Преобразователь перемещений в скважность импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 601 ПИСА ЗОБРЕТЕНДЕТЕЛЬСТВУ ВТОР СКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Ю, М. Гусев и М. М. Сиразетдинов (53) 621.317.39:531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР464781, кл. 6 О 1 Р 5/16, 1975.Авторское свидетельство СССР1033847, кл. 6 01 В 7/00, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В СКВАЖНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной,Я 01229560 технике и может быть использовано для измерения перемещений. Преобразователь перемещений в скважность импульсов позволяет повысить точность преобразования за счет устранения погрешности от нестабильности параметров электронных блоков и логических элементов, входящих в состав устройства. Период выходных импульсов задается частотой генератора импульсов, который может быть выполнен с кварцевой стабилизацией, и не зависит от параметров элементов устройства, что позволяет с большей точностью преобразовывать выходную информацию в цифровой код, 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений.Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет повышения стабильности длительности выходных импульсов.На чертеже приведена схема преобразователя перемещений в скважность импульсов.Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, элемент И 2, элемент ИЛИ 3, первый 4 и второй 5 элементы НЕ, две пары диодно-резисторных цепей, состоящая каждая из основной цепи в виде последовательно соединенных диодов 6 и 7 и резисторов 8 и 9 и дополнительной цепи в виде диодов 10 и 11 и резисторов 12 и 13, дифференциальный емкостный датчик 14, потенциальные электроды которого подключены к точкам соединения диодов 6 и 7 и резисторов 8 и 9, фильтр 15 низких частот, к входу которого подключены свободные выводы резисторов 8, 9, 12 и 13 диодно-резисторных цепей, операционный уилитель 16, инвертирующий вход которого подключен к выходу фильтра 15 низких частот, а неинвертирующий вход соединен с общей шиной, формирователь 17 импульсов с регулируемой длительностью, управляющий вход которого подключен к выходу операционного усилителя 16 выход соединен с вторыми входами элемента И 2 и элемента ИЛИ 3, первые входы которых подключены к выходу генератора 1 импульсов, и делитель 18 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 1 импульсов, а выход соединен с входом формирователя 17 импульсов с регулируемой длительностью.Преобразователь работает следующим образом.При включении источника питания на выходе операционного усилителя 16 устанавливается максимальное напряжение, например положительное. При этом на выходе формирователя 17 импульсов с регулируемой дли тельностью, запускаемого импульсами с выхода делителя 18 частоты импульсов генератора 1, формируются импульсы с минимальной скважностью, т. е. с максимальной длительностью. Во время формирования импульса на выходе формирователя 17 уровень логической 1 устанавливается на выходе элемента ИЛИ 3, а уровень логического 0 - на выходе второго элемента НЕ 5, причем уровню логической 1 соответствует положительный уровень напряжения, уровню логического О - отрицательный уровень напряжения на выходах элементов. На выходах элемента И 2 и первого элемента НЕ 4 формируются при этом двухполярные прямоугольные импульсы, которые с выхода элемента И 2 подаются на соответствующее плечо, дифференциального емкостного датчика 14 через основную диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 6 и резистора 8, в точке соединения которых формируются импульсы напряжения положительной полярности с длительностью спада, определяемой постоянной времени разряда соответствующего плеча датчика 14. В точке соединения диода 10 и резистора 12 дополнительной цепи формируются прямоугольные импульсы отрицательной полярности. Диоды 7 и 11 второй пары диодно-резисторных цепей заперты под действием приложенных обратных напряжений с вы О ходов элемента ИЛИ 3 и второго элементаНЕ 5. Во время паузы между выходными импульсами формирователя 17 уровень логического 0 устанавливается на выходе элемента И 2, а уровень логической 1 - на выходе первого элемента НЕ 4, под действием которых диоды 6 и 1 О первой пары диодно-резисторных цепей запираются. На выходах элемента ИЛИ 3 и второго элемента НЕ 5 форми руются двухполярные прямоугольные импульсы, которые с выхода элемента ИЛИ 3 подаются на дружное плечо дифференциального емкостного датчика 14 через основную диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 7 и резистора 9. При этом в точке соединения диода 7 и резистора 9 формируются им пуд ьсы напряжения отрицательной по лярности с длительностью спада, определяемой постоянной времени разряда другого плеча датчика 14, а в точке соединения диода 11 и резистора 13 дополнительной цепи - прямоугольные импульсы положительной полярности. На выходе фильтра 15 0 низких частот формируется напряжение,пропорциональное разности.5 = иС - лС 2)(1)где Б: - выходное напряжение фильтра 15низких частот;К - коэффициент пропорциональности;- длительность импульсов на выходе формирователя 17;1, - длительность паузы между импуль.сами на выходе формирователя 17;С и С 2 - емкости плеч дифференциальногодатчика 14.Через некоторое число периодов колебаний на выходе формирователя 7 схема приходит к устойчивому состоянию, при котором напряжение на выходе операционного усилителя 16 и соответственно длительность 45 импульсов на выходе формирователя 17уменьшаются до величины, при которой разность напряжений на входах операционного усилителя 16 близка к нулю, т. е.1 иС - 1 лС 2 = О. (2)50 С учетом С = - и С 2 =е 8 е 8Х с - Хгде е - диэлектрическая проницаемостьсреды;- площадь пластин дифференциального емкостного датчика 14;Х и д - Х - расстояние между центральнойи крайними пластинами (Й суммарное расстояние), выражение (2) принимает вид1229560 1. Х1 д - Х Формула изобретения Составитель В Техред И. Верес Тираж 670 ИИПИ Государственногопо делам изобретений 35, Москва, Ж - 35, Ра ППП Патент, г. Ужг НиколаевКорректор М. МПодписноекомитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5ород, ул. Проектная, 4 ксимишине Редактор В. ИвановаЗаказ 2223/39В 1130илиал При этом соотношение длительности и паузы на выходе преобразователя линейно зависит от перемещения, а период останется постоян ным. 1 ОПреобразователь перемещений в скважность импульсов, содержащий дифференциальный емкостный датчик, генератор импульсов, элемент И, первый вход которого подключен к выходу генератора, две пары диодно- резисторных цепей, состоящая каждая из основной и дополнительной цепей в виде последовательно соединенных диода и резистора, диод основной цепи первой пары подключен к выходу элемента И, а точки соединения диода и резистора основных цепей каждой пары подключены к соответст вующим потенциальным электродам дифференциального емкостного датчика, и фильтр низких частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он снабжен операционным усилителем, инвертирующий вход которого подключен к выходу фильтра низких частот, а неинвертирующий вход соединен с общей шиной, формирователем импульсов с регулируемой длительностью, управляющий вход которого подключен к выходу операционного усилителя, а выход соединен с вторым входом элемента И, делителем частоты, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с входом формирователя импульсов с регулируемой длительностью, элементом ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй вход подключен к выходу формирователя импульсов с регулируемой длительностью, а выход соединен с диодом основной цепи второй пары, первым и вторым элементами НЕ, входы которых подключены к выходам соответственно элемента И и элемента ИЛИ, выходы соединены с диодами дополнительных цепей соответственно первой и второй пары, а свободные выводы резисторов диод- но-резисторных цепей соединены с входом фильтра низких частот,