Устройство для измерения перемещений

Устройство для измерения перемещений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ,911èÇ

ИЗЬВЕЕтЕНИЯ

Сеюа Советсиик

Сециаянстнчесивп

Респубаии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт, саид-ву (22)Заявлено 01.08.80 (21) 2965361/18-28 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.82. Бюллетень М9

Дата опубликования описания 07.03.82 (5i)М. Кл.

С О1 В 7/00

9ЪсударстаеаЮ камктет

CCCP ае аимм азабратени9 я ащьва1 (53) УДК 621 317.

° 39:531.717 (088.8) Н.Х. Асанов и Ю.Л. Таготин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕНЕЦЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь. зовано в системах контроля и регу-. лирования в качестве преобразователя неэлектрических величин положения обьекта в электрический сигнал.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее генератор разнополярных импульсов, Ъыполненный на операционном усилителе, дифференциальный преобразователь и электронные ключи 11).

Недостатком этого устройства RB ляется низкая точность преобразова ния перемещения в электрический сигнал, вследствие нелинейного заряда конденсаторов дифференциального преобразователя и взаимного влияния ключей в моменты коммутации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения перемещений, содержащее дифференциальный первичный преобразователь, ключи, включенные параллельно плечам дифференциального преобразователя, операционный усилитель, выход которого соединен с управляющими входами ключей, потенциометр, включенный на выходе операционного усилителя, подвижный контакт которого подключен к неинвертирующему входу опера. ционного усилителя, двухполярный

1е ограничитель напряжения, подключенный к выходу операционного усилителя, и сглаживающий фильтр, подключенный к выходу ограничителя (2 ).

Недостатком этого устройства явt5 ляется низкая точность вследствие нелинейности преобразования механического перемещения в электрический сигнал, обусловленный экспоненциальным характером тока заряда конденсаторов дифференциального преобразователя и влиянием процессов коммутации ключей на заряд емкостей дифференциального преобразователя в моменты коммутации.

9I1133

Цель изобретения - повышение точности измерения перемещений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двухполярным источником тока, включенным между инвертирующим входом усилителя и выходом ограничителя, и двумя отсекающими диодами, включенными между выходами плеч дифференциального первичного преобразователя и инвер- 1о тирующим входом усилителя.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения перемещений.

Устройство содержит операционный усилитель 1, дифференциальный первичный преобразователь 2 с конденсаторами 3 и 4 в плечах, ключи

5 и 6, включенные параллельно конденсаторам 3 и 4 преобразователя ®

2, отсекающие диоды 7.и 8, сглаживающий фильтр 9, двухполярный ограничитель 10 напряжения, двухполярный источник 11 тока, включенный между инвертирующим входом операцион- 5 ного усилителя 1 и выходом ограничителя 10 напряжения, и потенциометр

12, включенный на выходе операционного усилителя 1.

Двухполярный источник 11 тока .выполнен, например, на полевом транзисторе с симметричным каналом стокисток относительно затвора.

Двухполярный ограничитель 10 напряжения содержит, например, резистор и двуханодный стабилитрон.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени, когда на выходе операционного усилителя положительное напряжение, ключ открыт, а ключ 6 закрыт, т.е. обкладки конденсатора 3 дифференциального преобразователя 2, параллельно которому включен ключ 5, закорочены и отсе45 кающий диод 7 закрыт, конденсатор 3 дифференциального преобразователя

2 отключен от инвертирующего входа операционного усилителя 1.

Конденсатор 4 дифференциального преобразователя 2 заряжается стабилизированным током, протекающим через отсекающий диод 8 и двухполярный источник 11 тока, подключенный к выходу двухполярного ограничителя 10 напряжения. В качестве электронных ключей могут быть применены полевые транзисторы разного типа проводимости.

Напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 1 линейно стремится к потенциалу выходного напряжения двухполярного ограничителя 10 напряжения с постоянной времени, определяемой емкостью конденсатора 4 дифференциального преобразователя 2 и величиной тока заряда емкости, задаваемой двухполярным источником I! тока. Когда оно станет равным напряжению на неинвертирующем входе операционного усилителя 1, величина которого задается потенциометром 12, выходное напряжение операционного усилителя 1 скачком меняется на отрицательное.

При этом ключ 5 закрывается, а ключ

6 открывается, обкладки конденсатора

4 дифференциального преобразователя

2 закорачиваются, диод 8 отключает конденсатор 4 от инвертирующего входа операционного усилителя 1.

Конденсатор 3 начинает линейно заряжаться до отрицательного потенциала на выходе ограничителя 10 напряжения через отсекающий диод 7 и двухполярный источник 11 тока с постоянной времени, определяемой величиной емкости этого конденсатора и величиной тока заряда емкости, задаваемой двухполярным источни" ком 11 тока.

Когда отрицательное напряжение на конденсаторе 3 дифференциального преобразователя 2 и на инвертирующем входе усилителя 1 становится равным напряжению на неинвертирующем входе, выходное напряжение вновь скачком меняет знак и становится положительным. Ключ 6 закрывается, ключ 5 открывается, шунтируя конденсатор 3 и разряжая его до нулевого потенциала. Напряжение на конденсаторе 4 вновь возрастает, стремясь к потенциалу напряжения на выходе ограничителя 10 напряжения.

Описанные процессы повторяются, происходит генерация разнополярных импульсов. При этом длительность flo ложительных импульсов пропорциональ на величине емкости конденсатора 4, а длительность отрицательных импульсов - величине емкости конденсатора 3 дифференциального преобра зователя 2.

При постоянстве амплитуд положи тельных и отрицательных импульсов, что обеспечивается применением на

911

ВПИИПИ Заказ 1095/21 Тираж 614 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4 выходе двухполярного ограничителя

10 напряжения, пропорциональное увеличение или уменьшение длительности положительных и отрицательных импульсов погрешностей не вносит.

Применение отсекающих диодов 7 и 8 позволяет исключить влияние переходных процессов на формирование длительностей импульсов, что повышает стабильность работы устройства для >в измерения перемещений. Заряд ем-. костей дифференциального преобразователя 2 стабильным током обеспечивает линейность изменения выходного напряжения от- величины мехами- 1 ческого перемещения.

Фиксация начальных, установок состояний конденсаторов 3 и 4 и периодическое отключение одного из кон- денсаторов отсекающим диодом позво- .20 ляет увеличить точность измерения механических перемещений.

Формула изобретения 2$

Устройство. для измерения переме щений, содержащее дифференциальный первичный преобразователь, ключи, включенные параллельно плечам диф- 30

133 б ференциального преобразователя, операционный усилитель, выход которого

-соединен с управляющими входами ключей, потенциометр, включенный на выходе операционного усилителя, подвижный контакт которого подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, двухполярный ограничитель напряжения, подключенный к выходу операционного усилителя, и сглаживающий фильтр, подключенный к выходу ограничителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двухполярным источником тока, вклюl ченным между инвертирующим входом усилителя и выходом ограничителя,и двумя,отсекающими диодами, включенными между выходами плеч дифференциаль ного первичного преобразователя и инвертирующим входом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

:по заявке h" 2166569/28, кл. G 01 В 7/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Г 2458800/28, кл. С 01 В 7/00, 1977.