Частотный датчик перемещения

 

Союз Соаетскик

Соцмалнстическнк

Рес цубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено23.05.80 (2т ) 293 1531/18-21 с присоединением заявки М (23) Прноритет

Опубликовано 15.02.82. Бюллетень М 6

Дата опубликования описания15.02.82 (53)М. Кл.

Н 03 К 13/20

9кударствккквй кеиктет

СССР ко делаи кэебретенкк и открыткй (53) УДК621.314..26 (088.8) A. Г. Замятин и Э. В. Замятина (72) Авторы изобретения

Севвстопопьский приборостроительный н ститует- - :.. . (7!) Заявитель (54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕМЕШЕНИЯ

Изобре-.ение относится к контропьнонэмерительной технике, и в частности к измерению быстроменяюшихся параметров движения, деформаций.

Известно устройство, содержашее индуктивный датчик выпопненный в виде со- пеноида, обмотка которого включена в контур генератора с свмовозбуждением и блока обработки частотного сигнала. Весь рабочий диапазон их преобразователя ап проксимироввн определенным чиспом отрезков гипербол и в зависимости от час, точи генератора блок обработки сигналов с учетом аппроксимации формирует резупьтат преобразования 13.

Недостатками этого устройства являютт5 ся сложность.и ограниченные динамичес кие характеристики преобразователя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цреобразо-

20 ватель, в котором выходная частота импульсов связана со значением измеряемой индуктивности, причем последняя включается в цепь импульсного делителя. Кроме импупьсного делителя напряжения преобразователь содержит интегратор, гистерезнсный элемент и перекпючвтепь бнпопярных напряжений, Последовательное включение указанных эпементов образует редакпионную схему 2).

Недостатком известного преобразователя является отсутствие динамической коррекции, позволяющей повысить точность преобразования и расширить частотный диапазон средств измерения.

Бель изобретения - расширение функциональных возможностей частотно-имцупьсного преобразователя быстроменяюших параметров движения.

Поставленная цепь достигается тем, что в частотный датчик перемещения, содержаший поспедоввтепьно соединенные гистерезисный элемент, перекпючвтепь бипопярных напряжений и интегратор, между выходом интегратора и входом гисте резисного элемента введены поспедоввтепьно соединенные дополнитепьный ин тегратор, . трансформаторный датчик и где К I

3 90600 усипитепь, причем неподвижная обмотка трансформаторного датчика соединена с выходом допопнитепьного интегратора, а подвижная - со входом усипитепя.

На фиг. 1 представпена функциональная схема частотного датчика перемещения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюшие его работу.

Датчик содержит гистереэисный элемент 1, переключатель 2 биполярных напряжений, интегратор Э, допопнитепьный интегратор 4, трансформаторный датчик

5 и усилитель 6.

Устройство работает следующим образом. l5

Формирование периода испупьсной поспедоватепьности на q -том цикле осушествпяется в два такта. Первый такт характеризуется тем, что на вход интегратора 3 .поступает налряжение +Vg. В ре-.зультате двойного интегрирования с выхода дополнительного интегратора 4 иа неподвижную обмотку tv поступает напряжение, изменяющееся по квадратичному закону, что приводит к формированию в рабочей зоне трансформаторного датчика

5 магнитной индукции, изменяющейся во времени также по квадратичному закону, Изменение магнитной индукции вдоль координаты Х (при постоянном токе в неподвижной обмотке %r ) имеет линейную зависимость. Положение подвижной обмоч ки Cled в рабочем зазоре определяется измеряемым параметром и скоростью его изменения. В результате изменения магнитного потока через +а вызванного из- З менением тока в неподвйжной обмотке Ч/ и перемешеиия подвижной обмотки % по координате М в ней наводится ЭДС, кото рая усиливается и поступает на вход гистерезисного эпемента 1. В момент вре40 мени, обозначенный иа временной диаграмме 1,, уровень выходного напряжения усилителя 6 превышает порог ) гистерезисного элемента 1, что вызывает его срабатывание и изменение полярности Чц на входе интегратора 3. С этого момента на;щнается второй такт преобразования, который характеризуется изменением полярности квадратичного напряжения на выходе интегратора 4. В первом такте напряжение увеличивается, во втором уменьшается. Второй такт длится до тех пор, пока величина усиленной ЭДС, но уже обратной попярности не становится меньше порога (-- -) гистерезисного эпе мента 1. Окончан е второго такта означает начало первого такта (pal) цикла преобразования.

1 4

Таким образом в устройстве поддерживается автоколебатепьный режим. Получаемые на выходе гистереэисного элемента 1 импульсы отражают как уровень, так и скорость изменения выходного параметра. В рабочей зоне трансформаторного датчика 5 величина магнитного потока через подвижную обмотку определяется произведением тока в неподвижной обмотке Ж., и координаты l в которой находится подвижная обмотка 4l Ток изменяется по квадратичному закону и следовательно ЭДС, соответствующая производной магнитного потоке при отсутствии движения обмотки Ф, изменяется по линейному закону с коэффициентом пропорциональности равным 1. Таким образом, чем больше )(тем скорее наступает условие переключения гистереэисного элемента и следовательно выше частота импульсов. При - =О длительности тактов преобразования равны. Перемещение подвижной обмотки М/ > вызванное изменением входного параметра, приводит к появлению вней дополнительной ЭДС, влияющей на длительности тактов преобразования. При — ) Q увепичиваетс.я длительность

dK первого такта, а в случае — (0 — второК

В го такта. Работа частотного датчика перемешений описывается выражениями, характериэукяцими в и ние уровня (1л„),его первой производной - на частоту и дпиdt тепьность импупьсов в тт «том цикле преобразования. к,ч, Йб=и,м Етть)i(ha-1 М тм 5!l 1 1

TT И Ч

>< KNq ЬТь, д коэффициент пропорциональности, учитывающий электрические и магнитные свойства датчика; постоянная времени интеграторов; порог срабатывания гистерезисного элемента 1; начальное напряжение на выходе дополнительного интегра- . тора 4 ; уровень входного параметра к началу т - о цикла преобразования;

9060

n-<

СФ×1 с--Π— алгебраическая сумма разностей напряжений разверток первого и второго тактов за (и -1) цикл преобразования.

Из (1) следует, что дпительность цик- 5 па преобразования íà и -том шаге зависит только от уровня входного параметра

)(1п ) к начапу пикпа преобразования.

Выражения (2) и (3) связывают значение и знак производной с изменениями о импульса и паузы в течении никла преобразования, скважность импульсной поспедовательности характеризует абсопютное значение первой производной. Частотный датчик перемешения позволяет осушест- IS влять разде пьнук регупировку чувствительности преобразования уровня и первой производной заданием Ча и Ug.

Форму па изобретения

Частотный датчик перемешения, со- 20 держаший поспедовате пьно соединенные

01 6 гистерезисный элемент, переключатель бипопярных напряжений и интегратор, о ти и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью расширения функционапьных возможностей,между выходом интегратора и входом гистерезисного элемента введены последовательно соединенные допопнитепьный интегратор, трансформаторный датчик и усилитель, причем неподвижная обмотка трансформаторного датчика соединена с выходом допопнительного интегратора, а подвижная — со входом усипитепя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетепьство СССР

No 340892, кп. Cj 010 5/2, 1972.

2. Мартяшин. А. М., Шахов Э. К. иШпяндин B. М. Преобразоватепи эпектри ческих параметров дпя систем контропя и измерений. М., Энергия, 1976, 294.

906001

I 1

41 4

Составитель B. Рябцев

Редактор И. Митровка Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор М. Пожо

Заказ 397/74 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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