Устройство для измерения неэлектрических величин

)4 СО В 7 В: Е.ОЛ.К.;ЯФ ЕНИ Е, и ьи в контур в рого автогещий трансфор.-. новременно нтура. В усттупенчатая рины компен- нераторы нключенн нератора матор 6 индуктин ройстве и плавна через понижаю являющийся од остью этого ко ский дусмот регулировка ши шага. Автоге жду собой нел.8)СССР972. эленей ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГНКТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельствУ 435012, кл. В 07 С 5/08,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН(57) Изобретение может быть использонано для измерения малых пермещений,Цель изобретения - повьппение быстродействия и надежности, Устройствоосуществляет автоматическую ступенчатую компенсацию расстройки фаэогенераторной системы, содержащей дваидентичных автогенератора 7 и 8, вконтур одного иэ которых включен индуктивный датчик 2, путем измененияпо программе поразрядного уранновешивания компенсационной емкости,ментом, выполненным в виде двух параллельно соединенных диодов, вклю ченных встречно, и резистора. Блок управления 3 устройства выполнен на основе регистра последовательного приближения, управляемого тактовым генератором 12, запускаемым ключом15 через триггер 13, а компенсационный блок 6 - на основе образцовогоконденсатора Го, умножающего цифроаналогового преобразователя 14 и трех операционных усилителей 17, 18 и 19. Выходом устройства является цифровой отсчетный блок 5, подключен ный через дешифратор 4 к цифровому ныходу регистра последовательного приближения. 1 ил.Д= Ь С 1 - Ь 2 С 2,где Ь 1, С - величина индуктивности 35и емкости контура генератора 7, соответственно;Ь 2, С 2 - величина индуктивностии емкости контура гене ратора 8, соответственно,и приводит к изменению угла фазовогосдвига цмежду напряжениями контуров.Выходы генераторов подключены 45к входам фазового нуль-органа 10,выход которого в виде уровней напряжения, соответствующих "0" или"1" в зависимости от знака фазовогосдвига, образует выход блока сравнения,Блок 3 управления содержит регистр11 последовательного приближения,тактовый генератор 12 и триггер 13.Вход данных регистра 11 соединен свыходом фазового нуль-органа, а еговыход через дешифратор 4 с цифровымотсчетным блоком 5, отображающим информацию о входной величине в предеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых перемещений, давления и др, величин, преобразуемых в индуктивность, а также в системах автоматического контроля и регулирования технологическими процессами.Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности путем упрощения регулировки и подбора образцовых емкостей устройства.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство состоит иэ блока 1 сравнения, индуктивного датчика 2, блока 3 управления, дешифратора 4, цифрового отсчетного блока 5 и компенсационного блока 6.Блок 1 сравнения включает два идентичных ЬС-генератора 7 и 8. В контур генератора 7 включен индуктивный датчик 2. Генераторы электрически соединены между собой через нелинейный элемент 9, содержащий параллельно соединенные резистор К с и два диода Ч 01 ЧР 2, включенные встречно. При этом частоты генераторов синхронизированы, а расстройка д из контуров определяется выражением 1015202530 лах цикла измерения, и с цифровымвходом умножающего цифроаналоговогопреобразователя (ЦАП) 14, Тактовыйгенератор 12, определяющий цикл измерения, выполнен в виде управляемого генератора прямоугольных импульсов, выход которого подключен к тактовому входу регистра 11, а входЗапуск" соединен с выходом триггера 13, один вход которого соединенс ключом 15 "Пуск", а другой - с выходом окончания преобразования регистра 11.Компенсационный блок 6 выполненв виде сложного контура, содержащегоиндуктивность Ь 2 понижающего трансформатора 16, основной компенсирующий конденсатор С 2, операционныеусилители 17, 18 и 19, умножающийЦАП 14, переменный резистор 20, включенный в цепь обратной связи междувыходом операционного усилителя 18и выводом внутреннего резистора обратной связи ЦАП 14, образцовый конденсатор Со и переключатель 21 коэффициента трансформации трансформатора 16.Устройство работает следующимобразом,В исходном состоянии, характеризующемся тем, что индуктивность Ь 1индуктивного датчика 2 соответствуетминимальному значению измеряемогопараметра, а регистр 11 находится всостоянии, которое соответствуетминимальной компенсационной емкости,переменным компенсирующим конденсатором С 2 устанавливается нулевая расстройка контуров, т.е. Ю= О.При воздействии измеряемого параметра индуктивность датчика увеличивается на величину ЙЬ, пропорциональную отклонению параметра от минимального значения. При этом расстройка контуров генераторов 7 и 8и знак угла сдвига фаз между напряжениями генераторов положительны, т.еД = С 1(Ь + дЬ)-Ь 2 С 2 )О, а напряжение на выходе фазового нуль-органа10 равно нулю.