Преобразователь сигнала параметрического датчика

Авторы патента:

G01D5 - Передача выходного сигнала от датчика с использованием механических средств; средства преобразования выходного сигнала датчика в другую переменную величину, если форма или вид датчика не препятствуют средству преобразования; преобразователи, специально не предназначенные для особых переменных величин (G01D 3/00 имеет преимущество; средства, предназначенные специально для устройств, замеряющих не мгновенные, а некоторые другие значения переменной величины, G01D 1/00; датчики, см. соответствующие подклассы, например G01,H01; для преобразования только тока или только напряжения в механическое смещение G01R 5/00; специально предназначенные для высоковольтных или сильноточных измерительных устройств G01R 15/04, G01R 15/14; измерение тока или напряжения с использованием цифровой

Полезная модель относится к электротехнике и приборостроению и предназначена для преобразования сигнала параметрического датчика (например, датчика перемещения, давления или перепада давлений или разрежения) в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА или 4-20 мА. Область применения - системы автоматического регулирования и управления технологическими процессами в энергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности. Техническим результатом является повышение точности заявляемого устройства. Для этого в преобразователь сигнала параметрического датчика, содержащий генератор питания датчика, выход которого подключен к управляющему входу демодулятора, выход которого через усилитель подключен к выходу преобразователя, введены резистор, выпрямитель и конденсатор, подключенный к выходу генератора питания датчика и входу выпрямителя, выход выпрямителя подключен к выходу преобразователя через резистор. Введение новых элементов обеспечивает получение на выходе преобразователя двухполярного сигнала, что при наладке позволяет наладчику точно устанавливать нулевое значение выходного сигнала преобразователя и таким образом повысить точность преобразователя.

Полезная модель относится к электротехнике и приборостроению и предназначена для преобразования сигнала параметрического датчика, который может быть дифференциально-трансформаторным или потенциометрическим или индуктивным или др. (например, датчик перемещения, давления или перепада давлений или разрежения), в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 мА или 4-20 мА. Область применения -системы автоматического регулирования и управления технологическими процессами в энергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности.

Известен преобразователь сигнала параметрического датчика (далее - преобразователь), содержащий операционный усилитель, выход которого подключен к базе транзистора, к эмиттеру которого подключен резистор обратной связи по току, а выход преобразователя - к коллектору транзистора (см. У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. Перевод с немецкого. М., Додека, 2008 г., стр. 78, рис. 12.11а). Выходной сигнал этого преобразователя является однополярным, поэтому может возникнуть погрешность, связанная с обратным током коллектора, который не может быть устранен за счет действия обратной связи в операционном усилителе. Кроме этого, при балансировке нуля выхода с помощью потенциометра балансировки операционного усилителя возможны ошибки, т.к. выходной сигнал при подходе к нулю перестает изменяться и наладчик может проскочить точку нуля и пребразователь будет настроен со смещением, что приводит к снижению точности преобразователя.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является преобразователь блока БСПТ-10М (см. Блок сигнализации положения токовый БСПТ-10М. Состав, устройство и работа изделия. http://www.mehamzmy.ru/info/docums/kipia/bsp/1451/10535/, дата публ. 18.05.2009). Преобразователь содержит генератор питания датчика, выход которого подключен к управляющему входу демодулятора, выход которого через усилитель подключен к выходу преобразователя.

Недостатком этого известного преобразователя является то, что его выход является однополярным, поэтому может возникнуть погрешность, связанная с обратным током коллектора выходного транзистора, который не может быть устранен за счет действия обратной связи преобразователя. Кроме этого, при балансировке нуля выхода с помощью средств преобразователя возможны ошибки, т.к. выходной сигнал при подходе к нулю перестает изменяться и наладчик может проскочить точку нуля и пребразователь будет настроен со смещением. Эти два фактора приводят к снижению точности преобразователя.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи повышения точности преобразователя.

Для достижения указанного технического результата в преобразователь, содержащий генератор питания датчика, выход которого подключен к управляющему входу демодулятора, выход демодулятора через усилитель подключен к выходу преобразователя, в него введены резистор, выпрямитель и конденсатор, подключенный к выходу генератора питания датчика и входу выпрямителя, выход выпрямителя подключен к выходу преобразователя через резистор.

На чертеже приведена структурная схема заявленного преобразователя.

Преобразователь содержит генератор 1 питания датчика, демодулятор 2, усилитель 3, резистор 4, конденсатор 5 и выпрямитель 6.

Все узлы, входящие в состав преобразователя, могут быть выполнены любым известным в технике способом, например, на операционных усилителях и других элементах электроники.

Преобразователь работает следующим образом. От генератора 1 питания датчика подается переменное напряжение на управляющий вход демодулятора 2 и на внешний параметрический датчик (в заявляемый преобразователь не входит), переменное напряжение с выхода внешнего датчика поступает на вход демодулятора 2, на выходе которого формируется постоянное напряжение, зависящее от сигнала внешнего датчика. Это напряжение преобразуется в выходной ток усилителя 3. Переменное напряжение с выхода генератора 1 также поступает через конденсатор 5 на выпрямитель 6 и далее через резистор 4 на выход преобразователя, полярность тока через резистор 4 выбирается противоположной по отношению к полярности выходного тока усилителя 3, поэтому ток, поступающий на выход преобразователя, оказывается двухполярным, при нулевом токе на выходе усилителя на выходе преобразователя присутствует небольшой ток противоположной полярности. Например, для сигнала 0-5 мА достаточно иметь 50-100 мкА.

В процессе наладки наладчик вращает орган настройки нуля преобразователя в сторону уменьшения выходного тока. Точку нуля при наладке легко проскочить, однако при этом выходной сигнал преобразователя меняет знак и наладчик возвращает выходной сигнал точно к нулевому значению.

Таким образом, введение резистора, конденсатора и выпрямителя позволило повысить точность преобразователя. Влияние обратного тока коллектора и его изменения на точность в заявленном преобразователе устраняются за счет обратной связи, действующей, в том числе, и при нулевом сигнале на выходе преобразователя.

Преобразователь сигнала параметрического датчика, содержащий генератор питания датчика, выход которого подключен к управляющему входу демодулятора, выход которого через усилитель подключен к выходу преобразователя, отличающийся тем, что в него введены резистор, выпрямитель и конденсатор, подключенный к выходу генератора питания датчика и входу выпрямителя, выход выпрямителя подключен к выходу преобразователя через резистор.