Устройство для преобразования неэлектрических величин в цифровой сигнал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАДИС 1 ИЧЕСКИХРЕСПУВЛИК 5/22, 21 а 01 О 1 И .1.САН ВИДЕТЕЛЬС ГВ ТОРСКОМ ны вд возни возму ботать велич делиулучшпрок олго очно 6ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТН ЕДОМСТВО СССР( 1) 7774722/10 ( 9) СЗ/265463/СБ/РЧ 3282-86/06,05,86 ( 8) 13,04.88 ( 2) 13,04.88 ( 6) 30,08.93. Бюл. Ф 32 ( 1) Научно-исследовательский институт подшипников качения, организация конц рна ЗВЛ, Брно(СВ) ( 2) Франтишек Ф,Клейн, Леош Вацлавик итанислав Кирхнер (СЗ) ( 6) 1. Авторское свидетельство СССР 1441205, кл, 6 01 О 5/22, 1988.2. Авторское свидетельство СССР691690, кл. 0 01 0 21/02, 1979, ( 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ВИФРОВОЙ СИГНАЛ Изобретение касается измерения неэлектрических, именно механических величин и определяет схему соединенияфференциального индуктивного датчикаеэлектрических величин с цифровым выхом, предназначенным особенно для устройств с микроЭВМ.Цель изобретения - уменьшение погрешности и увеличение динамического диапазона преобразования.Схама соединения в соответствии с изобретением обладает следующими преимуществами;1) она очень проста и не требует особенного внимания в процессе производства и установки, не использованы точные л дорог 1 е аналоговые злементь.2) она особенно пригодна для подключения к микроЭВМ;(57) Изобретение касается измерения неэлектрических, именно механических величин и определяет схему соединения дифференциального индуктивного датчика неэлектрических величин с цифровым выходом, предназначенную особенно для устройств с микроЭВМ. Целью изобретения является уменьшение погрешности и увеличение динамического диапазона преобразования, Сущность изобретения; устройство для преобразования неэлектрических величин в цифровой сигнал содержит дифференциально-индуктивный датчик 1, переключатель 2, индуктивно-емкостной генератор 3, блок 4 измерения параметров колебаний и управления, 1 - 2 - 3, 1 - 3, 4 - 3, 4-2, 1 ил. прямой перевод измеренной величилину интервала колебаний генераторааввакает минимальную чувствительность кщающим влияниям и позволяет обрадинамический диапазон измеренной Ыины до 100 дБ; 4она дает отличную линейность анод- ъточной характеристики, вытекающую Ос,ачного выбора ее математической мо- с рс воэможностью дальнейшегоения путем соответствующей апсимации,имеет отличную термостойкость ивременную стабильность анодно-сей характеристики схемы соединения;позволяет осуществить простую реаию многоканального измерения,а чертеже приведена структурная схеединения, 1837162Совместный вывод 5 дифференциального индуктивного датчика 1 соединен с первым зажимом 12 индиаивно-емкостно-, го генератора 3. Первый вывод.6 дифференциального индуктивного датчика 1 подключен к первому входу 8 переключателя 2 и, аналогично, второй вывод 7 дифференциального индуктивного датчика 1 соединен с вторым входом 9 переключателя 2. Выход 11 указанного переключателя 2 присоединен к второмуэажиму 13 генератора 3, Выход 14 данного генератора 3 соеди.нан с входом 15 блока 4 измерения параметров колебаний и управления, выход 16 которого соединен с управляющим входом 10 переключателя 2, Блок 4 можно при помощи микропроцессорных цепей реализовать, например, при помощи двух втулок 131 МОЯ цепей и одной втулки ЮТТА .Блок 4 присоединяет отдельные ветви дифференциального индуктивного датчика 1 к генератору 3 при помощи переключателя 2, Индуктивность . присоединенной переключателем 2 ветви дифференциального индуктивного датчика 1 образует составную часть настраиваемой цепи генератора 3, для длины периода Т колебаний генератора 3 известное отношение принимает следующий вид;Т 2 л/, (1)где С - емкость, создающая вместе с индуктивностьюодной ветви датчика 1 настраиваемую цепь. Если для случая присоединения первой ветви датчика 1 будет для длины периода Т 1 колебаний генератора 3 формула;т 1 гбач(г)где1- индуктивность первой ветви датчика 1, то также для случая присоединения второй ветви датчика 1 для длины периода Т 2 колебаний генератора 3 можно представить формулу:тг-гя/с (г)где ьз- индуктивность второй ветви датчика 1.Для зависимости между измеряемой величиной у и индуктивностями О и2 ветвей датчика 1 будем иметь отношениеУ" ЩО, а) (4)В качестве одной из подходящих аппроксимаций функции (О, И) можно испольэовать функцию:() 1/С 26 (5) Если переключатель 2 переключает отдельные ветви датчика 1 с достаточной скоростью с учетом требуемых динамических свойств схемы соединения, то, подставив отношение (2) и (3) в отношение (5), получим,10причем очевидно, что значение данной функции не будет зависеть от изменений длин периодов Т 1, Т 2 колебаний генератора 3, вызванных термостойкостью или длительной временной нестабильностью генератора 3, значит, все стабильности зз исключением нестабильностей датчика 1 компенсированы.Итак, применив отношение (6), формула(7) Мокно убедиться в том, что еще линейная аппроксимация данной функции приводит к лучшей линейности анодно-сеточнойхарактеристики схемы соединения, чем привключении того же датчика в известные схемы соединения с переменным мостом, причем линейность можно далее улучшить засчет аппроксимации функции (7), например35 полиномом,Управление переключателем 2, измерение периодов Т 1 и Т 2 колебаний генератора3, вычисление измеряемой величины у и ееизображение или дальнейшую обработкуобеспечивает блок 4. Для повышения способности разрешения и одновременно дляобеспечения меньших требований к скорости измерения можно заменить длины периодов Т 1, Т 2 колебаний генератора 3временами 71; Т 2, приходящимися на соответствующее одинаковое число последующих друг за другом колебаний генератора 3.Схема соединения дифференциальногоиндуктивного датчика неэлектрических ве 50 личин с цифровым выходом в соответствиис изобретением применима в области техники измерений, регулирования и автоматизации,ф о р мул а изобретенияУстройство для преобразования неэлектрических величин в цифровой сигнал, содержащее датчик незлектрических величин,соединенный с индуктивно-емкостным генератором, выход которого подключен к1837162 у блока измерения параметров колебауправления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, с целью уменьшения погрешности и ичения динамического диапазона презования, в него введен переключатель, тчик незлектрических величин выполвиде дифференциального индуктивноатчика, первый и второй выводы ктивных ветвей которого соединены с Составитель Ю. АлешинТехоед М,Моргентал Корректор Л. Ливрин Тираж Подписноенного комитента по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 3035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 вх д ни и чт, ув л об а а а не в го д ин у вторым входом индуктиано-емкостного генератора через переключатель, совместный вывод этих ветвей подключен к первому входу индуктивно-емкостного генератора, а 5 блок измерения параметров колебаний и управления выполнен с выходом сигнала длительности периода, подключенным к управляющему входу переключателя.