Индуктивный измерительный преобразователь с цифровым выходом

Индуктивный измерительный преобразователь с цифровым выходом

Реферат

Индуктивный измерительный преобразователь

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений. Основная область применения - датчики положения в системах магнитного подвеса ротора.

Известен измерительный преобразователь индуктивного типа [Журавлев Ю.Н. Активные магнитные подшипники: теория, расчет, применение. - СПб.: Политехника, 2003, стр. 192, рис. 10.4], содержащий катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором. К недостаткам данного устройства относятся низкая помехозащищенность и сложность конструкции.

Известен индуктивный измерительный преобразователь [патент RU 2452917, «Индуктивный измерительный преобразователь», Нестерук И.Н., приоритет от 23.09.2010], содержащий катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором, и компаратор. К недостаткам данного устройства относится низкая помехозащищенность и сложность конструкции.

Известен индуктивный измерительный преобразователь с цифровым выходом [патент US 4626621, «Circuit for generating a position in digital form»], содержащий генератор прямоугольного напряжения, соединенный с цепью, состоящей из катушки с изменяющейся индуктивностью, резистора и компаратора, один из выводов резистора подключен к компаратору, а другой - к катушке и одному из выводов компаратора. Недостатком данного устройства является необходимость повышения габаритов устройства для получения линейной характеристики.

Известен вихретоковый измерительный преобразователь [патент RU 2487314 С1 «Вихретоковый преобразователь перемещений»], содержащий катушку индуктивности и короткозамкнутую цепь в ответной части датчика. Недостатком данного устройства является необходимость в усилении выходного сигнала.

Наиболее близким к изобретению является индуктивный преобразователь с малым воздушным зазором [Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин, 2 изд., М. - Л., 1954, стр. 56, фиг. 9-1, а], содержащий катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором. Сигнал на выходе данного устройства обладает низкой помехозащищенностью и неудобен для использования в цифровых системах.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности преобразователя и получение выходного сигнала, удобного для использования в цифровых системах.

Поставленная цель достигается тем, что в ответной части имеется короткозамкнутая цепь, кроме этого имеются компаратор и источник опорного напряжения, последовательно катушке включены генератор прямоугольного напряжения и резистор, один из выводов которого подключен к заземлению компаратора, а другой - к катушке и одному из входов компаратора, к другому входу компаратора подключен источник опорного напряжения.

На чертеже показана функциональная схема индуктивного измерительного преобразователя с цифровым выходом.

Устройство выполнено следующим образом.

Индуктивный измерительный преобразователь с широтно-импульсным выходным сигналом содержит катушку индуктивности 1, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором 2, компаратор 3, источник опорного напряжения 4. Последовательно катушке 1 включены генератор прямоугольного напряжения 5 и резистор 6, один из выводов которого подключен к заземлению компаратора 3, а другой - к катушке 1 и одному из входов компаратора 3, к другому входу компаратора 3 подключен источник опорного напряжения 4.

Устройство работает следующим образом.

При питании цепи катушки 1 и резистора 6 прямоугольным напряжением с полупериодом, меньшим электромагнитной постоянной времени катушки 1, падение напряжения на резисторе 6 будет иметь треугольную форму. При изменении зазора сердечника 2 индуктивность катушки 1 изменится, а следовательно, изменится и амплитуда напряжения на резисторе 6. На входы компаратора 3 подается постоянное опорное напряжение и треугольное напряжение с резистора 6. При этом на его выходе появляются импульсы, длительность которых зависит от величины зазора магнитопровода 2.

В предложенном устройстве полезный сигнал, подаваемый на компаратор, пропорционален току в цепи с существенной индуктивностью, что повышает помехозащищенность. Выходной сигнал преобразователя удобен для использования в устройствах, где обработка сигнала ведется при помощи микроконтроллера. Простота конструкции устройства снижает его себестоимость по сравнению с аналогами.

Индуктивный измерительный преобразователь, содержащий катушку индуктивности, надетую на незамкнутый магнитопровод с изменяемым зазором, генератор прямоугольного напряжения, резистор, компаратор и источник опорного напряжения, последовательно катушке включены генератор прямоугольного напряжения и резистор, один из выводов которого подключен к заземлению компаратора, а другой - к катушке и одному из входов компаратора, к другому входу компаратора подключен источник опорного напряжения, отличающийся тем, что полупериод напряжения генератора прямоугольного напряжения меньше трех электромагнитных постоянных времени катушки индуктивности при максимальной величине зазора сердечника.