Датчик давления

Датчик давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

8(r+ Q)+! Я

ДААТ:. библи-. те .. ч БА ((() 493S75

СПИ

Союз. Советских

Социалистических

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 02.08.74 (21) 2050720 i18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.75. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 20.02.76 (51) М, Кл. G 01L 9/10

Государствеккыл комитет

Совета Мииистров СССР по делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 531 787 (088.8) (72) Автор изобретения

А. И. Иоффе (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к датчикам давления.

Для преобразования давления в электрический сигнал постоянного тока применяют датчики давления, принцип действия которых основан на уравновешивании силы, развиваемой сильфоном, силой, развиваемой магнитной пружиной. Известные датчики давления, содержащие упругий чувствительный элемент в виде сильфона, магнитную пружину, состоящую из постоянного магнита и катушки, емкостный преобразователь перемещения и дифференциальный усилитель напряжения переменного тока, не обеспечивают высокой чувствительности и точности.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения давления, Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен двумя выпрямителями, инвертирующим усилителем, соединенным последовательно с дифференциальным усилителем, и двумя RC-цепочками, причем один конец одной RC-цепочки соединен одновременно с входом инвертирующего усилителя и концом катушки, один конец другой RC-цепочки соединен одновременно с выходом инвертирующего усилителя и другим концом катушки, а вторые концы RC-цепочек связаны с входами дифференциального усилителя, которые через выпрямители подключены к ре=.èñòîðàì, последовательно соединенным с обмотками источника питания и конденсаторами емкостного преобразователя.

На чертеже показана схема предлагаемого

5 датчика, Датчик состоит из сильфона 1, упругого подвеса 2, дифференциального емкостного преобразователя перемещения, содержащего подвижную пластину 3 и две неподвижные

1() пластины 4 и 5, образующие конденсаторы

6 и 7, постоянного магнита 8, катушки 9, закрепляемой на подвижной пластине 3.

Электрическая схема датчика содержит источник 10 питания высокой частоты, на вы15 ходе которого включен трансформатор 11 с двумя выходными обмотками, включенными последовательно с конденсаторами 6 и 7 и сопротивлениями 12 и 13; два выпрямителя 14 и 15, предназначенные для выпрямления на20 пряжения; сопротивления 16, 17 и емкости 18, 19 для фильтрации выпрямленных напряжений; дифференциальный усилитель 20 для получения разности выпрямленных напряжений и их усиления; инвертирующий усилитель 21, 25 предназначенный для получения напряжения с полярностью, противоположной выходному напряжению дифференциального усилителя; две последовательно включенные цепочки из сопротивлений 22, 23 и емкости 24, 25 для

30 осуществления обратной связи по переменно493675 му току; сопротивления 26, 27, 28, 29 — масштабные сопротивления, служащие для настройки коэффициента усиления дифференциального усилителя.

Датчик давления работает следующим образом.

При измеряемом давлении, равном нулю, напряжения на входах дифференциального усилителя одинаковы и, следовательно, выходное напряжение усилителя равно нулю, и ток через катушку не протекает.

При подаче в датчик давления P сильфон

1 перемещается, и подвижная пластина 3 конденсаторов 6 и 7 поворачивается вокруг точки 0 упругого подвеса 2. При перемещении подвижной пластины конденсаторов изменяются величины емкостей 6 и 7 и соответственно изменяются напряжения на входах усилителя. На выходе усилителей 20 и 21 появятся напряжения, равные разности напряжений на входах дифференциального усилителя U,„,,= U,,- — U,,-g, но с противоположными полярностями. В результате к катушке

9 приложено напряжение, равное U„„„,„,-, и rrn ней течет ток, который создает силу, поворачивающую пластину 3 в первоначальное положение. Чем больше измеряемое давление, тем больше сила тока протекает через катушку.

Величина тока, пропорциональная давлению, может измеряться по величине напряжения на катушке или по падению напряжения на сопротивлении, включаемом последовательно с катушкой.

В предлагаемом датчике в системе возникают автоколебания, проявляющиеся в том, что подвижная пластина 3 начинает непрерывно перемещаться (колебаться). При этом на входе и выходе усилителей напряжение изменяется с частотой автоколебаний. Это напряжение через RC-цепочки, состоящие из элементов 22, 24 и 23, 25, в противофазе подается на оба входа дифференциального усилителя, в результате чего переменные составляющие напряжения на входах усилителя 20 становятся равными пулю, и автоколебания устраняются.

Цепь обратной связи из последовательно

5 соединенных RC-цепочек не вызывает уменьшения коэффициента усиления усилителей по постоянному току.

Таким образом, введение в схему выпрямителей, включаемых на входах дифферен10 циального усилителя, инвертирующего усилителя и последовательных цепочек RC позволяет провести усиление сигналов, поступающих с емкостного преобразователя, на постоянном токе, охватив отрицательной обратной

15 связью по переменному току, оба тракта усиления дифференциального усилителя. При этом обеспечивается устранение автоколебаний при большой величине жесткости электрической пружины, 20

Предмет изобретения

Датчик давления, содержащий сильфон, магнит, катушку, дифференциальный емкост25 пой преобразователь, источник питания высокой частоты и дифференциальный усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения давления, он снабжен двумя выпрямите30 лями, инвертирующим усилителем, соединенным последовательно с дифференциальным усилителем, и двумя RC-цепочками, причем один конец одной RC-цепочки соединен одновременно с входом инвертирующего усилителя

35 и одним концом катушки, один конец другой

RC-цепочки соединен одновременно с выходом инвертирующего усилителя и другим концом катушки, а вторые концы RC-цепочки связаны с входами дифференциального уси40 лителя, которые через выпрямители подключены к резисторам, последовательно соединенным с обмотками источника питания и конденсаторами емкостного преобразователя.

493675 3

Составитель О. Сафонов

Техред А. Камышникова

Корректоры: В. Петрова и О. Данишева

Редактор Н. Батурина

Типография, пр Сапунова, 2

Заказ 147/1 Изд. № 2015 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5