейных и круговых перемещений в пропорциональное ему напряжение и может быть использовано в системах автоматики для измерения линейных перемещений рабочих органов, перемещающихся в герметичных объемах в нефтяной, горнорудной и энергетической промышленности.

Известен дискретный уровнемер, содержащий постоянный магнит, диодную матрицу, герконы, каждый из которых охвачен обмоткой возбуждения, выполненных в виде встречно включенных полуобмоток, два.источника питания и развязывающие диоды (11.

Однако сложность схемы измерения, обусловленная наличием диодной . матрицы и обмоток возбуждения, расположенных на каждом из герконов, снижает надежность работы устройст— ва и обуславливает невысокую точность измерения.

Известен датчик угла поворота, содержащий магнитоуправляемые контакты, разделенные на систему точного отсчета и снстему грубого отсчета, и делитель напряжеййя, соединенный с соответствующими магнитоуправляемыми конт акт ами (2 ).

Недостатком данного устройства является необходимость двух приборов измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дискретный уровнемер, содержащий ряд герконов младшего и старшего разрядов, расположенных в контролируемом диапазоне на расстоянии друг от

1О друга. Герконы одноименных младших и каждого Старшего разрядов объединены в параллельные группы и разделены на два самостоятельных канала.

Герконы шунтируют соответствующие

15 им последовательно соединенные ре зисторы. Воздействующим элеМентом на герконы является постоянный магнит

Информация от младшего и старшего разрядов поступает на два самостоя20 тельных стрелочных прибора 13 ).

Недостатком известного устройства является возможность ошибки измерения перемещения при переходе воздействующего элемента (магнита ) из одной

21 группы герконов в другую группу. Например, при перемещении вверх (.вперед ), когда замкнут только последний гер кон первой группы младшего разряда, один из стрелочных приборов индиЗб,цирует последнюю отсчетную точку

815477 младшего разряда, а другой прибор ноль перемещения в старшем разряде.

При дальнейшем перемещении вверх (вперед) на приборах должна синхронно смениться информация, т.е. прибор младшего разряда должен индицировать ноль перемещения, а прибор старшего разряда — первую отсчетную,точку.

При движении магнита вниз (назад ) при переходе из одной группы герконов в другую показывающий прибор также индицирует ошибку: при замк- 10 нутом первом герконе младшего раз— ряда следующим замыкается первый геркон предыдущей группы старшего разряда и прибор индуцирует первую отсчетную точку младшего разряда и 5 отсчетную точку соответствующей группы старшего разряда, тогда как прибор должен индицировать только соответствующую точку старшеro разряда. 20

Кроме того, наличие двух приборов создает неудобство считывания информации.

Цель изобретения — повышение точности преобразования. 25

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь линейных и угловых перемещений в аналоговый сигнал, содержащий магнитоуправляемые контакты младшего. и старшего разрядов, 30 расположенных на определенном расстоянии друг от друга и объединенных в группы по числу поддиапаэонов измерения, резисторы, образующие делитель напряжения старшего разряда и делитель напря>кения младшего разряда,постоянный магнит, размещенный на контролируемом объекте, измерительный прибор и источник питания, в него введен управляемый ключ; один вывод магнитоуправляемых контактов младших разрядов, кроме последнего в группе, подключен через управляемый ключ и плюсовой шине источника питания,другой вывод магнитоуправляемых контак тов младших разрядов, кроме последне- 45 го в группе, соединен с соответствующей точкой делителя напряжения младшего разряда, одни выводы магнитоуправляемых контактов страшего разряда объединены между собой и подключены к минусовой шине источника питания, другие выводы магнитоуправляемых контактов старшего разряда в каждой группе соединены между собой, подключены к соответствующей точке делителя напряжения старшего разряда и к одному из выводов последнего магнитоуправляемого контакта младших разрядов соответствующей группы, а вторые выводы последних магнитоуправляемых конактов в каждой группе млад- 0 ших разрядов объединены между собой и подключены к управляющему выводу управляемого ключа, делители напря>кения младшего и старшего разрядов соединены между собой и общей точкой 65 подключены к шине нулевого потенциала источника питания, один вывод измерительного прибора подключен к одному иэ резисторов делителя напряжения старшегр разряда,а другим выводом— к одному иэ резисторов делителя напряжения младшего разряда.

