Бесконтактный преобразователь линейных перемещений
Изобретение относится к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано для точного преобразования линейных механических перемещений в пропорциональный электрический сигнал. С целью повышения точности и надежности за счет использования резистивно-индуктивного моста в качестве датчика перемещения и конструкции катушки индуктивности в составе этого датчика в преобразователь, содержащий генератор 1, катушки 10 и 14 индуктивности, блок 19 регистрации, дифференциальный усилитель 20, фазовый детектор 21, шину 22 нулевого потенциала, введены делитель 2 частоты, элемент НЕ 3, элемент И-НЕ 4, элемент НЕ 5, элемент И-НЕ 6, элемент И-НЕ 7, фильтр 8 низкой частоты, резистивно-индуктивный мост 9, обмотка 11, каркас 12, стержень 13, обмотка 15, стержень 16, резисторы 17 и 18. Работа преобразователя основана на линейной зависимости индуктивности катушки 10 от положения немагнитного стержня 13, который эквивалентен короткозамкнутой обмотке, связанной индуктивно с обмоткой 11. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК д114 G01Â 700
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4321795/24-28 (22) 26.10.87 (46) !5.09.89. Бюл. № 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Г. В. Абрамзон, P. С. Ермолов, P. А. Ивашев, К. П. Мальченко и В. П. Семенов (53) 621.317.39:531.717 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 783571, кл. G 01 В 7/00, 1980.
Авторское свидетельство СССР № 1185063, кл. G 01 В 7/00, 1983. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано для точного преобразования линейных механических перемещений в пропорциональный
„„SU „„1508091 А 1
2 электрический сигнал. С целью повышения точности и надежности за счет использования резистивно-индуктивного моста в качестве датчика перемещения и конструкции кату ш ки и ндукти в ности в соста ве этого датчика в преобразователь, содержащий генератор 1, катушки 10 и 14 индуктивности, блок 19 регистрации, дифференциальнь|й усилитель 20, фазовый детектор 21, шину 22 нулевого потенциала, введены делитель 2 частоты, элемент НЕ 3, элемент И вЂ” НЕ 4, элемент HE 5, элемент И вЂ” НЕ 6, элемент
И вЂ” НЕ 7, фильтр 8 низкой частоты, резистивно-индуктивный мост 9, обмотка 11, каркас 12, стержень 13, обмотка 15, стержень 16, резисторы 17 и 18. Работа преобразователя основана на линейной зависимости индуктивности катушки 10 от положения немагнитного стержня 13, который эквивалентен короткозамкнутой обмотке, связанной индуктивно с обмоткой 11. 2 ил.
1508091
10 !
Изобретение относится к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано для точного преобразования линейных механических перемещений в пропорциональный электрический сигнал.
Цель изобретения — повышение точности и надежности за счет использования резистивно-индуктивного моста в качестве датчика перемещения и конструкции соленоида в составе этого датчика.
На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы.
Преобразователь содержит генератор 1, делитель 2 частоты, элемент HE 3, элемент
И вЂ” HE 4, элемент HE 5, элемент И вЂ” HE 6, элемент И вЂ” НЕ 7, фильтр 8 низкой частоты, резистивно-индуктивный мост 9, содержащий катушку 10 индуктивности, обмотку 11, каркас 12, стержень 13, катушку 14 индуктивности, обмотку 15, стержень 16, резисторы
17 и 18, а также блок 19 регистрации, дифференциальный усилитель 20, фазовый детектор 21, шину 22 нулевого потенциала.
Генератор 1 подключен ко входу делителя
2 частоты на 2, выходы генератора 1 и делителя 2 частоты подключены к входам двух одинаковых цепочек, составленных из последовательно соединенных логических элементов HE 3, 4, и И вЂ” НЕ 5, 6. Эти элементы совместно с элементом И вЂ” HE 7, входы которого подключены к выходам элементов
И вЂ” HE 4, 6, образуют фазосдвигающую на 90 цепь для формирования управляющего напряжения фазового детектора 21.
Выход делителя 2 частоты подключен ко входу фильтра 8 нижних частот, предназначенного для выделения первой. гармоники и формирования синусоидального напряжения питания резистивно-индуктивного моста 9.
Первая катушка 10 индуктивности выполнена в виде однослойной плотной обмотки
11, уложенной на цилиндрическом немагнитном каркасе 12, имеющем разрез по образующей. Внутри катушки 10 перемещается цилиндрический стержень 13, выполненный из нгмагнитного металла и жестко связанный с перемещающимся контролируемым объектом.
Вторая катушка 14 индуктивности выполнена в виде цилиндрической обмотки 15 с регулируемым магнитным сердечником 16.
