Устройство для преобразования перемещения во временной интервал

 

УСТЮЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ , содержащее дифференциальный трансформаторный преобразователь перемещений с опорной, измерительной и первичной обмотками, каждая из которых выполнена в виде двух симметрично размещенных секций, фзгнкцио нальный генератор двух сдвинутых по фазе сигналов и два блока сравнений, один из которых подключен входами к концам секций опорной обмотки, соединенных началом с общей точкой, а другой подключен входами к началу секций измерительной обмотки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыпения точности, оно снабжено двумя дифференциальными усилителями , неинвертирующие входы которых подключены к функциональному генератору , инвертирукяцие входы - к концам секций опбрной обмотки, выходы - к аналогичным секциям первичной обмотки , а каждая секция измерительной обмотки подключена последовательновстречно , к концам аналогичных секций опорной обмотки. ten

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОО, ИАЛИСТИЧ ЕСЛИ Х

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Н ABTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТБУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21)- 3582472/25-28 (22) 20.04.83 (46) 07.12.84. Бюл: Р 45 (72) В.В.Иванов, Н.Е.Конюхов и А.А,Курский (71) Куйбышевский ардена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П.Королева (53} 621.317.39:531.71(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 492725, кл. С 01 В 7/02, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

И 879276, кл. 6 О1 В 7/02, 1981 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРBAJI, содержащее дифференциальный трансформаторный преобразователь .перемещений с опорной, измерительной и первичной обмотками, каждая из,„SU„„1128105 A которых выполнена в виде двух симмет. рнчно размещенных секций, функцио нальный генератор двух сдвинутых по фазе сигналов и два блока сравнений,. один из которых подключен входами к концам секций опорной обмотки, сое диненных началом с общей точкой, а другой подключен входами к началу секций измерительной обмотки, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабже,но двумя дифференциальными усилители. ми, неинвертирующие входы которых подключены к функциональному генератору, инвертирующие входы — к концам секций опорной обмотки, выходы - к Я аналогичным секциям первичной обмотки, а каждая. секция измерительной обмотки подключена последовательновстречно к концам аналогичных секций опорной обмотки.

С2

1128105

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматике и может быть использовано в устройствах преобразования перемещения в код для цифровых систем контро- 5 ля, управления и телеизмерения, работающих совместно в ЦВМ.

Известно устройство для преобразования перемещения во Вр менной интер. вал, состоящее из магнитопровода с 10 первичной и измерительной обмотками, источника питания первичной обмотки и сравнивающего устройства.

Линейная связь между временным интервалом и величиной перемещения 15 в таком преобразователе достигается использованием согласованного магнитопровода и источника питания первичной обмотки в виде генератора прямоугольных импульсов с длительностью, 20 меньшей постоянной времени обмотки возбуждения (1) .

Однако влияние дестабилизирующих факторов на устройство вызывает изменение геометрических, электрических и магнитных параметров его магнитной цепи, что нарушает условия согласования и уменьшает точность преобразователя. Недостатком устройства является и невысокая надежность из-за возможных .обрывов подвижной измерительной обмотки в процессе работы.

Наиболее .близким к изобретению по технической сущности является устройство для преобразования переме- 5 щения во временной интервал, содержащее дифференциальный трансформаторный преобразователь перемещения с опорной измерительной и первичной обмотками, каждая из которых выполнена в виде двух симметрично размещенных секций, функциональный генератор двух сдвинутых по фйзе сигналов и два блока сравнения, один из которых подключен входами к концам секций опорной об- 4 мотки, соединенных началом с общей точкой, а другой подключен входами к началу секций измерительной обмот.ки f2).

Недостатком известного устройства 0 является низкая точность, обусловленная нестабильностью и нелинейностью функции преобразования трансформаторного преобразователя перемещений и его малой частотной полосой пропускаиия.

Цель изобретения — повьппение точности

Эта цель достигается тем, что устройство для преобразования перемещения во временной интервал, содержащее дифференциальный трансформаторный . преобразователь перемещений с опорной, измерительной и первичной обмотками, каждая из которых выполнена в виде двух симметрично размещенных секций, функциональный генератор двух сдвинутых по фазе сигналов идва блока сравнения, один из которых подключен входами к концам секций опорной обмотки, соединенных началом с общей точкой, а другой подключен входами к началу секций измерительной обмотки, снабжено двумя дифференциальными усилителями, неинвертирующие входы которых подключены к функциональному генератору, инвертирующие входы — к концам секций опорной обмотки, выходы — к аналогичным секциям первичной обмотки, а каждая секция измерительной обмотки подключена последовательно-встречно к концам аналогичных секций опорной обмотки.

На фиг. 1 приведена функциональная

;схема предлагаемого преобразователя перемещений; на фнг. 2 — функции Е (X) и Е (ж) преобразования перемещенийЖ, на фиг. 3 — временные зависимости напряжений Е () и Е (4) на выходах функционального генератора..

Устройство для преобразования перемещений Х во временной интервал .содержит дифференциальный транс-! форматорный преобразователь 1, включающий размещенные вдоль контролируемого направления .измеряемого перемещения цилиндрические магнитопроводы 2 и 3 броневого типа, разделяющую их немагнитную прокладку 4, шток 5 иэ немагнитного материала и связанный с ним ферромагнитный .якорь 6. На каждом из магнитопроводов 2 и 3 симметрично размещены секции 7 измерительной обмотки, секции 8 опорной обмотки и секции 9 первичной обмотки.

