Устройство для преобразования перемещения во временной интервал

СООЗ СОВЕТСНИХСООИАЛИСТИЧ ЕСЛИ ХРЕСПУБЛИК ИЕ ИЗОБРЕТЕНМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ САН ТОРСКО которых выполнена в виде двух симметрично размещенных секций, функциональнцй генератор двух сдвинутых пофазе сигналов и два блока сравнений,.один из которых подключен входамик концам секций опорной обмотки, соединенных началом с общей точкой, адругой подключен входами к началусекций измерительной обмотки, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабже,но двумя дифференциальными усилителями, неинвертнрующие входы которыхподключены к Функциональному генератору, инвертирующие входы - к концамсекций опорной обмотки, выходы - каналогичным секциям первичной обмотки, а каждая. секция измерительнойобмотки подключена последовательноьной встречно к концам аналогичных секцийопорной обмотки.(71) Куйбышевский ардена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. акад, С.П.Королева (53) 621.317,39:53171(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР У 492725, кл. С 01 В 7/02, 197 Ь.2. Авторское свидетельство СССР В 879276, кл. 6 О 1 В 7/02, 1981 (прототип). АЗОВА- ТЕР- ый из АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНВАЛ, содержащее дифференциальтрансформаторный преобразоват11281,05 Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматике и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения в код для цифровых систем контро ля, управления и телеизмерения, рабо. тающих совместно в ЦВМ.Известно устройство для преобразо. вания перемещения во вр менной интер. вал, состоящее из магнитопровода с 10 первичной и измерительной обмотками, источника питания первичной обмотки и сравнивающего устройства.Линейная связь между временным интервалом и величиной перемещения 15 в таком преобразователе достигается использованием согласованного магнитопровода и источника питания первичной обмотки в виде генератора прямоугольных импульсов с длительностью, 20 меньшей постоянной времени обмотки возбуждения Я .Однако влияние дестабилизирующих факторов на устройство вызывает изменение геометрических, электрических и магнитных параметров его магнитной цепи, что нарушает условия согласования и уменьшает точность преобразователя. Недостатком устройства является и невысокая надежность из-за возможных .обрывов подвижной измерительной обмотки в процессе работы.Наиболее .близким к изобретению по технической сущности является устройство для преобразования перемещения во временной интервал, содержащее дифференциальный трансформаторный преобразователь перемещения с опорной измерительной и первичной обмотками, каждая из которых выполнена в виде двух симметрично размещенных секций, функциональный генератор двух сдвину" тых по фйзе сигналов и два блока сравнения, один из которых подключен входами к концам секций опорной об мотки, соединенных началом с общей точкой, а другой подключен входами к началу секций измерительной обмот.ки 2.Недостатком известного устройства 50 является низкая точность, обусловленная нестабильностью и нелинейностью функции преобразования трансформаторного преобразователя перемещений и его малой частотной полосой пропускаиия.Цель изобретения - повышение точности.1 1Эта цель достигается тем, что устройство для преобразования перемещения во временной интервал, содержащеедифференциальный трансформаторныйпреобразователь перемещений с опорной, измерительной и первичной обмотками, каждая из которых выполнена ввиде двух симметрично размещенныхсекций, функциональный генератордвух сдвинутых по фазе сигналов и.два блока сравнения, один из которыхподключен входами к концам секцийопорной обмотки, соединенных началомс общей точкой, а другой подключенвходами к началу секций измерительнойобмотки, снабжено двумя дифференциальными усилителями, неинвертирующие входы которых подключены к функциональному генератору, инвертирующиевходы - к концам секций опорной обмотки, выходы - к аналогичным секциямпервичной обмотки, а каждая секцияизмерительной обмотки подключенапоследовательно-встречно к концаманалогичных секций опорной обмотки,На фиг. 1 приведена функциональная;схема предлагаемого преобразователяперемещений, на фнг. 2 - функции Е 1(Х)и Е 2(Ж) преобразования перемещенийЖ ф,на фиг. 3 - временные зависимостинапряжений Е Я) и Е Я ) на выходахфункционального генератора Устройство для преобразования перемещений Х во временной интервал .содержит дифференциальный транс форматорный преобразователь 1, включающий размещенные вдоль контролируемого направления, измеряемого перемещения цилиндрические магнитопроводы 2 и 3 броневого типа, разделяющую их немагнитную прокладку 4, шток 5 иэ немагнитного материала и связанный с ним ферромагнитный .якорь 6. На каждом из магнитопроводов 2 и 3 симметрично размещены секции 7 измерительной обмотки, секции 8 опорнойобмотки и секции 9 первичной обмотки.Якорь 6 в исходном положении разме-. щен симметрично относительно магнито.