Способ преобразования перемещений и устройство для его осуществления

 

1. Способ преобразования перемещений при помощи дифференциальных индуктивных датчиков, заключающийся в том, что переменным напряжением запитьшают обмотки чувствительных элементов и компенсационные элементы, срав-нивают напряжения на обмотке чувствительного элемента и на компенсационном элементе и выделяют, их разность , по которой судят о ве|1ичине перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования путем снижения динамической погрешности, вьщеленную разность дискретизируют с запаздыванием по отношению к началу периода питающего напряжения, величину которого определяют расчетным цутем из условия равенства нулю составляющей, которая представляет собой сумму величин, пропорциональных соответственно скорости перемещения якоря и активному сопротивлению обмотки чувствительного элемента. 2. Устройство для преобразования перемещений, содержащее источник питания, магнитопроводный якорь, обмотки чувствительных элементов, компенсационные элементы, соединенные с обмотками Чувствительных элементов по мостовой схеме, подключенной диагональю питания к источнику питания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения (Л путем снижения динамической погрешности , оно снабжено первым формирователем , подключенным к источнику питания , элементом задержки, включенным На выходе первого формирователя, -и блоком отбора и запоминания аналоговых сигналов в виде второго формиро 4;i вателя, вход которого подключен к О5 выходу элемента задержки, ключа, инсл формационные входы которого подклю4 чены к измерительной диагонали мостовой схемы, образованной Ъбмотками чувствительных элементов и компенсационными элементами, а управляющий вход - к выходу второго формирователя , и ячейкой памяти, включенной на выходе ключа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.

4(5l) G 01 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3560369/18-28 (22) 01.03.83 (46) 23.03.85. Бюл. Ф 11 (72) А.И. Никонов (71) Отдел физики и.математики Башкирского филиала AH СССР (53) 621.317.39:531.717{088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 877319, кл. G ОТ В 7/00, 1980.

2. Федотов А.В. Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. M. "Машиностроение", 1979, с. 133-134 (прототип). (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1 ° Способ преобразования перемещейий при помощи дифференциальных индуктивных датчиков, заключающийся в том, что переменным напряжением запитывают обмотки чувствительных элементов и компенсационные элементы, сравнивают напряжения на обмотке чувствительного элемента и на компенсационном элементе и выделяют.их разность, по ксторои судят о величине перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования путем снижения динамической погрешности, выделенную разность дискретизируют с запаздыванием по отношению к началу периода питающего напряжения, величину которого определяют расчетным путем из условия равенства нулю составляющей, которая представляет собой сумму величин, пропорциональных соответственно скорости перемещения якоря и активному .сопротивлению обмотки чувствительного элемента.

2. Устройство для преобразования перемещений, содержащее источник питания, магнитопроводный якорь, обмотки чувствительных элементов, компенсационные элементы, соединенные с обмотками чувствительных элементов по мостовой схеме, подключенной диагональю питания к источнику питания, отличающееся тем, -что, с целью повышения точности измерения путем снижения динамической погрешности, оно снабжено первым формирователем, подключенным к источнику питания, элементом задержки, включенным н выходе первого формирователя, и блоком отбора и запоминания аналоговых сигналов в виде второго формирователя, вход которого подключен к выходу элемента задержки, ключа, информационные входы которого подключены к измерительной диагонали мостовой схемы, образованной обмотками чувствительных элементов и компенсационными элементами, а управляющий вход — к выходу второго формирователя, и ячейкой памяти, включенной на выходе ключа.

3 11465

Изобретение относится к измерйтельной технике и может быть использовано для преобразования перемещений подвижных объектов.

Известен способ преобразования перемещений, заключающийся .в том, что обмотки чувствительного и компенсационного элементов запитывают переменным напряжением, путем изменения напряжения .источника питания ста- 30 билизируют падение напряжения на обмотке чувствительного элемента ивыделяют разностное напряжение на обмотках чувствительного и компенсационного элементов Я .

Известно устройство для преобразования перемещений, содержащее источник питания, якорь, обмотки чувствительных и компенсационных элементов, подключенные к источнику питания (1) . 2в

Недостатком способа и,устройства является невысокая точность за счет наличия динамической погрешности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ 25 преобразования перемещений при помо-. щи дифференциальных индуктивных датчиков, заклкчающийся в том, что переменным напряжением запитывают обмотки чувствительных элементов и компен-5О сационные.элементы, сравнивают напряжения на обмотке чувствительного элемента и на компенсационном элементе и выделяют их разность, по которой судят о величине перемещения (2) ..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для преобразования перемещений, содержащее источник питания, магнитопроводный якорь, обмотки чувствительных элементов, компенсационные элементы, соединенные с обмотками чувствительных элементов по мостовой схеме, подключенной диагональю питания к источнику питания (2).<

Недостатком известных способа и устройства является невысокая точность преобразования вследствие наличия динамической погрешности, обусловленной возникновением генераторной ЭДС в обмотке чувствительного элемента при движении якоря.

Цель изобретения - повышение точности преобразования путем снижения динамической погрешности.

55 !

Поставленная цель достигается тем, что .согласно способу измерения перемещений при помощи дифференциальных индуктивных датчиков, заключающемуся в том, что переменным напряжением запитывают обмотки чувстви,тельных элементов и компенсационные элементы, сравнивают напряжения на обмотке чувствительного элемента и на компенсационном элементе и выделяют их разность, по которой судят о величине перемещения, выделенную разность дискретизируют с запаздыванием по отношению к началу периода питающего напряжения, величину которого определяют расчетным путем из условия равенства нулю составляющей, которая представляет собой сумму величин, пропорциональных соответственно скорости перемещения якоря и активному сопротивлению обмотки чувствительного элемента.