Фазовый сдвиг вдп ц и величинарасстройки 4 Ь связаны соотношением:Кс о 4 С йздп12 1.1 где Кс - сопротивление цепи синхронизацииь 1 О - собственная частота генераторов,(Я, 2 + 5 Предельная относительная расстройбЬ 2ка= . Сохранение макси 1.1 Р.с ы,С 1мальной области захватывания при вы 5 сокой чувствительности при разной расстройке контуров обеспечивается связью между генераторами 7 и 8 через нелинейное сопротивление диодов ЧР 1 и ЧП 2, а для уменьшения гистерезиса блока 1 сравнения, вызванного при малых расстройках реактивной связью между генераторами, обусловленной емкостью переходов диодов, последние эашунтированы резистором 15 сПри нажатии ключа 15 триггер 13 запускает тактовый генератор 12, счетные импульсы которого поступают на тактовый вход регистра 11. Сиг 20 нал с выхода фазового нуль-органа, поступающий на вход данных регистра 11, переадресуется в последнем в соответствующий разряд. Запись в регистр осуществляется последователь но, начиная со старшего разряда. ЦАП 14 осуществляет регулирование коэффициента передачи операционного усилителя 18 по программе поразрядного уравновешивания в двоичном коде. Напряжение с выхода операпионного усилителя 18 через операционный усилитель 19, являющийся повторителем, подается на образцовый конденсатор С . При этом эквивалентное эна 35 чеиие компенсационной емкости С зп определяется выражением; Сэкв(1 - К, К К) Со где К 7 К, Кгф коэффициенты передачи первого, второго и третьего операционных усилителей, соответственно; Со - емкость образцового конденсатора. Включение конденсатора С в коно тур генератора по трансформаторной схеме через переключатель 21 для из менения коэффициента трансформации обеспечивает требуемый диапазон измерения. Таким образом, компенсационный блок 6 обеспечивает получение набора компенсир 1 ющих емкостей,50 представленных во взвешенном двоичном коде.Двоичный код на информационных выходах регистра 11 управляет работой ЦАП 14, изменяя коэффициент передачи 55 Кусилителя 18, равный б+5 2 + 52), где Р.- со противл е ние переменного резистра 20 плавной регулировки компенсационного шага;Й - сопротивление прецизионнойматрицы ПАП;и - число разрядов преобразования,Ступенчатое изменение эквивалентной емкости С п компенсирует расстройку контуров, вызванную изменением индуктивности Ь 1. По завершению цикла преобразования сигнал с выхода регистра 11 переводит триггер 13 в исходное состояние, останавливая тактовый генератор 12При этом расстройка равна нулю, т.е. (Ь 1+ Д Ь) С =1,2(С+ Сз ), а 1.2 г ККзйос ь- д Ь =С 1 -(8 2 +С 1 О В 2+5 2 Я, 2 Яп)Двоичный код 8 Я 8на выходе регистра 11 преобразуется с помощьй дешифратора 4 в код, управляющий работой цифрового отсчетного блока 5.Формула изобретения Устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее индуктивный датчик, компенсационный блок и последовательно соединенные блок сравнения, блок управления, дешифратор и цифровой отсчетный блок, блок сравнения выполнен в виде двух автогенерато-. ров, в контур одного иэ которых включен индуктивный датчик, и соединенного с выходами автогенераторов фазового нуль-органа, выход которого является выходом блока сравнения, а контуры автогенераторов связаны нелинейным элементом в виде двух диодов, включенных параллельно встречно, блок управления включает тактовый генератор, накопитель и ключ, а компенсационный блок включает образцовый конденсатор, соединенный через переключатель с первой обмоткой понижающего трансформатора, выполненной с отводами, вторая обмотка которого с параллельно подключенным к ней переменным компенсирующим конденсатором образует контур второго автогенератора блока сравнения, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повьппеЗаказ 3739/44 Тираж 683 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 ния быстродействия и надежности, оно снабжено входящими в состав компенса- ционного блока тремя операционными усилителями, переменным резистором и умножающим цифроаналоговым преобра 5 эователем, входящим в блок управления триггером и входящим в нелинейный элемент блока сравнения резистором, подключенным параллельно диодам, накопитель блока управления выполнен в виде регистра последовательного приближения, вход данных которого соединен с выходом блока сравнения, тактовый вход " с тактовым 15 генератором, управляемым ключом через триггер, второй вход которого соединен с выходом окончания преобразования регистра последовательного приближения, информационный выход последнего - с дешифратором ицифровым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, входопорного напряжения которого соединен с выходом первого операционногоусилителя, а аналоговый выход - свходом второго операционного усилителя, выход которого соединен с вхо"дом третьего операционного усилителяи через переменный резистор - свыводом резистора обратной связицифроаналогового преобразователя,а выход третьего операционногоусилителя через образцовый конденсатор соединен с входом первогооперационного усилителя и с переключателем.