Якорь 6 в исходном положении размеУ щен симметрично относительно магнитопроводов 2 и 3. Устройство содержит также функциональный генератор 10 двух периодических сигналов Е (4 ) и Е (1), сдвинутых по фазе на 90

Форма этих сигналов на участке, соот ветствующем их монотонному возраста" нию, описывается тем же математическим выражением, что и функция преобразования трансформаторного преобра3,11 зователя 1 (фиг. 2) в диапазоне контролируемых перемещений (О-.М ), а на участке временной оси, соответствующем монотонному уменьшению мгновенного значения периодических сигналов, симметрично сопряженный вид.

Таким образом, форма этих сигналов близка к синусоидальной, но обладает некоторой нелинейностью, соответствующей нелинейности функций Е,„(Х) и

Е (Х) преобразования перемещений.

Такой функциональный генератор может быть выполнен, например, на основе времяимпульсного интегрирующего преобразователя. К выходам функционального генератора 10 покдлючены неин-вертирунщим входом дифференциальные усилители 11 и 12, их инвертирующне . входы подключены к концам секций 8 опорной обмотки, а их выходы подключены к секциям 9 первичной обмотки возбуждения.

Секции 8 опорной обмотки соединены началом с общей точкой и включены последовательно-встречно с разме- . щенными на тех же магнитопроводах 2 или 3 аналогичными секциями 7 измерительной обмотки. К концам секций 8 опорной обмотки подключен также своими входами блок 13 сравнения, а к началу секций 7 измерительной обмотки подключен своими входами второй блок 14 сравнения. Выходы блоков сравнения являются выходом устройства для преобразования перемещений во временной интервал.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении якоря 6 из нейтрального положения, соответствующего точке поперечной симметрии дифференциального трансформаторногопреобразователя. 1, изменяются магнит-. ные проводимости в области секций 7 измерительной обмотки и соответст" венно распределение магнитйого потока, создаваемого секциями 9 первичной обмотки возбуждения, и величины ЭДС, наводимой им в этих секциях. Так как зависимость величины ЭДС секций 7 измерительных обмоток от величины перемещения якоря 6 является нелинейной функцией Е„2(М) вогнутого типа, 1 то следовательно зависимость разности опорных напряжений, создаваемых секциями 8 опорной обмотки и ЭДС секций 7 измерительной обмотки от перемещений якоря 6, формируемой в результате их встречного включения на

28105 4 входе блока l4 сравнения, является

:нелинейной функцией Е „- Е (Х) выпук лого типа (фиг. 2). В моменты равенства этих напряжений, сдвинутых во о времени на 90, блок 14 сравнения формирует импульсы, временной сдвиг .фазы которых зависит от амплитуды напряжений на входах блока 14 срав нения, и следовательно от перемещений

:якоря 6 и связываемого с ним,в процессе измерений объекта контроля.

Напряжение возбуждения на секциях 9 первичной обмотки, поступающее с выхода дифференциальных усилителей 11 и 12, по форме соответствует напряжению на выходах функционального генератора 10. Так как одновременно это напряжение возбуждения трансформаторного преобразователя является развертывающим напряжением нелинейной формы при осуществлении преобразования во временной интервал, нелинейность преобразования перемещения-. амплитуда компенсируется нелинейностью обратного вида амплитуда — временной интервал, и поэтому в целом обеспечивается линейная зависимость сдвига фазы импульсов на выходе блока 14 сравнения от величины переме, щения Х . Сдвиг фазы импульсов на выходе блока 14 сравнения определя-. ется относительно импульсов, форми» руемьи блоком 13 сравнения в момент равенства напряжений на концах секций 8 опорной обмотки также сдвину3s тых между собой на 9, но не зависящих функционально от перемещенияМ контролируемоГо объекта. Поэтому функция преобразования перемещение— сдвиг фаз между импульсами на выходах

40 блоков 14 и 13 сравнения, т.е. функция преобразования .устройства, в целом является линейной.

Дифференциальные усилители 11 и

12 совместно с индуктивно связанными

45 секциями 9 первичной обмотки и секциями 8 опорной обмотки образуют контур отрицательной обратной связи для стабилизации и частотной коррекции коэффициента трансформации преобразо

50 вателя по. цепи возбуждения. Темпера;турная и временная нестабильность параметров обмоток и магнитопрсвода преобразователя при этом компенсиру) ется соответствующим изменением ампИ литуды напряжение возбуждения на секциях 9 первичной обмотки. Улучшение частотных свойств трансформаторного преобразователя 1, охваченного отриО

Составитель И.Кислнщин

Техред Т.Фанта Корректор А.Тяско

Редактор Н.Бобкова

Заказ 9015/29 - Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Э 1128105 6 цательной обратной связью, приводит ным спектром, уменьшает погрешность к уменьшению паразитных колебаний преобразования на краях диапазона. напряжение возбуждения в точках излома формы кривой этого напряжения, Благодаря этому обеспечивается а выпуклый характер требуеиой в уст- 5 повьапение его точности предлагаемого ройстве временной функции напряжения, устройства для преобразования перемеЬозбуждения, обладающей узким частот- щения во временной интервал.