Устройство для измерения перемещений

п 911133 Сееа СфветсинкСфциаянстнчесникРеспубанн ОП ИСАНИЕИЗЬВЕЕтЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл,С О 1 В 7/00 1 асуаарстаеаЮ кеетет СИР вф аале азабратениВ я апрыта 1(5 Ц) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕНЕЦЕНИЙ Изобретение относится к измери" тельной технике и может быть исполь зовано в системах контроля и регулирования в качестве преобразователя неэлектрических величин положения обьекта в электрический сигнал.Известно устройство для измерения перемещений, содержащее генератор разнополярных импульсов, Ъыполненный на операционном усилителе, дифференциальный преобразователь и электронные ключи 11.Недостатком этого устройства является низкая точность преобразова ния перемещения в электрический сигнал, вследствие нелинейного заряда конденсаторов дифференциального преобразователя и взаимного влиянияключей в моменты коммутации.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее дифференциальныйпервичный преобразователь, ключи,включенные параллельно плечам дифФеренциального преобразователя, опе.рационный усилитель, выход которогосоединен с управляющими входамиключей, потенциометр, включенныйна выходе операционного усилителя,подвижный контакт которого подключен к неинвертирующему входу опера. ционного усилителя, двухполярный1 Еограничитель напряжения, подключенный к выходу операционного усилителя, и сглаживающий фильтр, подключенный к выходу ограничителя 2 1,Недостатком этого устройства яв 35ляется низкая точность вследствиенелинейности преобразования механического перемещения в электрическийсигнал, обусловленный экспоненциальным характером тока заряда конденсаторов дифференциального преобразователя и влиянием процессовкоммутации ключей на заряд емкостей дифференциального преобразователя в моменты коммутации,911133 3Цель изобретения - повышениеточности измерения перемещений.Поставленная цель достигается тем,что устройство снабжено двухполярным источником тока, включенным между инвертирующим входом усилителяи выходом ограничителя, и двумя отсекающими диодами, включенными между выходами плеч дифференциальногопервичного преобразователя и инвертирующим входом усилителя.На чертеже приведена блок-схемаустройства для измерения перемещений.Устройство содержит операционный усилитель 1, дифференциальныйпервичный преобразователь 2 с конденсаторами 3 и 4 в плечах, ключи5 и 6, включенные параллельно конденсаторам 3 и 4 преобразователя2, отсекающие диоды 7 и 8, сглаживающий фильтр 9, двухполярный ограничитель 10 напряжения, двухполярный источник 11 тока, включенныймежду инвертирующим входом операцион-ного усилителя 1 и выходом ограничителя 1 О напряжения, и потенциометр12, включенный на выходе операционного усилителя 1,Двухполярный источник 11 тока.выполнен, например, на полевом транзисторе с симметричным каналом стокисток относительно затвора.Двухполярный ограничитель 10 напряжения содержит, например, резистор и двуханодный стабилитрон,Устройство работает следующимобразом,В момент времени, когда на выходе операционного усилителя положительное напряжение, ключ 5 открыт,а ключ 6 закрыт, т,е. обкладки конденсатора 3 дифференциального преобразователя 2, параллельно которомувключен ключ 5, закорочены и отсе 45кающий диод 7 закрыт, конденсатор 3дифференциального преобразователя2 отключен от инвертирующего входаоперационного усилителя 1,Конденсатор 4 дифференциальногопреобразователя 2 заряжается стабилизированным током, протекающимчерез отсекающий диод 8 и двухполярный источник 11 тока, подключенный к выходу двухполярного ограничителя 10 напряжения, В качествеэлектронных ключей могут быть приме"иены полевые транзисторы разноготипа проводимости,4Напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 1 линейно стремится к потенциалу выходного напряжения двухполярного ограничителя 10 напряжения с постоянной времени, определяемой емкостью конденсатора 4 дифференциального преобразователя 2 и величиной тока заряда емкости, задаваемой двухполярным источником 11 тока. Когда оно станет равным напряжению на неинвертирующем входе операционного усилителя 1, величина которого задается потенциометром 12, выходное напряжение операционного усилителя 1 скачком меняется на отрицательное. При этом ключ 5 закрывается, а ключ 6 открывается, обкладки конденсатора 4 дифференциального преобразователя 2 закорачиваются, диод 8 отключает конденсатор 4 от инвертирующего входа операционного усилителя 1.Конденсатор 3 начинает линейно заряжаться до отрицательного потенциала на выходе ограничителя 10 напряжения через отсекающий диод 7 и двухполярный источник 11 тока с постоянной времени, определяемой величиной емкости этого конденсатора и величиной тока заряда емкости, задаваемой двухполярным источни" ком 11 тока.Когда отрицательное напряжение на конденсаторе 3 диФференциального преобразователя 2 и на инвертирующем входе усилителя 1 становится равным напряжению на неинвертирующем входе, выходное напряжение вновь скачком меняет знак и становится положительным. Ключ 6 закрывается, ключ 5 открывается, шунтируя конденсатор 3 и разряжая его до нулевого потенциала. Напряжение на конденсаторе 4 вновь возрастает, стремясь к потенциалу напряжения на выходе ограничителя 10 напряжения.Описанные процессы повторяются, происходит генерация разнополярных импульсов. При этом длительность по ложительных импульсов пропорциональ на величине емкости конденсатора 4, а длительность отрицательных импульсов - величине емкости конденсатора 3 дифференциального преобра зователя 2. При постоянстве амплитуд положительных и отрицательных импульсов,что обеспечивается применением на911 Подписно аз 1095/21 Тираж ВПИИП илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул,Проектная,4 выходе двухполярного ограничителя 10 напряжения, пропорциональное увеличение или уменьшение длительности положительных и отрицательных импульсов погрешностей не вносит. Применение отсекающих диодов 7 и 8 позволяет исключить влияние переходных процессов на формирование длительностей импульсов, что повышает стабильность работы устройства для в измерения перемещений. Заряд ем-. костей дифференциального преобразователя 2 стабильным током обеспечивает линейность изменения выходного напряжения от. величины механи ческого перемещения.Фиксация начальных, установок сос. тояний конденсаторов 3 и 4 и периодическое отключение одного из кон- денсаторов отсекающим диодом позво- .20 ляет увеличить точность измерения механических перемещений. Формула изобретения 25 Устройство. для измерения перемещений, содержащее дифференциальныйпервичный преобразователь, ключи,включенные параллельно плечам диф 133 бференциального преобразователя, операционный усилитель, выход которого -соединен с управляющими входами ключей, потенциометр, включенный на выходе операционного усилителя, подвижный контакт которого подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, двухполярный ограничитель напряжения, подключенный к выходу операционногоусилителя, и сглаживающий фильтр, подключенный к выходу ограничителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двухполярным источником тока, включенным между инвертирующим входом усилителя и выходом ограничителя,и двумя,отсекающими диодами, включенными между выходами плеч дифференциального первичного преобразователя и инвертирующим входом усилителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР:по заявке Ю 2166569/28,кл. С 01 В 7/00 1975.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Г 2458800/28,кл. С 01 В 7/00, 1977.