Преобразователь линейных перемещений в частотный сигнал

)4 ГОСУДАРСПО ДЕЛ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ ю повышеснабженключентродом пои входом в виде его выхоторов,подктора и оды суммфильтройстваой вхо о т реос плонен овлен продоль вк) НЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пензенский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМф 579535, кл, С 01 В 7/00, 1976.Авторское свидетельство СССРУ 1126809, кл. С 01 В 7/00, 1983.(54)(57) 1, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ЧАСТОТНЫЙ СИГНАЛ, содержащий включенные последовательноинтегратор и пороговый элемент, охваченные цепью обратной связи, вкоторую включен бесконтактный потенциометрический датчик перемещений,имеющий расположенные параллельнорезистивный элемент, неподвижныйэлектрод и установленный относительно них с зазором подвижный электродсвязываемый в процессе измерений с объектом контроля, о т л щ и й с я тем, что, с ц ния помехоустойчивости, блоком подавления помехи ным между неподвижным элек тенциометрического датчика интегратора и выполненный усилителя, подключенных к ду двух разнополярных дете двух фильтров нижних часто ченных к их выходам, сумма вычитающего устройства, вх тора подключены к выходам один вход вычитающего устр к выходу сумматора, а друг к входу усилителя.2. Преобразователь по п л и ч а ю щ и й с я тем, зистивный элемент и неподв электрод размещены в одной а подвижный электрод выпол протяженной пластины, уста над ними перпендикулярно и ной оси.1180676 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля двумерных линейных перемещений.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости преобразователя линейных перемещений в частот. ныц сигнал.На чертеже приведена блок-схема преобразователя. 10Устройство содержит интегратор 1, включенный с ним последовательно пороговый элемент 2 и включенные в ,цепь обратной связи бесконтактный потенциометрический датчик 3 перемещений и блок 4 подавления помехи. Пороговый элемент 2 представляет собой компаратор 5, неинвертирующий вход которого подключен через делитель 6 напряжения к его выходу, Выход20 компаратора 5 представляет собой частотный выход преобразователя.Бесконтактный потенциометрический датчик 3 перемещений имеет плоский резистивный элемент 7, расположенный25 параллельно ему в той же плоскости неподвижный электрод 8, выполненный в виде пластины с длиной, равной длине резистивного элемента 7, и подвижный электрод 9, выполненный в виде протяженной пластины. Подвижный электрод 9 размещен на изоляционном основании (не показано),связываемом в процессе измерений с объектом контроля,и выполнен с возможностью как продольного перемещения по оси Х, совпадающей с 35 направлением контролируемых перемещений, так и с возможностью поперечного смещения по оси М . Он установлен с зазором над неподвижным электродом 8 и резистивным элементом 7 перпендикулярно их продольным осям, находясь с ними в емкостной связи. Длина пластины подвижного электрода 9 выбирается большей расстояниямежду внешнимикромками неподвижного электрода 8 и резис 45 тивного элемента 7 на величину, равную амплитуде возможных поперечных смещений объекта контроля по оси 5.Потен-, циометрический датчик 3 перемещений и блок 4 подавления помехи образуют 50 цепь обратной связи преобразователя, Резистивный элемент 7 датчика 3 перемещений подключен одним выводом к выходу компаратора 5, а другим - к общей точке. Блок 4 подавления поме хи включен между неподвижным электродом 8 датчика 3 и входом интегратора 1. 2Потенциометрический датчик 3 перемещений пространственно отделен отэлектронной схемы преобразователяи подключен к ней с помощью линиисвязи (не показана).Блок 4 подавления помехи выполненв виде усилителя 10, подключенных квыходу последнего разнополярных детекторов 11 и 12, подключенного к ихвходам своими входами через фильтры13 и 14 нижних частот сумматора15 и вычитающего устройства 16.Один вход вычитающего устройства 16подключен к выходу сумматора 15 айдругой вход - к входу усилителя 10.Интегратор 1 и пороговый элемент2, охваченные обратной связью, представляют собой замкнутую нелинейнуюколебательную систему (управляемыймультивибратор).Параметры этой колебательнойсистемы выбираются из условия существования колебаний прямоугольной формы по всем диапазоне перемещений подвижного электрода 9 датчика 3,Преобразователь линейных перемещении в частотный сигнал работаетследующим образом.При продольном перемещении подвижного электрода 9 потенциометрическогодатчика 3 изменяется коэффициент егопередачи по напряжению, вследствиечего изменяется глубина обратной связи в колебательной системе. Это приводит к пропорциональному изменению частоты генерируемых колебаний прямоугольной Формы на выходе преобразователя. Поперечное перемещение подвижного электрода 9 не приводит к изменению положения точки емкостного съема сигнала с резистивного элемента 7.Следовательно, коэффициент его передачи по напряжению и частота сигналана выходе преобразователя не зависятот величины поперечных смещений электрода 6,Нижняя частота колебаний, генерируемых преобразователем, выбираетсядостаточно высокой для того, чтобысопротивления емкостных связей подвижного электрода 9 с резистивнымэлементом 7 и неподвижным электродом8 не влияли на его коэффициент передачи, благодаря чему ими можно пренебречь. Помимо высокочастотного сигналапрямоугольной Формы, снимаемого свыхода компаратора 5, в цепи обратной11806связи присутствует сигнал помехи низкой частоты, наводимой в линии связи потенциометрического датчика 13. Сигнал помехи компенсируется блоком 4 подавления помехи. С этой целью из суммарного сигнала на входе электронной части преобразователя (входе усилителя 10) выделяется сигнал, получаемый на выходе сумматора 15, который равен по величине и син О фазен сигналу помехи. Этот сигнал вычитается с помощью вычитающего устройства 16 из сигнала обратной связи, содержащего сигнал помехи и подаваемого на вход усилителя 10, обеспечивая его компенсацию. Результирующий сигнал, не содержащий помехи, поступает на вход интегратора 1.Компенсирующий сигнал формируется с помощью разнополярных детекторов 11 и 12, фильтров 13 и 14 нижних частот и сумматора 15 следующим образом.На входы детекторов 11 и 12 поступает высокочастотный сигнал прямо- . угольной формы с выхода усилителя 10, содержащий низкочастотный сигнал, пропорциональный сигналу помехи, и 76 4суммирующийся с ним модулирующий сигнал, пропорциональный амплитуде перемещений объекта контроля. В результате детектирования и фильтрации на входах сумматора 15 формируются сигналы низкой частоты, содержащие синфазные составляющие пропорциональные аддитивному сигналу помехи, и противофазные составляющие, пропорциональные амплитуде перемещений объекта контроля, Противофазные составляющие взаимно вычитаются, а синфазные суммируются сумматором 15. В результате на его выходе формируется сигнал, пропорциональный сигналу помехи и не зависящий от перемещений подвижного электрода 9 датчика 3.Коэффициент усиления усилителя 10 выбирается таким образом, .чтобы общий коэффициент передачи блока 4 для сигнала помехи был равен единице. За счет компенсации сигнала помехи, наводимого в линии связи потенциометрического датчика 3 с электронной частью преобразователя, достигается повышение помехоустойчивости пре" образователя.1180 б 76 Г Составитель И. Техред Т.Дубин Бутяга дактор Л. Гратил Тира ВНИИПИ Гасуда по делам и 113035, МосквППП "Пат г. Ужгород, ул, Проект Фил Заказ 5909/3 650 ственного к обретений иИ, Рау лицинКорректор Подписиитета СССРткрытийкая наб., д. 4 1