проводов 2 и 3. Устройство содержиттакже функциональный генератор 10двух периодических сигналов Е И )и Е И), сдвинутых по фазе на 90Форма этих сигналов на участке, соответствующем их монотонному возраста"нию, описывается тем же математическим выражением, что и функция преоб" разования трансформаторного преобра3 ,11 зователя 1 (фиг. 2) в диапазоне контролируемых перемещений (О-.Ц ), а на участке временной оси, соответствующем монотонному уменьшению мгновенного значения периодических сигналов, симметрично сопряженный вид,Таким образом, форма этих сигналов близка к синусоидальной, но обладает некоторой нелинейностью, соответствующей нелинейности функций Е(Х) и Е(Х) преобразования перемещений. Такой функциональный генератор может быть выполнен, например, на основе времяимпульсного интегрирующего преобразователя, К выходам функционального генератора 10 покдлючены неин- . вертирунщим входом дифференциальные усилители 11 и 12, их инвертирующне . входы подключены к концам секций 8 опорной обмотки, а их выходы подключены к секциям 9 первичной обмотки возбуждения.Секции 8 опорной обмотки соединены началом с общей точкой и включены последовательно-встречно с разме- . щенными на тех же магнитопроводах 2 или 3 аналогичными секциями 7 изме- . рительной обмотки. К концам секций 8 опорной обмотки подключен также своими входами блок 13 сравнения, а к началу секций 7 измерительной обмотки подключен своими входами второй блок 14 сравнения. Выходы блоков сравнения являются выходом устройства для преобразования перемещений во временной интервал.Устройство работает следующимобразом.При перемещении якоря 6 из нейтрального положения, соответствующего точке поперечной симметрии дифференциального трансформаторногопреобразователя 1, изменяются магнит-. ные проводимости в области секций 7 измерительной обмотки и соответст" венно распределение магнитйого потока, создаваемого секциями 9 первичной обмотки возбуждения, и величины ЭДС, наводимой им в этих секциях, Так как зависимость величины ЭДС секций 7 измерительных обмоток от величины перемещения якоря 6 является нелинейной функцией Е (Х) вогнутого типа,1то следовательно зависимость разности опорных напряжений, создаваемыхсекциями 8 опорной обмотки и ЭДС секций 7 измерительной обмотки от перемещений якоря 6, формируемой в результате их встречного включения на 28105 4входе блока 14 сравнения, являетсянелинейной функцией Е- Е (Х) выпуклого типа (фиг, 2). В моменты равенства этих напряжений, сдвинутых воовремени на 90 , блок 14 сравненияформирует импульсы, временной сдвиг,фазы которых зависит от амплитудынапряжений на входахблока 14 сравнения, и следовательно от перемещений:якоря 6 и связываемого с ним,в процессе измерений объекта контроля,Напряжение возбуждения насекциях 9 первичной обмотки, поступающеес выхода дифференциальных усилителей 11 и 12, по форме соответствуетнапряжению на выходах функциональногогенератора 10, Так как одновременноэто напряжение возбуждения трансформаторного преобразователя являетсяразвертывающим напряжением нелиней О ной формы при осуществлении преобразования во временной интервал, нелинейность преобразования перемещения-.амплитуда компенсируется нелинейностью обратного вида амплитуда - временной интервал, и поэтому в целомобеспечивается линейная зависимостьсдвига фазы импульсов на выходе блока 14 сравнения от величины переме, щения Х . Сдвиг фазы импульсов на ЗО выходе блока 14 сравнения определяется относительно импульсов, формируемьи блоком 13 сравнения в моментравенства напряжений на концах секций 8 опорной обмотки также сдвину тых между собой на 9 , но не зависящих функционально от перемещенияМконтролируемоГо объекта. Поэтомуфункция преобразования перемещение -сдвиг фаз между импульсами на выходах 40 блоков 14 и 13 сравнения, т.е, функция преобразования .устройства, в целом является линейной.Дифференциальные усилители 11 и12 совместно с индуктивно связанными 45 секциями 9 первичной обмотки и секциями 8 опорной обмотки образуют контуротрицательной обратной связи длястабилизации и частотной коррекциикоэффициента трансформации преобразо 50 вателя по. цепи возбуждения. Темпера;турная и временная нестабильностьпараметров обмоток и магнитопрсводапреобразователя при этом компенсируется соответствующим изменением амп литуды напряжение возбуждения на сек.циях 9 первичной обмотки. Улучшениечастотных свойств трансформаторногопреобразователя 1, охваченного отриСоставитель И.КРедактор Н.Бобкова Техред Т.фанта Корректор А.Тя 015/29 - Тираж 586 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., а одпис 4/ атент", г.ужгород, ул.Проектна Фили1128105 6цательной обратной связью, приводит ным спектром, уменьшает погрешность к уменьшению паразитных колебаний преобразования на краях диапазона, напряжение возбуждения в точках излома формы кривой этого напряжения, Благодаря этому обеспечивается а выпуклый характер требуеиой в уст повьвпение его точности предлагаемого ройстве временной функции напряжения , устройства для преобразования перемеЬозбуждения, обладающей узким частот- щения во временной интервал,