Емкостно-электронное устройство для преобразования перемещения

(5) 4 С О В /О 7Фг БРЕТЕНЬСТВУ ЕТЕЛ К АВТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗ(53) 62.317.39:531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1026081, кл. С 01 Р 27/26, 1983.Авторское свидетельство СССР У 1138384, кл. С 01 В 7/00, 1984.Авторское свидетельство СССР В 1227939, кл. С 01 В 7/00,18.04.85. (54) ЕМКОСТНО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для преобразования перемеще" ния с помощью двухэлектронных емкостных датчиков с изменяемой величиной зазора. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит генератор 1 двухполярных импульсов,к выходу которого подключены два диода диодно-резисторных цепей, причем один диод 2 подключен анодом, адругой диод 5 - катодом к выходу генератора. К точкам подключения диодаи резистора 3 первой диодно-резисторной цепи подключен емкостной датчик4, а второй - постоянный конденсатор. Выходы резисторов 3 и 6 объединеныи подключены к входу фильтра 8 низкихчастот, выход которого подключен кинвертирующему входу операционногоусилителя 9, на другой вход которогоподано опорное напряжение, а выходподключен к светоизлучателю 11 оптрона О. Первый фоторезистор 12 последнего подключен к точкам соединения сдиодов и резисторов обеих диодно-резисторных цепей, а второй фоторезистор 13 соединен с параллельно подключением Лополнительньм резистором 14,образуя выходную цепь устройства.1 ил.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройтвам для преобразования перемещения помощью двухэлектродных емкостных5атчиков с изменяемой величиной зазора.Цель изобретения - повьппение точности измерения,На чертеже изображена блок"схема емкостно"электронного устройства для реобразования перемещения.Кмкостно-электронное устройство я преобразования перемещения содерт генератор 1 двухполярньх импуль сов, первую диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 2 и резистора 3, ,к точке соединения которых подключен потенциальный электрод емкостного датчика 4, вторую диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 5 и резистора 6, к точке соединения которых подключен конденсатор 7, Фильтр 8 низких ;частот, вход которого соединен сточкой соединения резисторов 3 и 6,операционный усилитель 9, неинверти" рующий вход которого подключен к источнику опорного напряжения Б, ин" вертирующк вход подключен к выходу фильтра 8 низких частот, Фоторезисторный оптрон 10, светоизлучатель 11 которого подключен к выходу операционного усилителя 9, первый Фоторезистор 12 включен между точками сое" динения диода 2 и резистора 3 первой диодно-реэисторной цепи и диода 1 и 35 резистора 6 второй диодно"резисторной цепи, а второй фоторезистор 13 с параллельно подключенным дополнительным резистором 14 образует выходную40 цепь устройства.Емкостно-электронное устройство для преобразования перемещения работает следующим образом.На выходе генератора 1 двухполярных импульсов формируются двухполярные прямоугольные импульсы напряжения равной амплитуды, при этом емкостный датчик 4 запитывается импульсами по.пожительной полярности, а конденсатор 7 - импульсами отрицательной по О лярности. В точке соединения диода 2 и резистора 3 формируются импульсы напряжения с длительностью спада, определяемой постоянной времени цепи разряда емкостного датчика 4, а в 5 точке соединения диода 5 и резистора 6 - импульсы напряжения с длительностью спада, определяемой постоянной времени цепи разряда конденсатора 7, На выходе фильтра 8 низких частот формируется напряжение, пропорциональное среднему значению суммы импульсных напряжений на емкостном датчике 4 и конденсаторе 7. Если входное сопротивление Фильтра 8 низких частот достаточно велико, что достигается выбором элементов фильтра и применением операционного усилителя с полевыми транзисторами во входном каскаде, а также выбирая соответствующим образом частоту генератора импульсов, можно с достаточной точностью записать:2 К К 12ц ---- ЧГ (С -С) (1)8 2 К+ Кгде Б - выходное напряжение фильтра8 низких частот;7, - амплитуда импульсов напряжения на емкостном. датчике 4и конденсаторе 7;К - сопротивление резисторов 3и 6;К - сопротивление первого фоторезистора 12;- частота генератора 1 двухполярных импульсов;С - емкость датчика 4;С- .емкость конденсатора 7.Для операционного усилителя 9 справедливо соотношениеБ - ЦБзо В(2)9где У - выходное напряжение опера 9ционного усилителя 9;1( - коэффициент усиления разностного напряжения операционного усилителя 9.Разность напряжений на входах операционного усилителя 9 с коэффициентом усиления, достигающим десятков тысяч, имеет величину от долей до единиц милливольт, поэтому можно принять 0 о = ц и, тогда из выражения (1) следует, что2 К Кп-" ---- = ---- х. (3)2 К + К %пйЯПри идентичной зависимости сопротивлений первого 12 и второго 13 фоторезисторов от тока через светоизлучатель 11, т.е. К, = КК где К - коэффициент пропорциональности, и выборе КК= 2 К, где К,1 - сопротивление дополнительного резистора 14, имеем:КК, Уо---- = ----- х. (4)К 1+ К Кап -8Заказ 1803/42 Тираж 680 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Правая часть равенства (4) представляет собой выражение для.параллельного соединения второго фотореэистора13 и дополнительного резистора 14,т,е. сопротивление выходной цепи устройства, которое пропорционально измеряемому перемещению. Емкостно-электронное устройство для преобразования перемещения, содержащее генератор импульсов, первую диодно-реэисторную цепь, анод диода которой подключен к выходу генератора импульсов, емкостный датчик, потенциальный электрод которого подключен к точке соединения катода диода и резистора первой диодно-резисторной цепи, вторую диодно-резисторную цепь, катод диода которой подключен к выхо= ду генератора импульсов, конденсатор, подключенный к точке соединения анода диода и резистора второй диодно-реэисторной цепи, фильтр низких частот, свходом которого соединены свободныевыводы резисторов диодно-резисторныхцепей операционньй усилитель, неинвертирующий вход которого подключен кисточнику опорного напряжения, а инвертирующий вход - к выходу фильтранизких частот, фоторезисторный оптрон, светоиэлучатель которого подключен к выходу операционного усилителя,первый фоторезистор образует цепь обратной связи, второй фоторезистор сподключенным параллельно дополнительным резистором - выходную цепь устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что,. с целью повышения точностиизмерения, первый фоторезистор включен между точкой соединения катодадиода и резистора первой диодно-реэисторной цепи и точкой соединенияанода диода и резистора второй диодно-резисторной цепи,