Устройство для преобразования перемещения в электрический сигнал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 665220 5 601 В 7/О И ВИДЕТЕЛЬСТВ ТОРСКО ический инсти линин, И.Д,ЛаВ,Николаев в Ф,М., Нечаеве датчики мехашиностроение,о СССР1982.РЕОБРАЗОВАЕ КТРИЧ Е СКИЙ к измерительпользованодля электрический ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГ 10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЭЛСИГНАЛ(57) Изобретение относитсной технике и может быть иизмерения перемещений в Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений в автоматических системах управления.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния внешних факторов.На фиг.1 представлена структурная схема устройства;.на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит трансформаторный первичный преобразователь 1, магнитная цепь которого выполнена согласованной с обмоткой 2 возбуждения, обмоткой измерения 3, состоящей из основной 3.1 и дополнительной 3.2 обмоток, и сигнал. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния внешних факторов. Это достигается за счет введения дополнительной обмотки измерения, смещенной относительно основной на известную величину. При работе устройства в указанных обмотках наводится поток, зависящий от координаты расположения катушек измерения и времени по экспоненциальным законам. При этом на компараторах, соединенных с обмоткой считывания и с основной и дополнительной обмотками измерения, выделяются сигналы, интегралы разности которых пропорциональны; один - известной величине, а второй - координате Х основной измерительной обмотки, Путем обработки полученных сигналов на интеграторных блоках получают выходной импульс, длительность которого пропорциональна Х. 2 ил. обмоткой 4 считывания, источник 5 постоянного напряжения, ключи 6 - 11, компараторы 12 - 15, схемы "И" 16 - 18, интеграторные блоки 19, 20, схему "НЕ" 21, дифференцирующую цепочку 22, схему "ИЛИ" 23, одновибратор 24, клемму "Запуска" 25, резисторы 26 и 27, конденсаторы 28 и 29, Параллельно соединенные ключ 8, интегратор 19 и конденсатор 28 образуют первый интеграторный блок 30, выход параллельного соединения является выходом блока, и вход через резистор 26 соединен с первым входом блока, управляющий вход ключа 8 является вторым входом блока. Аналогично ключ 11, интегратор 20, емкость 29 и резистор 27 образуют второй интеграторный блок 31, 1665220.м/7 ) 9 - коэффициент. ия, снимаемые с обмоток счи олнительной, равны Источник 5 постоянного напряжения соединен через ключ 6 управления с обмоткой 2возбуждения, с инверсными входами первого, второго и четвертого компараторов 12, 13, 15, через первый и второй ключи 7 и 9 - с входами интеграторных блоков 30 и 31соответственно, Обмотка считывания 4, основная 3,1 и дополнительная 3.2 обмотки измерения подключены к прямым входамкомпараторов 12, 15, 13 соответственноИнверсный выход второго компаратора 13 и прямой выход четвертого компаратора 15 соединены с входами первой схемы "И" 16, , выход которой соединен с управляющимвходом первого ключа 7. Инверсный выход , четвертого компаратора 15 и прямой выход , первого компаратора 12 соединены с входа ми второй схемы "И" 17, выход которой сое-динен с управляющим входом второго ключа 9. Инверсный выход первого компа ратора 12 соединен с управляющим входом , третьего ключа 10 и с первым входом третьей схемы "И" 18, Выход первого интеграторного блока 30 через третий ключ 10 соединен с входом второго интеграторного блока 31, выход которого через третий компаратор 14 подключен к второму входу третьей схемы "И" 18, выход которой через схему "Н Е" 21 и дифференцирующую цепочку 22 подключен к первому входу схемы "ИЛИ" 23. Клемма 25 "Запуск" (вход устройства) соединена с вторым входом схемы ;. "ИЛИ" 23, выход которой соединен с входом "одновибратора 24 Прямой выход одновибратора 24 соединен с управляющими входами ключей 8 и 11, интеграторных блоков 30 и 31 соответственно, а инверсный выход - с управляющим входом ключа 6 управления.Устройство. работает следующим образом. После прихода сигнала "Запуск" (фиг.2, а) одновибратор 24 вырабатывает импульс напряжения фиксированной длительности (фиг.2, б). В течение этого времени ключ 6 размыкается, а ключи 8, 11 замыкаются, что приводит к разряду интегрирующих емкостей интеграторных блоков 30 и 31. После окончания этого импульса ключ 6 замыкается (фиг,2, в), в результате чего через обмотку 2 возбуждения протекает ток экспоненциальной формы и в магнитопроводе наводится магнитный поток ф, изменяющийся в функции координаты Х и вреМени тФ(х,1) =Фее " (1-е), (1)где т - постоянная времени обмотки возбуждения;(фиг.2,л),После окончания импульса Твх на выходе схемы "НЕ" 21 появляется напряжение ступенчатой формы, которое, проходя через 50 Аифференцирующую цепочку 22, превращается в узкий импульс и запускает одно- вибратор 24. После этого цикл работы устройства повторяется.Таким образом, длительность выходного импульса Твых. пропорционального координате Х измерительной обмотки, не зависит от параметров магнитной цепи, а следовательно, не зависит от изменения магнитных свойств материала вследствие воздействия внешних факторов (температу 5 10 15 25 30 35 40Ф и ( , с ) = - п б - (-" -- = - ЮФм 1/гее 1", (2) где В/ - число витков в обмотках,Если принять координату дополнительной обмотки ХО = О, первой секции обмотки считывания Х 1 = Х, а второй Х 2 = Х+ Е, где Е - известная величина смещения обмоток, и, обозначая Тн =ти (Ом/Еоп,), Кг), после несложных математических преобразований получают длительности ТО, Т 1 и Т 2 импульсов, формируемых на выходах компараторов 12. 15, 13 соответственноТО = гп (О(пах/Еоп) = Тн (3) Т 1=Тн-г ) Х=Тн-К Х (4) Т 2 .= Тн - К (Х + 7)(фиг 2 г д е)На выходах схем "И" 16 и 17 формируются импульсы длительностью (Т 1-Т 2) и (ТОТ 1) соответственно (фиг,2 ж, з), которые замыкают ключи 7 и 9. В результате этого на выходах интеграторных блоков 30, 31 формируются напряжения (фиг,2 и, к)Т 1 Т 201= - 1/ВсОФ= - 1/Вс Хох О(Т 1 - Т 2) = - 1/В с О К К 02 = - 1/В с / О с 11= - 1/В с х (6)оХО(ТО - Т 1) = - 1/В с О К Х соответственно, После окончания импульса длительностью ТО сигнал с инверсного выхода первого компаратора 12 замыкает ключ 10, что вызывает компенсацию напряжения 02 напряжением 01, В момент равенства нулю напряжения 02 срабатывает третий компаратор 14 и справедливо равен- створы, излучения и пр.), что существенно снижает дополнительные погрешности устройства при измерении перемещений. Формула изобретения 5 Устройство для преобразования перемещения в электрический сигнал, содержащее трансформаторный первичный преобразователь с обмотками возбуждения, считывания и основной обмоткой изме рения, размещенными на магнитопроводе, источник постоянного напряжения, блок обработки измерительного сигнала, прямой вход которого подключен к основной обмотке измерения, ключ управления, информа ционный вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а выход - к обмотке возбуждения, и одновибратор, инверсный выход которого подключен к управляющему входу ключа управления, 20 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены три аналогичных ключа, три компаратора, два интеграторных блока, три схемы "И", схема "ИЛИ", схема "НЕ", дифференцирующая це почка и дополнительная обмотка измерения, размещенная на магнитопроводе, блок обработки измерительного сигнала выполнен в виде четвертого компаратора, обмотки измерения выполнены идентичными и 30 сдвинуты друг относител ьно друга на заданную величину, выход источника постоянного напряжения подключен к инверсным входам четвертого, а также первого и второго компараторов, прямые входы которых соединены с выходами соответственно, считывающей и дополнительной обмоток, инверсный выход второго компаратора и прямой выход четвертого компаратора через первую схему "И" подключены к управляющему входу первого ключа, инверсный выход четвертого компаратора и прямой выход первого компаратора через вторую схему "И" подключены к управляющему входу второго ключа, инверсный выход первого компаратора соединен с управляющим входом третьего ключа и первым входом третьей схемы "И", входы первого и второго ключей. соединены с выходом источника постоянного напряжения, а выходы - с первыми входами первого и второго интеграторных блоков соответственно, выход первого интегрэторного блока через третий ключ подключен к входу второго интеграторного блока, выход которого через третий компаратор подключен к второму входу третьей схемы "И", выход которой является выходом устройства, и через схему "НЕ" и дифференцирующую цепочку соединен с первым входом схемы "ИЛИ", второй вход которой является входом устройства, а выход соединен с входом одновибратора, прямой выход которого подключен к вторым входам интеграторных блоков.1665220 оставитель К.Молчановехред М,Моргентал ктор Е.Полионова тор М.Демчик Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 2385 Тираж 389 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5