Струнный датчик для преобразования силы или перемещения в частоту
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
23982 3
Союз Советски»
Социалистически»
Республин
Зависимое от авт. свидетельства № 196578
Заявлено 29. I V.1967 (№ 1151457/18-10) Кл. 74b, 8/02
421<, 1,01
421., 28 с присоединением заявки ¹
Приоритет
МПК 6 01с
G Olb
G Olm
УДК 621.3.083.8 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров Опубликовано 18.I11.1969. Бюллетень ¹ 11
СССР
1 Дата опубликования описания ЗОЛ 11.1969 !
Авторы изобретения
В. H. Овчинников, H. И. Евсеев и И. Д. Языков
Заявитель
СТРУННЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИЛЫ
ИЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ
Известен струнный датчик для преобразования силы или перемещения в частоту по авт. св. № 196578.
Целью изобретения является стабилизация амплитуды колебаний струны, повышение точности и надежности измерений.
Это достигается тем, что в датчике между каскадами усилителя включен повторитель напряжения, нагрузочное сопротивление которого зашунтировано двумя параллельными цепями, одна из которых содержит емкость, а другая — последовательно соединенные стабилитрон и резистор, к общей точке которых подключен последующий каскад усилителя.
Стабилизиру.ющее действие введенного узла заключается в изменении скважности импульсов тока, питающего электромагнит в зависимости от длительности затенения фотоприемника тем большей, чем больше амплитуда колебания струны.
На чертеже показана общая схема струнного датчика.
Струнный элемент датчика содержит струну 1, воспринимающую измеряемую силу или перемещение, электромагнит 2, возбуждающий колебания струны, осветитель 8 для засветки фотодиода 4 с входной щелью 5, затеняемой тенью б, падающей от струны 1.
Усилитель датчика усиливает снимаемое с фотодиода 4 переменное напряжение с1 . Он содерж1П каскады 7 и 8, эмиттерный повторитель 9, нагруженный на резистор 10, через который осуществляется заряд конденсатора
ll, резистор 12 для разряда конденсатора 11, стабилитрон 18 и резистор 14. Порог «зажигания» стабилитрона 18 определяет уровень напряжения U, на конденсаторе 11, с которого начинается формирование усилительным каскадом 8 импульса тока 1, в об10 мотке электромагнита 2, с резистора 14 снимается напряжение, подаваемое на вход усилительного каскада 8.
Электромагнит 2, фотодиод 4 и осветитель
8 ориентируются относительно струны так, 15 что при наличии тока в обмотке электромагнита, когда струна втягивается в его зазор, щель 5 полностью затеняется тенью от струпы. Уровень амплитуды колебаний струны, с которого начинается полное затенение щели
20 фотодиода, определяется минимально допустимой для данного конкретного датчика амплитудой колебаний струны и устанавливается при настройке датчика. Наличие моментов полного затенения щели создает
25 эффект одностороннего ограничения снимаемого с фотодиода напряжения, причем длительность ограниченного участка растет по мере увеличения амплитуды колебаний струны. Таким образом, автоматически регули30 руется скважность импульсов тока, питаю239823
Предмет изобретения! ! ! !!
Составитель С. А, Ющенко
Техред Л. К, Малова
Корректоры; В. Петрова и Е. Л асточки на
Редактор И. С. Грузова
Заказ 1692/13 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2 щего электромагнит, и, следовательно, стабилизируется амплитуда колебаний струны.
Усилитель обеспечивает работу эмиттерного повторителя в ключевом режиме, причем время режима отсечки повторителя 9 равно времени затененного состояния фотодиода, а время насыщения близко к времени освещенного состояния того же диода. Примем, что время насыщения равно времени незатененного состояния фотодиода. B режиме насыщения конденсатор 11 заряжается до напряжения U„no экспоненциальному закону, где
U, равно напряжению стабилизации стабилитрона. В режиме отсечки конденсатор 11 разряжается по экспоненциальному закону через резистор 12.
Длительность импульса тока 1, выражается приближенной зависимостью
R„ т сте
R10 + 1 12
"j)
1имп стр 1т "з lB
UñT 1о + Rv где 1„„„— длительность импульса тока 1„сек;
T,,ð — период колебаний струны, сек;
t, — время затенения фотодиода, сек;
, — постоянная времени заряда конденсатора, сек;
1 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
-.р — постоянная времени разряда конденсатора, сек;
Š— напряжение питания эмиттерного повторителя, в;
5 U„ — напряжение стабилизации стабилитрона, в, Я„и P,„— сопротивление соответствующих резисторов, ом.
Следовательно, увеличение (уменьшение)
10 амплитуды колебаний струны вызывает уменьшение (увеличение) скважности импульсов тока 1„ что является фактором, стабилизирующим амплитуду колебаний струны.
Струнный датчик для преобразования силы или перемещения в частоту по авт. св.
20 М 19б578, отличающийся тем, что, с целью стабилизации амплитуды колебаний струны, между каскадами усилителя включен повторитель напряжения, нагрузка которого зашунтирована с одной стороны емкостью, с
25 другой стороны — последовательно соединенными стабилитроном и резистором, а общая точка соединения стабилитрона и резистора служит выходом повторителя.
