Преобразователь перемещения в частоту

(5) 4 ТОРСНОМ ИДЕТЕПЬСТ артяшин,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Пензенский политехнический институт(53) 621.3 17.39:531.71(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР 9 724924, кл, 6 01 В 7/00, 1978, (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий дифференциальный датчик, последоваТельно соединенные операционный усилитель, сумматор, компаратор и пассивный делитель,01 В 7/00, С 01 П 5/22,01 Р 23/00 выход которого соединен с вторымвходом сумматора, а также содержащий интегратор, выход которого соединен с одним плечом дифференциального датчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, внем дифференциальн;йдатчик выполнениндуктивным, сумматор выполнен весовым, а второе плечо дифференциаль-ного датчика соединено с выходомоперационного усилителя, средняяточка его - с вторым входом сумматора, вход интегратора соединен свыходом компаратора, а выход - свходом операционного усилителя.Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения малых перемещений.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 5 устройство, содержащее парафазный интегратор, диффЕренциальный емкостной датчик, усилитель постоянного тока, пассивный делитель напряжения, сумматор и схему сравнения. При этом 10 выход схемы сравнения через делитель напряжения соединен с одним из ее входов и с входом интегратора, выходы которого подключены к обкладкам емкостного датчика вторые обкладки которого соединены с входом пассивного делителя, выход которого соединен с одним входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к дру гому входу схемы сравнения, Частота, вырабатываемая устройством, равнаЕ Го +аЕФгде д Е пропорциональна изменению емкостей конденсатдров дифференциального емкостного датчика при перемещении обкладок конденсаторов, а Й начальная частота, определяемая конструктивными параметрами устройства 11.Однако известное устройство отли чается ограниченной крутизной преобразования и, как следствие, недостаточной чувствительностью и точностью.Цель изобретения - повышение чувствительности и точности йзмерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем дифференциальный датчик, последовательно сое диненные операционный усилитель, сумматоркомпаратор и пассивный делитель,выход которого соединен с вторым входом сумматора, а также содержащем интегратор, выход которого соединен с одним плечом дифференциального датчика,45 дифференциальный датчик выполнен индуктивным, сумматор выполнен весовым, а второе плечо дифференциального датчика соединено с выходом операционного усилителя, средняя точка его - 50 с вторым входом сумматора, вход интегратора соединен с выходом компаратора, а выход - с входом операционного усилителя.На фиг, 1 изображена блок-схема 55 предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений на отдельных функциональных блоках. Схема содержит компаратор 1, интегратор 2 с сопротивлением на выходе Ро, пассивный делитель 3, операционный усилитель 4, дифференциальный индуктивный датчик 5 с сердечником 6 и весовой сумматор 7, осуществляющий интегрирование,Для измерения малых изменений уровня жидкости, например расхода масла в двигателе внутреннего сгорания, устройство может быть снабжено поплавком 8, жестко соединенным с сердечником 6 и находящимся в мерном сосуде 9, омываемом маслом из системы принудительной смазки для стабилизации температуры.Устройство работает следующим образом.При включении напряжения питания на выходе компаратора 1 появляется напряжение с амплитудой Чд , которое поступает одновременно на входы интегратора 2 и пассивного делителя 3. Напряжение с послвднего поступает на один из входов компаратора 1 иравноНя Чоа,ЦрР 1 . Н 2На выходе интегратора 2 напряжение в операторной форме имеет видЧрЖр)интРи поступает на вход операционного усилителя 4 и на одно плечо дифференциального датчика, сердечник которогожестко связан с поплавком 8, находящимся в мерном сосуде 9,С общей точки дифференциального датчика на один из входов весовогосумматора 7 поступает напряжениейР) р т р Р 1где3 4 13 4 1ю- пеРедаточная функция дифференциального датчика,На другой вход весового сумматора 7 с выхода операционного усилителя 4 поступает напряжениеьАктивные сопротивления Р и К плеч дифференциального датчика равны между собой: Кэ-К=О. Тогда имеем О), где а.д 1.11 2 В момент Т , когда напряжения, действующие на входах компаратора 1сравниваются, его выходное напряжение скачкообразно меняет знак на противоположный, и весь процесс повторяется с обратными знаками напряжений. Период генерируемых при этомколебаний определяется следующим выражением 30 5 1168 грирование входных напряжений с общей точки дифференциального датчика и, с выхода операционного усилителя 4 с весовыми коэффициентами соответственно 2 и -1 постоянной времени интегрирования 12На отрицательный вход компараторапоступает напряжение, значение которого прямопропорционально разбалансу плеч дифференциального дат О чика и имеет вид 8 ыР Р 8 ых Р Рч,7972 Я Чоя "1 =2)Так как д 1,=Ю, где Е - коэффициент пропорциональности, а Ь - изменение уровня масла в мерном сосуде 9, тогЯЧЯ2 о о2(1 2)Т ЮЧЯ2 о о 1 2Таким образом, при уменьшении уровня масла в мерном сосуде 9 поплавок 8 опускается на высоту Ь, в результате чего пропорционально изменяется частота колебаний и оказывается пропорциональной расходу масла.Таким образом, перемещение сердечника, соответствующее расходу масла, оказывается пропорциональным частотеУ вырабатываемой устройством.Наряду с высокой чувствительностью и линейностью преобразования предлагаемое устройство обеспечивает независимость выходного сигнала от активных составляющих сопротивлений плеч дифференциального датчика, при условии их равенства.1168797 очки Корректор М.Роз одписно каз илиял ПБП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 0 ахСоставитель А. Кактор О. Бугир Техред С Мигунов 6/35 Тираж 651 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушская