Датчик давления

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскимиСоциалксткческикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(И) М. Кд,з 6 019/10 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 07,12.82,Бюллетень М 45 Дата опубликования описания 07,12,82(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к приборостроению, а именно к преобразованию механических величин в электрические.Известны устройства для измерения давления, содержащие упругий чувствительный элемент, воспринимающий давление, и дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещения упругого чувствительного элемента 11. При проектировании датчиков давления для подвижных объектов, на которых отсутствуют источники переменного тока, возникает задача разработки датчиков с дифференциально- трансформаторными преобразователями, запитываемыми от источника постоянного тока, Эти датчики дополнительно включают в себя модулятор 1 генератор ) для питания трансформаторного преобразователя и выпрямитель для преобразования переменного напряжения трансформаторного преобраэователя в пропорциональное напряжение постоянного тока.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее упругий чувствительный элемент с дифференциально-трансформаторным преобразователем перемещения, вход которого соединен с молулятором напряжения, а выход - с выпрямителем Г 2 3,Наиболее существенным недостатком известного устройства явпяется изменение крутизны выходной характеристики датчика 1 мчльтипликативная погрешность ), которая возникает нз-за изменения напряжения источника питания постоянного тока, нестабильности частоты и амплитуды напряжения модулятора, нестабильности сопротивления обмоток и размеров преобразователя, нестабильности крутизны характеристики выпрямителя.Причиной нестабильности является изменение температуры окружающе среды, старение материалов и радиоэлементов от времени и другие факторы.Целью изобретения является повышение точности измерения давления эа счет исключения нестабильности характеристик элементов, вызванной их старением.Поставленная пель достигается тем, что в датчик давления, содержащий упругий чувствительный элемент с дифференциально-трансформаторным преобразователем перемещения, входкоторого соединен с модуляторомнапряжения, а выход - с выпрямителем, введены дополнительный дифференциально-трансформаторный преобразователь, якорь которого неподвижно установлен между магнитопроводами, дополнительный выпрямитель,стабилйзатор напряжения и суммирующий усилитель, один вход которогосоединен через дополнительный выпрямнтель,свыходными обмотками дополнительного трансформаторного преобразователя, другой - с выходом стабилизатора напряжения, а выход соединен с входом модулятора, выход которого подключен к последовательно 151соединенным между собой первичным обмоткам основного и дополнительногопреобразователей перемещения.Введение новых элементов и их соединение между собой и известными эле- щментами обеспечивает автоматическуюкомпенсацию мультипликативной погрешности датчика за счет регулированиянапряжения питания модулятора в зависимости от величины погрешности. р 5На чертеже приведена схема устройства.Устройство содержит упругий чувствительный элемент 1, дифференциально-трансформаторный преобразователь2 перемещения, состоящий из двух магнитопроводов 3 и 4, на которых расположены первичные 5 и вторичные 6обмотки, Между магнитопроводами рас"положен подвижный якорь 7, кинематически связанный с упругим чувствительным элементом 1, Устройство также включает выпрямитель 8, содержащий диод 9 и фильтр В С, модулятор10, состоящий из генератора 11 переменного тока и транзисторного ключа 12, дополнительный дифференциаль"но-трансформаторный преобразователь13 перемещения, аналогичный по конструкции преобразователю 2. Якорь 14преобразователя 13 закреплен непод- . 4вижно между магнитопроводами в положении, соответствующем положениюякоря 7 при максимальном значенииизмеряемого давления, Дополнительный выпоямитель 15 содержит диод 16 уи Фильтр ВС,(2) 60 где К- постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных параметров датчика. Так как якорь 14 дополнительного преобразователя 13 перемещения ус 65 тановлен в оложении, соответствующем Элементы выпрямителя 15 аналогичны установленным в выпрямителе 8.Кроме того, устройство содержит стабилизатор 16 напряжения, суммирующий усилитель 17, содержащий операционный усилитель 18 и масштабные сопротивления ВЗ, В 4 иСуммирующий усилитель 17 прелнаэначен для реализации операции получения разности напряжений. К первому входу суммирующего усилителя 17 подключен стабилизатор 16 напряжения, к второму входу - выход дополнительного выпрямителя 15. К выходу суммирующего усилителя 17 через ключ 12 подключены последовательно соединенные между собой первичные обмотки дифференциально-трансФорматорных преобразователей 2 и 13. К концам первичных обмоток преобразователей 2 и 13 подключен конденсатор С, настроенный в резонанс с индуктивностью первичных обмоток преобразователей.Устройство работает следующим образом.При включении питания выходное напряжение стабилизатора 16 поступит на вход суммирующего усилителя 17 и на выходе усилителя появится напряжение О . Это напряжение с помощью транзисторного ключа 12, непрерывно переключаемого током источника 11 ,переменного напряжения, преобразуется 1 в импульсное напряжение, которым запитывается резонансный контур, образуемый емкостью С и индук-. тивностью первичных обмоток дифференциально-трансформаторных преобразователей 2 и 13. 11 ри этом в первичных обмотках преобразователей 2 н 13 потечет переменный синусоидальный ток 3, пропорциональный напряжению О и во вторичных обмотках преобразователей 2 и 13 наведутся напряжения, пропорциональные положению якоря 7 в воздушном зазоре между магнитопроводамн 3 и 4.Напряжение с дополнительного преобразователя 13, после выпрямления выпрямителем 15, поступит на второй вход суммирующего усилителя 17, реализующего разность двух напрящений, н на выходе усилителя установится номинальное напряжение Требуемая величина О обеспечивается настройкой выходного напряжения стабилизатора О . Прн подаче давления Р в чувствительный элемент 1 он деформируется и перемещает якорь 7, пропорционально давлению Р, При этом на выходе дифференциально-трансформаторного преобразователя 2 наводится напряжение, пропорциональное измеряемому давлению. Это напряжение выпрямляется выпрямителем 8,фильтруется (Фильтр ВС ) и на выходе датчика будет напряжение постоянного тока, равное979920 О " К3 Р 21 юсинаперемещению чувствительного элемента 1 при давлении Р , то выходное напряжение выпрямителя 15 будет протекающего в первичных обмотках 5 преобразователя 2 будет стабилиэиро ваться, крутизна в 1 входной характерис тики датчика (произведение 3, К 1) и, следовательно, выходное напряжение датчика будет зависеть только от величины измеряемого давления Р, уравнение (1), т.е. Устройство не будет иметь мультипликативной погрешности.Предлагаемое устройство позволяет практически полностью исключить дрейф выходного напряжения от колебаний температуры, старения материалов и внешних магнитных полей и повысить точность измерения давления в 8-10 раз. Формула изобретения датчик давления, содержащий упругий чувствительный элемент с дифФеренциально-трансформаторным преобразователем перемещения, вход котооого соединен с мопулятооом напояжения, а выход - с вьптрямителем; отличающий с я тем, что, с целью повышения точности эа счет исключения нестабильности характеристик элементов, вызванной их старением, в него введены дополнительный диФФеренциально-трансформаторный преобразователь, якорь которого неподвижно установлен между магнитопрово" дами, дополнительный выпрямитель, стабилизатор напряжения и суммирующий усилитель, один вход которого соединен через дополнительный выпрямитель с выходными обмотками дополнительного трансформаторного преобразователя, другой - с выходом стабилизатора напряжения, а выход соединен с входом модулятора, выход которого подключен к последовательно соединенным между собой первичным обмоткам основного и дополнительного преобра эователей перемещения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Браславский Д.А. Авиационныеприборы и автоматы. М., 1978, с. 15.2. Авторское свидетельство СССРМ 263229, кл. С 019/10, 1967исн лиал ППП "Патент", г.ужгород. ул. Прое 4 Тираж НИИПИ Государств по делам изобр 035, Москва, Ж