Датчик микроперемещений с цифровым выходом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 136346(51)4 Н 03 МГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТ ТВ 092213/24-24 16.07,86О. 12.87. Бюл. У десский политех(57) Изобретение относится. к измерительной технике, а именно к техникеэлектрических измерений неэлектрических величин, таких как давление, усилие, перемещение и тд с помощьюпьезоэлектрических датчиков, Цельюизобретения является повышение точности и расширение области применениядатчика за счет возможности сопряжения с устройствами вычислительной,техники. Это достигается тем, что вустройство, содержащее инвертирующий усилитель 1 и биморфный пьезоэлемент 2, введены генератор 3 тактовых импульсов, компараторы 4 и 5, токовые ключи 6 и 7, реверсивный счетчик 8, источник 9 отрицательного опорного напряжения, источник 10 положительного опорного напряжения, При деформа- . ции биморфного пьезоэлемента 1 его механическое перемещение преобразуется в электрический заряд, вызьвающнй изменение напряжения на выходе инвертирующего усилителя 3. При превышении этим напряжением отрицательного или положительного порогового напряжения соответствующий компаратор 4 или 5 срабатьвает и формирует импульс длительностью, определяемой генератором Ж 3 тактовых импульсов, который подает- рд ся на соответствующий вход реверсивного счетчика 8, вызьвая увеличение или уменьшение его состояния. Кроме того, импульс с выхода компаратора 4 ф или 5 поступает на вход токового ключа 6 или 7, с выхода которого импульс тока положительной или отрицательной полярности поступает на вход инверти-. рующего усилителя 1, компенсируя вызванное деформацией накопление заряда. фффСЬ1Тираж 900 ВНИИПИ Заказ 6379/53 Подписное Произв-цолигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1 13634Изобретение относится к измерительной тЕхнике, а именно к техникеэлектрических измерений неэлектрических величин, таких как давление, усилие, перемещение и т.д с помощьюпьезоэлектрических датчиков,Цель изобретения - повышение точности и расширение области применениядатчика за счет обеспечения возможности сопряжения с устройствами вычислительной. техники.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства.Датчик содержит инвертирующий Усилитель 1, биморфный пьезоэлемент 2,генератор 3 тактовых импульсов, компараторы 4 и 5, токовые ключи 6 и 7,реверсивный счетчик 8, источник 9отрицательного опорного напряжения иисточник 10 положительного опорногонапряжения.Устройство работает следующим образом.При деформации биморфного пьезоэлемента 2 его механическое перемеще.ние преобразуется в электрическийзаряд, вызывающий изменение напряжения на выходе инвертирующего усилителя 1; При превышении этим напряжением одного из пороговых напряжений.(положительного или отрицательного)соответствующий компаратор 4 или 5срабатывает и при приходе стробирующего импульса от генератора 3 тактовых импульсов формирует выходной импульс, подаваемый на соответствующийтоковый ключ 6 или 7, Замыкание токового ключа на время, определяемоедлительностью стробирующего импульсаот генератора 3 тактовых импульсов,приводит к подаче на вход инвертирующего усилителя 1 импульса тока положительной или отрицательной полярности, компенсирующего вызванное дефор 45мацией накопление заряда на биморфномпьезоэлементе 2. Одновременно импульсс компаратора 4 или 5 подается насоответствующий вход реверсивногосчетчика 8, вызывая увеличение егосостояния на один шаг счета. Дальней 50шая деформация биморфного пьезоэлемента 2 приводит к формированию следующих импульсов на выходе компаратора, которые постоянно осуществляют 69 2компенсацию заряда биморфного пьезоэлемента 2 и одновременно подсчитываются счетчиком 8. При этом биморфный пьезоэлемент используется какгенератор заряда, работающий в режимекороткого замыкания, и не проявляетсвои гистерезисные свойства. Реверсивный счетчик 8 накапливает информацию об абсолютной величине микроперемещений биморфного пьезоэлемента2. Так как цепь обратной связи замкнута постоянно и является составнойчастью схемы регистрации перемещений,устройство автоматически поддерживаетбиморфный пьезоэлемент 2 в рабочемразряженном состоянии, Начальная установка схемы перед измерением осуществляется сбросом реверсивного счетчика 8 в нуль,Формула изобретенияДатчик микроперемещений с цифровым выходом, содержащий инвертирующий усилитель, выход которого подключен к первому выводу биморфного пьезоэлемента, второй вывод которого соединен с входом инвертирующего усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения датчика за счет возможности сопряжения с устройствами вычислительной техники, в него введены генератор тактовых импульсов, два компаратора, два токовых ключа, источники отрицательного и положительного опорных напряжений и реверсивный счетчик, выход инвертирующего усилителя соединен с первыми входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены с входами соответственно прямого и обратного счета реверсивного счетчика и с входами соответственно первого и второго токовых ключей, выходы которых подключены к входу инвертирующего усилителя, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами компараторов, выход источника отрицательного опорного напряжения подключен к третьему входу первого компаратора, выход источника положительного опорного напряжения соединен с третьим входом второго кбмпаратора.