Устройство для преобразования перемещений в частоту — SU 1221481 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 801221481 а) 4 С 01 В 7/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУВНЕ,",(21) 3702588/24-28(71) Пензенский политехнический институт(53) 621. 317. 39: 531. 71(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР У 834388, кл. С 01 В 7/00, 1979.Авторское свидетельство СССР Мф 1116299, кл. С 01 В 7/00, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В ЧАСТОТУ(57) Изобретение относится к измерительной технике, позволяет повысить точность и помехоустойчивость устройства для преобразования перемещений в частоту, содержащего преобразователь перемещения в напряжение постоянного тока, выполненный на основе потенциометрического датчика с емкостным токосъемом. Датчик подключен резистивным элементом к выходу модулятора, а токосъемником - к входу усилителя, Имеются также генеЙтор управляющих импульсовченный к управляющим входам мбдулятора и демодулятора, компаратор и интегратор. Перемещения контролируемого объекта преобразуются в ко" эффициент передачи преобразователя, рабочая частота модуляции которого выбрана на несколько порядков большей частоты сигнала помехи и номинальной частоты выходного сигнала устройства. Емкостный элемент токосъемника потенциометрического датчика вместе с входным сопротивлением усилителя образует КС-фильтр, фильтрующий сигнал помехи, благо- р даря чему повышается помехоустой- Е чивость устройства, Вследствие того, что частота сигнала, преобразуемого емкостным токосъемником потенцио- С метра, превышает на несколько порядков частоту среза КС-фильтра, величина емкости токосъемника и ее технологический разброс не влияют на Ю выходной сигнал устройства, в ре- Ю зультате чего повышается его точ- э ность. 1 ил, Фь12Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений;Целью изобретения является повы-,Фшение точности и помехоустойчивости.На чертеже представлена электрическая схема устройства.Устройство для преобразования перемещения в частоту содержит преобразователь 1 перемещений в напряжение, выполненный в виде последовательно соединенных модулятора 2, потенциометрического датчика 3 перемещений с емкостным токосъемником 4, усн" лителя 5 и подключенного к его выходу демодулятора 6. Потенциометрический датчик 3 подключен резистивным элементом к выходу модулятора 2, а токосъемником 4 - к входу усилителя 5 с помощью линии связи, выполненной экранированным проводом (не показана). Токосъемник 4 датчика 3 перемещений механически связывается в процессе измерений с объектом контроля. К управляющим входам модулятора 2 и демодулятора 6 подключен генератор 7 управляющих импульсов. К входу модулятора 2 подключен выходом компаратор 8. Один из входов компаратора 8 подключен к выходу демодулятора 6, а между другим входом и выходом компаратора 8 включен интегратор 9. Преобразователь 1 перемещений в напряжение и интегратор 9 образуют соответственно цепи отрицательной и положительной обратной связи компаратора 8.Устройство для преобразования пе" ремещений в частоту работает следующим образом.Преобразователь 1 перемещений в постоянное напряжение представляет собой усилитель постоянногб тока, выполненный по схеме модулятор - демодулятор и обеспечивает передачу напряжения постоянного тока на электрическом его входе (вход модулятора 2) в пропорциональное напряжение на выходе (выход демодулятора 6).Коэффициент передачи преобразователя 1 по напряжению определяется положением токосъемника 4 датчика 3 перемещений. ЪПреобразование постоянного напряжения на электрическом входе преоб 21481разователя 1 в постоянное напряжение на его выходе осуществляется следующим образом5 Напряжение на входе управляемогогенератором 7 модулятора 2 преобразуется с его помощью в импульсное на.йряжение со средним значением, пропорциональным входному напряжению.Частота модуляции выбирается на несколько порядков большей, чем максимальная частота выходного сигналаустройства. Импульсное напряжениепоступает на вход потенциометричес кого датчика 3, который выполняетроль делителя напряжения с переменным коэффициентом деления, пропорциональным величине перемещения токосъемника 4. Напряжение, снимаемое1 б с емкостного токосъемника 4, поступает на вход усилителя 5 с высоким входным сопротивлением, а затем преобразуется с помощью демодулятора 6 со сглаживающим фильтром в постоянное напряжение на выходе преобразова теди 1 перемещений. Постоянная времени сглаживающего фильтра выбирается меньше минимальной длительности периода выходного сигнала устройства, При этом условии преобразователь 1 перемещения может рассматриваться как безынерционное звено с переменнымкоэффициентом передачи в цепи отри. цательной обратной связи компаратоЗ.1 ра 8Компаратор 8, охваченный цепочками обратной связи, образует колебательную систему, на выходе которой (выход компаратора 8) генерируются колебания прямоугольной формы. Частота колебаний пропорциональна величине коэффициента передачи по напряжению преобразователя 1 перемещений н, следовательно, является линейной функцией перемещения емкостного токосъемника и связываемого с ним в процессе измерений объекта контроля,Входное сопротивление усилителя 5и конденсатор, образованный емкостным токосъемником 4, образуются фильтр высоких частот. Входное сопротивление усилителя 5 выбирают такой величины, чтобы частота среза фильтра была на порядок или более выше частоты помехи, но менее часто21481 Формула Устройство для преобразования перемещений в частоту, содержащее компаратор, включенный между его выходом и одним из, входов интегратори включенный между другим входомкомпаратора и его выходом преобразо",ватель перемещения в напряжение, вклю чающий потенциометрический датчик перемещений с емкостным токосъемником и усилитель, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости,.преоб разователь перемещения в напряжение снабжен модулятором и демодуля 4тором, потенциометрический датчикперемещений включен между входом уси-.лителя ивыходом модулятора,авыход уси"лителя соединен с входомдемодулятора. Составитель Л,КислицинТехред В. Кадар Корректор,М,Демч актор М.Келем каз 1602/46 ВНИИПИ и 1130Тираж 670 Государственного комит делам изобретений и отк , Москва, Ж, Раушска Подписта СССРытийнаб., д. 4/5 ал ПНП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектн ты модуляции, задаваемой генератором 7.Первое условие обеспечивает Фильтрацию напряжения помехи (обычно промьппленной частоты), наводимой в линии связи датчика 3 с электронной частью устройства и в цепях питания. Благодаря этому повышается помехоустойчивость устройства. При выполнении второго условия падение напряжения на емкостном токосъемнике 4 датчика 3 перемещений пренебрежимо мало. При этом технологический разброс и нестабильность емкости токо- съемника 4 и входного сопротивления усилителя 5 не оказывают влияния на коэффициент передачи по напряжению преобразователя 1 перемещений в напряжение, Благодаря этому повышается точность устройства. изобретения