Устройство для преобразования перемещений, содержащее источник питания, магнитопроводный якорь, обмотки чувствительных элементов, компенсационные элементы, соединенные с обмотками чувствительных элементов по мостовой схеме, подключенной диагональю питания к источнику питания, снабжено первым формирователем, подключенным к источнику питания, элементом задержки, включенным на выходе первого формирователя, и блоком отбора и запоминания аналоговых сигналов в виде второго формирователя, вход которого подключен к выходу элемента задержки, ключа, информационные входы которого подключены к лзмерительной диагонали мостовой схемы, образованной обмотками чувствительных элементов и компенсационными элементами, а управляющий вход — к выходу второго формирователя, и ячейкой памяти, включенной на выходе ключа.

Способ реализуется следующим образом.

Запитывают обмотки чувствительных элементов и компенсационные элементы переменным напряжением.

Выражения для магнитных проводимостей

С и G цепей первого и второго чувст2 вительных элементов могут быть записаны в виде где _#_ - начальное положение якоря;

Gq - магнитная проводимость цепи, 3 1.1 чувствительного элемента при нейтральном положении якоря; — коэффициент пропорциональности; т — время;

V — - скорость движения якоря.

Поскольку общая магнитная проводимость цепей чувствительных элементов дифференциального индуктивного датчика при перемещении якоря не меняется, амплитуда тока i, протекающего по обмоткам чувствительных элементов, также постоянна:

1 = -cns(ic rare grt)» ц <з>

2 и» Ь»»»2 где 0 — амплитуда питающего напряжения;

Я вЂ” частота питающего напряжения; г †.активное сопротивление обмоток;

10 — индуктивность обмоток; ="lu,.

Сигнал, выделяемый на обмотке чувствительного элемента, равен а

0=а — Ф г1

Д ц 7 (4) где W — - число витков;

Ф=ас,;

Ч вЂ” магнитная проводимость цепи чувствительного элемента.

Следовательно

46540 4 обмотки чувствительного элемента, принимает нулевые значения. (Ю s 2Тк а(М

= — (— -агсЬ )+

При этом уровень напряжения Б,„ дискретизированного в момент определяется выражением

10 ц .Ц2- — (»»2» 1-sin arcttr rt

2 (8) в которое не входит скорость пере15 мещения якоря. Полученные значения дискретизированного напряжения запоминаются до следующего момента дискретизаций.

20 На чертеже приведена блок-схема устройства преобразования перемещений, реализующего способ.

Устройство содержит источник 1 питания, первую 2 и вторую 3 обмотки

25 чувствительных элементов.дифференциального индуктивного датчика, первый 4 и второй 5 компенсационные элементы, включенные совместно с обмотками 2 и 3 в мостовую схему, маг30 нитопроводный якорь 6, первый формирователь 7, подключенный к источнику

1 питания, элемент 8 задержки и блок

9 отбора и запоминания аналоговоГо сигнала в виде второго формирователя 10, ключа 11 и ячейки 12 памяти.

Устройство работает следующим образом.

d;,, 3G llcrw

U=w»» — + w — » ni t(» 2»,1»

dt 2»»»» »rs

»sin(c»t»arctgrt) (w VrV» «»»

cr2L»» ns

xco5(Mttat ctgq) = U„w U>, (5) 45

Выделяют разность Ь напряжений на обмотке чувствительного элемента и на компенсационном элементе

lt =0) i 0 -050 Sln nut . (6) 50

Выделенную разность дискретизируют в тот момент t времени в пределах периода питающего- напряжения, когда ее составляю1цая U<,представляющая собой сумму величин, пропорциональных соответственно скорости перемещения якоря и активному сопротивлению

Переменное напряжение источника

1 питания подается на мостовую схему, образованную обмотками 2 и 3 чувствию тельных элементов и компенсационными элементами 4 и 5. Перемещение якоря

6 вызывает изменение индуктивностей обмоток 2 и 3 чувствительных. элемен. тов индуктивного дифференциального преобразователя. В измерительной диагонали а — Ь мостовой схемы выделяется разностное напряжение, поступающее на входы ключа 11 блока 9 отбора и заполынания аналогового сигнала. При прохождении уровня питающего напряжения из области отрицатель-ных в область положительных значений срабатывает первый формирователь 7, сигнал с выхода которого через элемент 8 задержки поступает на вход второго формирователя 10 блока 9 °

114б540

Составитель В. Николаев

Редактор А. Шишкина Техред М.Гергель Корректор Н. Король

Заказ 1350/30 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Время задержки элемента 8 устанавливается равным.

1. - (— — а сМ вЂ”.- 1

Я < o т.е. ключ 11 открывается коротким выходным импульсом формирователя 10

I в те моменты времени, когда U - в выражении (5) равно О. Через открытый ключ 11 разностное напряжение с диагонали g — - b мостовой схемы поступает в ячейку 12 памяти, где запоминается,до момента следующего срабатывания ключа 11.

Э

Изобретение позволяет повысить точность измерения за счет уменьшения динамической погрешности путем устранения из результата измерения составляющей сигнала, вызываемой движением с постоянной скоростью якоря индуктивного дифференциального преобразователя перемещений.