На фиг.1 представлена принципиальная схема преобразователя перемещений в аналоговый сигнал; на фиг.2 — характеристика выходного напряжения преобразователя.

Рассмотрим работу преобразователя на примере преобразователя линейных перемещений в аналоговый сигнал.

Преобразователь содержит источник

1 питания, управляемый ключ 2, три группы магнитоуправляемых контактов (герконов) 3 — 5 младшего разряда, две группы магнитоуправляемых контактов (герконов ) б и 7 старшего раз— ряда, резисторы 8 — 11, образующие делитель напряжения, подключенный к герконам канала младшего разряда, резисторы 12 и 13, образующие делитель напряжения канала герконов старшего разряда, показывающий прибор

14 и постоянный магнит 15, связанный с контролируемым органом.

Контролируемый орган и немагнитная труба, на которой расположены герконы и резисторы, на схеме не показаны.

Каждая группа младшего и старшего разрядов содержит по 5 герконов, в принципе количество герконов в группе может быть увеличено или уменьшено в зависимости от дискретности преобразования. При принятом количестве групп и числе.герконов в группе преобразователь позволяет измерять линейное перемещение контролируемого органа (магнита ) в диапазоне 280 мм с дискретностью в

20 мм. Величины сопротивлений реэисторов 8 — 11 выбраны такими, что при напряжении источника питания в

10 В замыкание любогр геркона в группах младшего разряда увеличивает напряжение, показываемое прибором 14 на 0,2 В, а замыкание любого геркона из числа входящих в группы старшего разряда увеличивает напряжение, показываемое прибором 14 на 1 В.

Устройство работает следующим образом.

При достижении контролируемым органом (магнит 15) положения, соответствующего замыканию геркона 3,(младшего разряда, последний замыкается. По цепи элементов

1 — 2 — 3,(— 8 — 9 — 10 — 14 — 12

1 проходит ток,.покаэывающий прибор 14 показывает 0,2 В, т.е. первую отсчетную точку или 20 мм перемещения контролируемого органа. Далее контролируемый орган с магнитом 15 достигает геркона 3;> (при этом геркон 3 еще не разомкнулся ), который замыкается, и

815477

35 ао

65 ток в измерительной цепи увеличивается за счет исключения из цепи тока резистора 8, прибор 14 показы-вает следующую отсчетную точку,т.е. напряжение 0,4 В или перемещение впе ред (вверх) контролируемогЬ органа на 40 мм. При замыкании магнитом геркона 3, прибор 14 показывает 0,8

В или 80 мм перемещения. При дальнейшем перемещении магнита замыкается геркон 3>, но показания прибора 14 при этом не меняются, так как он с делителем напряжения младшего разярда не связан. В момент включения геркона 6 включается блокирующий элемент 2 и герконы младшего разряда от источника. 1 тока отключаются, а цепь тока замыкается через элементы 6, 13, .14, 11 и 1.

Прибор 14 индуцирует при этом напряжение 1В, соответствующее 100 мм перемещения. Таким образом исключается ошибка в преобразовании при переходе магнита из одной группы герконов в другую.