Это плечо моста служит для балансирования и первоначальной установки выходного напряжения моста 9, что достигается изменением положения магнитного стержня 16 вдоль обмотки 15.
К измерительной диагонали моста 9 (точки а-а) подключены входы дифференциального усилителя 20, к выходу которого подключен вход фазового детектора 21, к уп равляющему входу которого подключен выход логического элемента 7 И вЂ” НЕ.
К выходу фазового детектора 21 подключен блок 19 регистрации.
Работа преобразователя перемещения основана на линейной зависимости индуктивности катушки 10 от положения немагнитного стержня 13, который представляет собой индуктивно связанную с первичной обмоткой 11 вторичную «короткозамкнутую» обмотку (или вторичную индуктивность) .
Коэффициент магнитной связи (взаимная индуктивность) первичной обмотки 11 и вторичной индуктивности стержня !3 линейно зависит от положения последнего относительно обмотки I I.
Регулировкой индуктивности катушки 14, которая осуществляется осевым смещением стержня 16 в обмотке 15 путем его вращения с помощью шлица, производится первоначальная балансировка моста 9 при любом начальном положении немагнитного стержня
13 в катушке 10. Как видно из фиг. 2, напряжение от генератора 1 Vr на входе делителя 2 частоты U»c. фильтруется фильтром
8, на выходе которого напряжение U.. имеет синусоидальную форму и совпадает по фазе с напряжением сl.»..
Напряжения на индуктивных плечах моста U сдвинуты относительно питающего напряжения U- на 90 . Напряжение измерительной диагонали моста 9, определяемое положением стержня 13 катушки 10, и следовательно, разницей индуктивности плеч, поступает на вход дифференциального усилителя 17, а с его выхода усиленное напряжение сlф поступает на фазовый детектор 21. Напряжение Уф.. также вдвинуто по фазе относительно питающего мост напряжения U. на 90 . Для нормальной работы фазового детектора 21 его управляющее напряжение U» должно быть в фазе с его входным напряжением (lф» Необходимый для этого сдвиг фазы напряжения
U»e. на 90 достигается с помощью элементов 3 — 7, которые реализуют логическую функцию вида
Цк=((/г/,U»e. ) /, (Urg(/д. ).
Как следует из фиг. 1, благодаря реализации этой логической функции напряжение коммутации фазового детектора 21
U оказывается сдвинутым по фазе с напряжением на входе фазового детектора 21
Ue». Среднее значение выходного напряжения фазового детектора 21 Уф» связано линейной зависимостью с величиной смещения стержня 13 в катушке 10, которое фиксируется в блоке 19 регистрации. B данном преобразователе используется зависимость индуктивности катушки 10 от величины вторичной индуктивности, вносимой немагнитным, но проводящим цилиндрическим стерж1508091
Формула изобретения
Ьих.
Составитель В. Подоляк
Редактор Ei Горват Техред И. Верес Корректор М. Максимишинен
Заказ 5530/44 Тира ж 683 11од исное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
П оизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1 р нем 13. Эта зависимость теоретически линейна, и диапазон ее линейности, определяемый только соотношением длины и диаметра катушки, может быть. сколь угодно большим. Практически целесообразно использовать преобразователи такого типа с диапазоном линейных перемещений от 10 — 20 до
500 — 700 мм.
Бесконтактный преобразователь линейных перемещений, содержащий генератор, дифференциальный усилитель, два резистора, две катуш ки и ндукти вности, фазовый детектор, блок регистрации, шину нулевого потенциала, выход дифференциального усилителя подключен к первому входу фазового детектора, выход которого подключен к входу блока регистрации, первые выводы катушек индуктивности подключены к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности в него введены делитель частоты, два элемента НЕ, три элемента И вЂ” НЕ и фильтр низкой частоты, первый соленоид выполнен в виде однослойной обмотки, размещенной на металлическом немагнитном цилиндрическом каркасе с разрезом вдоль образующей, внутри каркаса расположен с возможностью перемещения в направлении оси металлический немагнитный сердечник, вторая катушка индуктивности выполнена с возможностью регулиревки индуктивности, выход генератора подключен к первому входу первого элемента И вЂ” НЕ, входу первого элемента НЕ и через делитель частоты — к входам второго элемента НЕ, фильтра низкой частоты и первому входу второго элемента И вЂ” НЕ, выходы первого и второго элементов НЕ под15 ключены к вторым входам первого и второго элементов И вЂ” НЕ, выходы которых подключены к входам третьего элемента
И вЂ” НЕ, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, выход фильтра низкой частоты через первый и второй резисторы подключен к вторым выводам соответственно первой и второй катушек индуктивности и соответственно к инверсному и прямому входам дифференциального усилител я.
