Преобразователь механического перемещения в токовый сигнал
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в любой отрасли промышленности для измерения перемещений объекта.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения точности преобразователя механического перемещения в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА при подключении внешних цепей по двухпроводной линии путем стабилизации тока потребления схемы и уменьшения влияния сопротивления нагрузки.
Указанный технический результат достигается тем, что преобразователь механического перемещения в токовый сигнал, содержит накопительный конденсатор, зарядный резистор, генератор импульсов, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения, устройство выборки и хранения, преобразователь напряжения в ток, первый и второй стабилитроны, защитный диод и три вывода для подключения внешних цепей. Первый вывод накопительного конденсатора подключен к первому выводу зарядного резистора и ко входу генератора импульсов, выход которого подключен к аноду первого стабилитрона, входу управления устройства выборки и хранения и первому выводу первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения. Вторичные встречно-включенные обмотки датчика подключены ко входам устройства выборки и хранения, выход которого соединен со входом преобразователя напряжения в ток, выход которого соединен со вторым выводом для подключения внешних цепей и катодом защитного диода. Анод защитного диода соединен с первым выводом для подключения внешних цепей. Второй вывод накопительного конденсатора, катоды первого и второго стабилитронов, второй вывод первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения и вторые цепи питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток соединены с
общей шиной и с третьим выводом для подключения внешних цепей. Анод второго стабилитрона соединен с первыми выводами цепей питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток и со вторым выводом зарядного резистора. В устройство введен источник тока, вход которого подсоединен к первому выводу для подключения внешних цепей и аноду защитного диода, а выход к аноду второго стабилитрона.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в любой отрасли промышленности для измерения перемещений объекта.
Известен преобразователь механического перемещения в токовый сигнал («Блок сигнализации положения токовый БСПТ-10» 6.129.571 ТО, 1982 г., разработчик ОАО «СКБ СПА», изготовитель ОАО «ЗЭиМ», РФ), содержащий дифференциально-трансформаторный датчик, генератор импульсов, преобразователь напряжения в ток. Недостатком преобразователя является невозможность подключения внешних цепей по двухпроводной линии, возникающая из-за высокого тока потребления схемы.
Известен преобразователь механического перемещения в токовый сигнал («Блоки сигнализации положения токовые БСПТ» ЯЛБИ.426449.016 РЭ, 2006 г., разработчик и изготовитель ОАО «ЗЭиМ»», РФ), в котором частично устранен недостаток предыдущего аналога. Преобразователь содержит накопительный конденсатор, зарядный резистор, генератор импульсов, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения, устройство выборки и хранения, преобразователь напряжения в ток, первый и второй стабилитроны, защитный диод, три вывода для подключения внешних цепей, причем первый вывод накопительного конденсатора подключен к первому выводу зарядного резистора и ко входу генератора импульсов, выход которого подключен к аноду первого стабилитрона, входу управления устройства выборки-хранения и первому выводу первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, вторичные встречно-включенные обмотки которого подключены ко входам устройства выборки и хранения, выход которого
соединен со входом преобразователя напряжения в ток, выход которого соединен со вторым выводом для подключения внешних цепей и катодом защитного диода, анод которого соединен с первым выводом для подключения внешних цепей, второй вывод накопительного конденсатора, катоды первого и второго стабилитронов, второй вывод первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения и вторые цепи питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток соединены с общей шиной и с третьим выводом для подключения внешних цепей, анод второго стабилитрона соединен с первыми выводами цепей питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток и со вторым выводом зарядного резистора.
Данный преобразователь является наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков.
Недостатком преобразователя, принятого за прототип, является низкая точность преобразования механического перемещения в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА при подключении внешних цепей по двухпроводной линии, возникающая из-за зависимости тока потребления схемы от напряжения питания внешнего источника и сопротивления нагрузки.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения точности преобразователя механического перемещения в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА при подключении внешних цепей по двухпроводной линии путем стабилизации тока потребления схемы и уменьшения влияния изменения сопротивления нагрузки и напряжения питания.