При дальнейшем перемещении контролируемоего органа с магнитом 15 вверх (вперед) геркрн 34 размыкается, но остаются замкнутыми герконы 3 и 6 и управляемый ключ 2 находится во включенном состоянии и блокирует питание герконов младшего разряда, поэтому информация не меняется. При разьыкании геркона 3 и движении магнита 15 вверх (вперед) геркон

4 второй группы младшего. разряда-, уже замкнут, управляемый ключ 2 обесточивается и герконы младшего разряда снова подключаются к источнику

1 питания. Прибор 14 показывает, что контролируемый орган перемещается вверх (вперед) на 120 мм, т.е. напряжение на приборе равно сумме напряжений с двух делителей напряжения делителя, образованного резисторами

8 — 11, и делителя, образованного резисторами 12 и 13. Дальнейшее перемещение контролируемого органа с магнитом 15. вперед вызывает замыкание геркона 42, напряжение с делителя младшего разряда увеличивается на 0,2В, и прибор 14 показывает 140мм перемещения, так как все герконы

6„ .....6 прдключены к одной и той же точке делителя напряжения старшего разряда. Аналогично работает устройство на всем диапазоне перемещения контролируемого органа вперед (вверх)

При движении контролируемого органа с магнитом 15 вниз (назад) геркон 4 размыкается, и прибор 14 показывает снова 120 мм перемещения.

В дальнейшем замыкаются герконы

6.(и 3, блокирующий элемент 2 включается и отключает герконы младшего разряда от источника питания, а прибор показывает 100 мм перемещения.

После замыкается геркон 3+, а геркон 61 размыкается, управляемый ключ

2 обесточивается, н герконы младшего разряда снова подключаются к источнику 1 питания, прибор 14 показывает 80 мм перемещения. Аналогично работает устройство на всем диапазоне перемещения контролируемого органа.

Управляющий ключ 2 может быть выполнен на реле (фиг.1), а может быть выполнен на одном транзисторе, который закрывается при замыкании первого геркона в каждой группе старшего разряда и последнего в каждой группе герконов младшего разряда.

Таким образом, введение в устроЯство блокирующего элемента позволяет исключить ошибку преобразования, т.е. повысить точность, а представление информации младшего и старшего .разрядов на одном показывающем приборе создает большие удобства в считывании информации и исключает возможность ошибки в считывании.

Кроме того, преобразованный сигнал перемещения с одного прибора удобно передавать в автоматизированную систему управления работой установки, что не позволяет известное устройство.

Формула изобретения

Преобразователь перемещений в аналоговый сигнал, содержащий магнитоуправляемые контакты младшего и старшего разрядов, расположенные на определенном расстоянии друг от друга и объединенные в группы по числу поддиапазонов измерения, резисторы, образующие делитель напряжения старшего разряда и делитель напряжения младшего разряда., постоянный магнит на контролируемом объекте, измерительный прибор и источник питания, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен управляемый ключ; один вывод магнитоуправляемых контактов младших разрядов, кроме последнего в группе, подключен через управляемый к плюсовой шине источника питания,. другой вывод магнитоуправляемых контактов младших разрядов, кроме последнего в группе, соединен с соответствующей точкой делителя напряжения младшего разряда, одни выводы магнитоуправляемых контактов старшего разряда объединены между собой и подключены к минусовой шине источника питания, другие выводы магнитоуправляемых контактов старшего разряда в каждой группе соединены между собой, подключены к соответствующей точке делителя напряжения старшего разря66 да и к одному из выводов последнего магнитоуправляемого .конт акта младших разрядов соответствующей группы, а вторые выводы последних магнитоуправляемых контактов в каждой группе младших разрядов объединены между

815477

15 собой и подключены к управляющему выводу управляемого ключа, делители напряжения младшего и старшего разрядов соединены между собой и общей точкой подключены к шине нулевого потенциала источника питания, один вывод измерительного.прибора подключен к одному иэ резисторов делителя напряжения старшего разряда, а другим выводом — к одному из резисторов делителя напряжения младшего разряда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 434271, кл. G 01 F 23/12, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 399897,кл G 01 С 9/04, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 55б337, кл. G 01 F 23/12, 1975 (прототип).

815477

Йыл

Сост авит ель A . Сидоре н ко

Редактор Г. Кацалап Техреду;Вабинец Корректор Л. Иван

Заказ 1011/66 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4