Емкостный преобразователь перемещений

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

< >9

Республик

К АВТОРСКОМХ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт.. свид-ву.— (22) Заявлено 17.01;80 (21) 2873850/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 08 С 9/02

Гееудауствеллмй кемлтет

СССР йо дулам лзабретевнл. н еткрмтий (53) УДК 681. .34 (088.8 ) Опубликовано 15.04.82. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 25.04.82 нов, В..Ф. Руденко (54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к автоматичес.кому контролю и .преобразованию перемещений в электрический,сигнал, а. именйо к емкостным преобразователям перемещений.

Известен емкостной датчик перемещений, содержащий источник питания, трансформатор, дифференциальный конденсатор, ротор которого электрически соединен с суммирующим входом операционного усилителя, охваченного емкостью обратной связи. Достоинством этого устройства является то, что такое подключение дифференциального конденсатора и согласующего усилителя резко, снижает уровень паводок, так как потенциал суммирующей точки близок к потенциалу «земли» (1).

Однако недостатком, существенно сни-жающим его точность, является то, .что в операционном усилителе отрицательная обратная связь по постоянному току осу-. .ществляется за счет сопротивлений «уте-. чек». При изменении внешних условий (влажности, температуры, радиации и т.. п.) сопротивления «утечек электрических цепей схемы становятся соизмеримыми с емкост2 ным сопротивлением датчика и емкостным сопротивлением емкости обратной связи, изменяя при этом коэффициенты передачи согл асующих усилителей.

Наиболее близким по своему техническому решению к изобретению является емкостной преобразователь перемещений, содержащий источник питания, трансформатор, два дифференциальных конденсатора, каждый из которых подключен к суммирующему входу соответствующего операционного усилителя. Усилители охвачены резисторами обратной связи. Неинвертирующие входы усилителей подключены к «земляной» шине. На выходе преобразователя формируются два напряжения, огибающие которых сдвинуты на 90 электрических градусов.

Для получения приемлемой точности необходимо, чтобы коэффициенты передачи каждого усилителя были одинаковые и в случае отклонения от номинала имели бы одинаковый знак. Для этого, чтобы коэффициент передачи был близок к единице резисторы обратной связи должны иметь номинал несколько МОм, что является существенным недостатком преобразователя.

Сопротивления резисторов в несколько МОм

920804

З0

55 и выше соизмеримы с сопротивлениями

«утечек» отдельных участков электрической цепи и при изменении условий окружающей среды коэффициент передачи преобразователя изменяется, что влечет за собой уменьшение точности преобразования (2).

Использование низкоомных резисторов резко уменьшает коэффициент передачи преобразователя. Для того, чтобы увеличить выходной сигнал преобразователя до уровня нескольких вольт, необходимо значительно увеличить напряжение запитки дифференциального конденсата, что не только увеличивает габариты, но и увеличивает помехи от высоковольтного источника, снижая точность преобразователя.

Кроме этого, несущее напряжение на выходах преобразователя является дифференцированньм, что ведет к снижению точности из-за усложнения схемы, при дальнейшем синхронном Ifетектировании.

Цель изобретения — повышение точности ем костного преобразователя перемещений.

Поставленная цель достигается за счет того, что в емкостной преобразователь перемещений, содержащий два дифференциальных конденсатора, подвижные пластины которых соединены между собой попарно и подключены к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику возбуждения, неподвижные пластины дифференциальных конденсаторов подключены к входам двухканального блока формирования выходных напряжений, каждый канал которого соединен с его инвертирующим BxoBQM через резистор обратной связи, в каждый канал блока формирования выходных напряжений введены инвертор, резистор и потенциометр, включенный параллельно выходу операционного усилителя, движок потенциометра через последовательно соединенные инвертор и резистор- соединен с инвертирующим входом операционного усилителя.

На фиг. 1 изображена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — огибающие выходных напряжений преобразователя.

Емкостной преобразователь перемещений (фиг. 1) содержит источник 1 возбуждения, трансформатор 2, дифференциальные конденсаторы 3 и 4, операционные усилители 5 и 6 с резисторами обратной связи

7 и 8, инвенторы 9 и 10, резисторы 11 и

12 и потенциометры 13 и !4.

Операционный усилитель 5, резистор обратной связи, потенциометр 13, инвертор 9 и резистор 11 образуют один канал блока 15 формирования выходных напряжений; операционный усилитель 6, резистор 8 обратной связи, потенциометр 14, инвертор 10 и резистор 12 образуют второй канал блока 15 формирования выходных напряжений.

Преобразователь работает следующим образом.

Когда движок потенциометра 13 или 14 находится в крайнем нижнем положении коэффициент передачи потенциометра =О, каждое плечо преобразователя представляет собой обычный дифференциатор, модуль коэффициента передачи которого

К= ЫСЖ, а аргумент C! = <. т. е. напряжение на выходах усилителей 5 и 6 на — " от входного напряжения. Если перемещать движок потенциометра 13 или 14 в крайнее верхнее положение, то коэффи- ° циент передачи У потенциометра стремится к единице и модуль коэффициента передачи устройства увеличивается в (1 — У ) раз, а аргумент коэффициента передачи стремится к - %.

Таким образом, введение в каждом канале блока 15 между выходом согласующего операционного усилителя и его входом цепочки, состоящей из последовательно соединенных потенциометра, инвертора и резистора, увеличивает постоянную дифференцирования в (1 — g) раз, что равносильно увеличению резистора обратной связи в обычном дифференциаторе в (1 — У) раз. Экономический эффект от использования- предложенного технического решения обусловлен его техническими преимуществами.

Формула изобретения

Емкостный преобразователь перемещений, содержащий два дифференциальных конденсатора, подвижные пластины которых соединены между собой попарно и подключены к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику возбуждения, неподвижные пластины дифференциальных конденсаторов подключены к входам двухканального блока формирования выходных напряжений, каждый канал которого выполнен в виде операционного усилителя, выход которого соединен с его инвертирующим входом через резистор обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в каждый канал блока формирования выходных напряжений вве-. дены инвертор,,резистор и потенциометр, включенный параллельно выходу операционного усилителя, движок потенциометра через последовательно соединенные инвертор и резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя. ,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3732553, кл. 340 — 320, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР № 598109, кл. G 08 С 9/02, 1977 (прототип) 920804

Ьад и.2

Составитель В. Рыгалин

Редактор Т. Парфенова ..Техред А. Бойкас Корректор С. Щомак

Заказ 2351 60 Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035,, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

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