Преобразователь малых перемещений в период электрических колебаний

Преобразователь малых перемещений в период электрических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАHkй"

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Сояетсккн

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлено 22. 04. 76(21) 2349668/18-21 (5t) и. Кл

2 с присоединением заявки №С 08 С 9/00

Гаеударвтееиньб кеватет сеср ее делам нзевретвние н еткрктнй (23) Приоритет(бЗЭ УЙК 681.325 (088.8) Опубликовано 15. 06. 79Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 18.06.79

А. И. Мартяшин, А. Е. Морозов, Б. Л. Свистунов, B. И. Чернецов и В; М. Шляндин (72) Авторы изобретения

Пензенский политехнический институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

В ПЕРИОД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство предназначено для автоматизации измерения и контроля различных неалектрических величин, которые могут быть преобразованы в перемещение пластин емкостного датчика.

Известно устройство для преобразования перемещения в унифицированные сигналы, содержащие мостовую схему, в плечо которой включен параметрический даи чик, а измерительная диагональ последо вательно соединена с дифференциальным усилителем, разделительными цепями и мультивибратором, управляющим двумя ключевыми схемами, соединяющими диагональ питания моста с двумя разнополярными источниками питания И), Недостаток такого устройства - отно-" сительно невысокая точность преобразования, обусловленная влиянием сопротивле-. ния утечки емкостного датчика и неидентичностью разнополярных источников пи тания.

2 — -Наиболее близким по технической суш ности к изобретению является преобразователь параметров сложных алектрических

RC -цепей в частотно-временные сигналы, содержащий дифференциальный ycimsтель, выход которого через исследуемую алектрическую цепь соединен с входом усилителя постоянного тока, охваченного отрицательной обратной связью через опор- ный конденсатор, причем выход усилитeля постоянного тока соединен через дифференциатор-ограничитель с входом интег-, ратора, суммирующая, точка которого подключена через конденсатор к выходу- уси-. лителя постоянного тока и через резис тор к выходу интегратора f2l.

Недостатками преобразователя являются относительно невысокая точность, обусловленная прежде всего наличием операций дифференцирования, и принципиально неиз бежная н значительная погрешность, которая входит в общую погрешность преобразования.

6679

Мелью изобретения является повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, 4то в преобразователь, содержаший дифференпиальны и усилитель-ограничител ь, соединенный через интегратор с одним из.своих входов, усилитель постоянного тока, содержаший во входной цепи емкостный датчик, а в цепи отрицательной обратной связи опорный конденсатор, введены 1о аналоговый сумматор, компаратор, делитель частоты на два и формирователь прямоугольного напряжения. Причем первый вход сумматора соединен с выходом дифференциального усилителя-ограничите- 1s ля, выход - с одной из обкладок емкосиного датчика, а второй вход - с выходом формирователя прямоугольного напряжения, вход которого через делитель частоты на два связан с выходом компарато- 30 ра, первый вход компаратора подключен к выходу усилителя постоянного тока, а второй - к выходу дифференциального.уси- лителя-ограничителя, другой вход которого соединен с выходом усилителя ностоян- 25 ного тока, На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит диффереи- зо циальный усилитель-ограничитель 1, выход которого соединен через интегратор

2 с одним из своих входов и йеносредствеййо с первым входом аналогового сумматора 3. Второй вход сумматора под- 3j соединен к выходу формирователя 4 прямоугольного найряжения, а выход - к о@ной из обкладок емкостного датчика В, включенйого во входную цепь усилителя

6 постоянного тОка, ОхьачейногО Отрица. 4р тельной обратной связью через опорный конденсатор 7. Выход усилителя цостояниого тока соедийен параллельно с другим

Входом усилителя-ограничителя 1 и с . первым входом компаратора 8, второй вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, а выход через делитель 9 частоты на два связан с входом формироватрля 4.

$Q

Преобразователь работает, следующим образом.

При включений питaйия на выходах дифференциального усилителя-ограничит ля 1 и формирователя 4 устанавливаются напряжения одного знака (например, полощитвльиые) с равными амплитудами U =

Uq=U . При этом напряжение на выходе

85 4 интегратора 2 изменяется линейно во времени

U8= -U 4/х где tq « « постоянная интегрирования интегратора.

Ф

На выходе аналогового сумматора 3 действует напряжение U> = V при условии, что коэффициенты передачи по его входам К = 4г = 1/2. Это напряжение подается на одну из обкладок емкостного датчика 5, в результате чего на выходе усилителя 6 постоянного тока действует напряжение и, =iт(с„/с, + k/R„ñ,) ю

В момент времени g, когда напряжения на входах компаратора 8 станут равны, последний срабатывает, перебрасывая делитель 9 частоты на триггере.

В результате напряжение на выходе формирователя 4 скачкообразно меняет знак на противоположный, вследствие чего выходное напряжение сумматора 3 становит» ся равным нулю и напряжение на выходе усилителя 6 постоянного тока определяет ся выражением, =U(U(+ . Ь 1

6 î х о С ЯС /

Приняв во внимание, что У(С /С + /Я P ) =Q получают

v,=-v«-с„/с, )

Это напряжение сравнивается на входах дифференциального усилителя-ограничителя 1 с выходным напряжением интег-, ратора 2. Иля момента равенства справедливо соотношение

, -ii / ar, =- v(<- ??,>, откуда для установившегося режима период колебаний определяется как

7 =4 tZ (1 -Сх/ -о)

Йля емкостного датчика 5 C„ С„+аС, где Сн - начальная емкость датчика; ьС =0,088 $aF - изменение емкости при перемешении,:где 8,d «параметры датчика, ьР - изменение плошади перекрытия пластин датчика.

Выбрав Ср= C„, получают

Т 382 х - я - = 3,52 4

8 К г „ae„g где h„- линейное перемешение (угол поворота). пластин емкостного датчика относительно друг друга;

К - коэффициент пропорциональности.

Таким образом реализуется линейная зависимость выходного периода от изме 5 667985 6, ряемого перемешения, инвариантная отно на два и формирователь прямоугольного сительно сопротивления потерь емкостно- напряжения, причем первый вход суммаго датчика, что позволяет повысить точ- тора соединен с выходом дифференциальноность преобразовании. ro усилителя-ограничителя, выход - с одной из обкладок емкостного датчика, а второй вход - с выходом формирователя

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я прямоугольного напряжения, вход которого через делитель частоты на два связан

Преобразователь малых перемешений с выходом компаратора, первый вход ков период алектрических колебаний, содер- о торого подключен к выходу усилителя жаший дифференциальный усилитель-огра- постоянного тока, а второй» к выходу ничитель, соединенный через интегратор дифференциального усилителя-ограничитес одним из своих входов, усилитель пос- ля, другой вход которого соединен с вытоянного тока содержаший во входной це+ ходом усилителя постоянного тока. пи емкостный датчик, а в цепи отрица- 15 Источники информации, принятые во тельной обратной связи опорный конден- внимание при экспертизе сатор, о т л и ч а ю ш и и с я тем, 1. Авторское свидетельство СССР что, с целью повышения точности преоб- И 332326, кл. G 013) 5/20; 1972. разования, в него введены аналоговый . 2. Авторское свидетельство СССР сумматор, компаратор, делитель частоты 2о l4 457938, кл. О 01 R 27/00, 1974.. г, Составитель М. Назаров

Редактор Т. Юрчнкова Техрвд И. Асч"ыощ Корректор A Г знценко

Заказ 3471/45 Тйраж 709 ., Подписное

ЦНИИПИ Гудартв ни о козлята СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4