Для достижения указанного технического результата в преобразователь механического перемещения в токовый сигнал, содержащий накопительный конденсатор, зарядный резистор, генератор импульсов, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения, устройство выборки и хранения, преобразователь напряжения в ток, первый и второй стабилитроны, защитный диод, три вывода для подключения внешних цепей, причем
первый вывод накопительного конденсатора подключен к первому выводу зарядного резистора и ко входу генератора импульсов, выход которого подключен к аноду первого стабилитрона, входу управления устройства выборки и хранения и первому выводу первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, вторичные встречно-включенные обмотки которого подключены ко входам устройства выборки и хранения, выход которого соединен со входом преобразователя напряжения в ток, выход которого соединен со вторым выводом для подключения внешних цепей и с катодом защитного диода, анод которого соединен с первым выводом для подключения внешних цепей, второй вывод накопительного конденсатора, катоды первого и второго стабилитронов, второй вывод первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения и вторые цепи питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток соединены с общей шиной и с третьим выводом для подключения внешних цепей, анод второго стабилитрона соединен с первыми выводами цепей питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток и со вторым выводом зарядного резистора, введен источник тока, вход которого подсоединен к первому выводу для подключения внешних цепей и аноду защитного диода, а выход к аноду второго стабилитрона. Данный источник тока введен для стабилизации тока потребления схемы.
На чертеже приведена принципиальная электрическая схема преобразователя механического перемещения в токовый сигнал.
Преобразователь механического перемещения в токовый сигнал содержит накопительный конденсатор 1, зарядный резистор 2, генератор импульсов 3, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения 4, стабилитроны 5 и 6, устройство выборки-хранения 7, преобразователь напряжения в ток 8, защитный диод 9, выводы 10, 11, 12 для подключения внешних цепей, источник тока 13. На схеме также показано сопротивление нагрузки 14 и внешний источник питания 15.
Преобразователь работает следующим образом: напряжение питания от источника питания 15 поступает на вход 12 и через сопротивление нагрузки 14 на вход 11 и через диод 9 на источник тока 13. С выхода источника тока напряжение поступает на стабилитрон 6 и преобразователь 8. Источник тока 13 настроен на минимальное значение выходного тока, равное 4 мА. Под воздействием стабилизированного напряжения, сформированного стабилитроном 6 через зарядный резистор 2 начинает заряжаться накопительный конденсатор 1. При достижении на конденсаторе 1 значения напряжения равного значению порога переключения генератора импульсов 3, последний открывается и конденсатор 1 разряжается на первичную обмотку дифференциально-трансформаторного датчика перемещения 4, которая для стабилизации амплитуды импульса зашунтирована стабилитроном 5. После снижения напряжения импульса до уровня стабилизации стабилитрона 5, цепь разряда генератора 3 разрывается и цикл повторяется. Под воздействием импульсов на первичной обмотке дифференциально-трансформаторного датчика 4 на включенных встречно последовательно вторичных обмотках возникают импульсы, амплитуда которых линейно связана с отклонением подвижного плунжера (сердечника) от среднего положения. Эти импульсы поступают на вход устройства выборки-хранения 7 и в нем запоминаются. Выходной сигнал устройства 7 поступает на преобразователь напряжения в ток 8 и через вывод 11 на сопротивление нагрузки 14. Таким образом, через сопротивление нагрузки протекает ток потребления, определяемый суммой значений настройки источника стабилизированного тока 13 и выходного тока преобразователя перемещения в ток. Так как составляющие тока потребления являются неизменными величинами, то и ток потребления будет неизменным. Т.е. ток потребления не зависит от изменения напряжения источника питания и от сопротивления нагрузки.
Преобразователь механического перемещения в токовый сигнал, содержащий накопительный конденсатор, зарядный резистор, генератор импульсов, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения, устройство выборки и хранения, преобразователь напряжения в ток, первый и второй стабилитроны, защитный диод, три вывода для подключения внешних цепей, причем первый вывод накопительного конденсатора подключен к первому выводу зарядного резистора и ко входу генератора импульсов, выход которого подключен к аноду первого стабилитрона, входу управления устройства выборки-хранения и первому выводу первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, вторичные встречно-включенные обмотки которого подключены ко входам устройства выборки и хранения, выход которого соединен со входом преобразователя напряжения в ток, выход которого соединен со вторым выводом для подключения внешних цепей и катодом защитного диода, анод которого соединен с первым выводом для подключения внешних цепей, второй вывод накопительного конденсатора, катоды первого и второго стабилитронов, второй вывод первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения и вторые цепи питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток соединены с общей шиной и с третьим выводом для подключения внешних цепей, анод второго стабилитрона соединен с первыми выводами цепей питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток и со вторым выводом зарядного резистора, отличающийся тем, что в него введен источник тока, вход которого подсоединен к первому выводу для подключения внешних цепей и аноду защитного диода, а выход к аноду второго стабилитрона.
