Емкостный преобразователь перемещений

ОП ИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 19 ОРСКОМХ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к авт., свид-ву 1)М Кл б 08 С 9/ОПриоритет -Опубликовано 15.04,82. Бюллетень14 Дата опубликования описания 25,04.82 3) УДК 681. .34 (088.8) аелем взебретеввй в еткрмтий.Ф, Руденк Балиб 4) ЕМКОСТНЫй ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕН Изоб чика и е обратнофициенты кому ко щений в к емко щений,етение относится к автоматичестролю и .преобразованию перемеэлектрический,сигнал, а именйо тным преобразователям перемеИзвестен емкостной датчик перемещений, содержащий источник питания, трансформатор, дифференциальный конденсатор, ротор которого электрически соединен с суммирующим входом операционногоусилителя, охваченного емкостью обратнойсвязи. Достоинством этого устройства является то, что такое подключение дифференциального конденсатора и согласующегоусилителя резко, снижает уровень паводок,так как потенциал суммирующей точки близок к потенциалу земли 1,Однако недостатком, существенно сни.жающим его точность, является то, .что воперационном усилителе отрицательнаяобратная связь по постоянному току осу-.ществляется за счет сопротивлений ауте-.чек. При изменении внешних условий (влажности, температуры, радиации и т.п.) сопротивления утечек электрических цепейсхемы становятся соизмеримыми с емкостным сопротивлением дат мкостным сопротивлением емкости й связи, изменяя при этом коэф передачи согл асующих усилителей.Наиболее близким по своему техническому решению к изобретению является емкостной преобразователь перемещений, содержащий источник питания, трансформатор, два дифференциальных конденсатора, каждый из которых подключен к суммирующему входу соответствующего операционного усилителя. Усилители охвачены резисторами обратной связи. Неинвертирующие входы усилителей подключены к земляной шине, На выходе преобразователя формируются два напряжения, огибающие которых сдвинуты на 90 электрических градусов. Для получения приемлемой точности необходимо, чтобы коэффициенты передачи каждого усилителя были одинаковые и в случае отклонения от номинала имели бы одинаковый знак. Для этого, чтобы коэффициент передачи был близок к единице резисторы обратной связи должны иметь номинал несколько МОм, что является существенным недостатком преобразователя. Сопротивления резисторов в несколько МОми выше соизмеримы с сопротивлениями утечек отдельных участков электрической цепи и при изменении условий окружающей среды коэффициент передачи преобразователя изменяется, что влечет за собой уменьшение точности преобразования 12.Использование низкоомных резисторов резко уменьшает коэффициент передачи преобразователя. Для того, чтобы увеличить выходной сигнал преобразователя до уровня нескольких вольт, необходимо значительно увеличить напряжение запитки дифференциального конденсата, что не только увеличивает габариты, но и увеличивает помехи от высоковольтного источника, снижая точность преобразователя. Кроме этого, несущее напряжение на выходах преобразователя является дифференцированньм, что ведет к снижению точности из-за усложнения схемы, при дальнейшем синхронном детектировании.Цель изобретения - повышение точности ем костного преобразователя перемещений,Поставленная цель достигается за счет того, что в емкостной преобразователь перемещений, содержащий два дифференциальных конденсатора, подвижные пластины которых соединены между собой попарно и подключены к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику возбуждения, неподвижные пластины дифференциальных конденсаторов подключены к входам двухканального блока формирования выходных напряжений, каждый канал которого соединен с его инвертирующим входом через резистор обратной связи, в каждый канал блока формирования выходных напряжений введены инвертор, резистор и потенциометр, включенный параллельно выходу операционного усилителя, движок потенциометра через последовательно соединенные инвертор и резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя.На фиг. 1 изображена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - огибающие выходных напряжений преобразователя.Емкостной преобразователь перемещений (фиг. 1) содержит источник 1 возбуждения, трансформатор 2, дифференциальные конденсаторы 3 и 4, операционные усилители 5 и 6 с резисторами обратной связи 7 и 8, инвенторы 9 и 10, резисторы 11 и 12 и потенциометры 13 и 4.Операционный усилитель 5, резистор обратной связи, потенциометр 13, инвертор 9 и резистор 11 образуют один канал блока 15 формирования выходных напряжений; операционный усилитель 6, резистор 8 обратной связи, потенциометр 14, инвертор 10 и резистор 12 образуют вто 1 О К= ЫС,;ьК, а аргумент 9 = . т е. напряжение на выходах усилителей 5 и 6 на в " от входного напряжения, Если перемещать движок потенциометра 13 или 14 в крайнее верхнее положение, то коэффициент передачи У потенциометра стремится к единице и модуль коэффициента передачи устройства увеличивается в (1 - У ) раз, а аргумент коэффициента передачи стремится к - .Таким образом, введение в каждом канале блока 15 между выходом согласующего операционного усилителя и его входом цепочки, состоящей из последовательно сое 25 30 35 40 45 50 55 рой канал блока 15 формирования выходных напряжений.Преобразователь работаетследующим образом.Когда движок потенциометра 13 или 14 находится в крайнем нижнем положении коэффициент передачи потенциометра=О, каждое плечо преобразователя представляет собой обычный дифференциатор,модуль коэффициента передачи которого диненных потенциометра, инвертора и резистора, увеличивает постоянную дифференцирования в (1 в у) раз, что равносильно увеличению резистора обратной связи в обычном дифференциаторе в (1 - У ) раз. Экономический эффект от использования предложенного технического решения обусловлен его техническими преимуществами,Формула изобретенияЕмкостный преобразователь перемещений,содержащий два дифференциальных конденсатора, подвижные пластины которых соединены между собой попарно и подключены к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику возбуждения, неподвикные пластины дифференциальных конденсаторов подключены к входам двухканального блока формирования выходных напряжений, каждый канал которого выполнен в виде операционного усилителя, выход которого соединен с его инвертирующим входом через резистор обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в каждый канал блока формирования выходных напряжений вве-. дены инверторрезистор и потенциометр, включенный параллельно выходу операционного усилителя, движок потенциометра через последовательно соединенные инвертор и резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя.,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США3732553,кл. 340 - 320, 1962.2. Авторское свидетельство СССР598109, кл, б 08 С 9/02, 1977 (прототип)итель В. РыгалинА. Бойкас Корректор39 Подписноеного комитета СССРний и открытийРаушская набУжгород, ул. д. 4/5 Проектная, 4Состав Редактор Т. Парфенова, .Техред Заказ 2351/60 Тираж б ВНИИПИ Государствен но делаМ изобрете 113035 Москва, Ж - 35,филиал ППП Патент, г.