Устройство для преобразования перемещений в частоту

 

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 генератор управляющих импульсов, подключенный к управляющим входам мбдулятора и демодулятора, компаратор и интегратор. Перемещения контролируемого объекта преобразуются в коэффициент передачи преобразователя, рабочая частота модуляции которого выбрана на несколько порядков больщей частоты сигнала помехи и номинальной частоты выходного сигнала устройства. Емкостный элемент токосъемника потенциометрического датчика вместе с входным сопротивлением усилителя образует RC-фкльтр, фильтрующий сигнал помехи, благодаря чему повыщается помехоустойчивость устройства. Вследствие того, что частота сигнала, преобразуемого емкостным токосъемником потенциометра , превыщает на несколько порядков частоту среза RC-фильтра, величина емкости токосъемника и ее технологический разброс не влияют на выходной сигнал устройства, в результате чего повышается его точность . 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1221481 (5D 4 С 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бань ., (21) 3702588/24-28 (22) 20.02.84 (46) 30.03.86. Бюл. Ф 12 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.Х.Зябиров, А.И.Мартяшин и В.И.Чернецов (53) 621. 317. 39: 531. 71(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 834388, кл. G 01 В 7/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1116299, кл. G Ol 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 генератор управляющих импульсов, подклю ченный к управляющим входам мбдулятора и демодулятора, компаратор и интегратор, Перемещения контролируемого объекта преобразуются в коэффициент 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 RC-фильтр, фильтрующий сигнал помехи, благо- р даря чему повышается помехоустойчивость устройства. Вследствие того, что частота сигнала, преобразуемого емкостным токосъемником потенцио- С метра, превышает на несколько порядков частоту среза RC-фильтра, величина емкости токосъемника и ее технологический разброс не влияют на Я выходной сигнал устройства, в ре- 1Я зультате чего повышается его точность. 1 ил. вЬ!

Преобразование постоянного напряжения на электрическом входе преоб6

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений;

Целью изобретения является повы-, . 4 шение точности и помехоустойчивос ти.

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, усилителя 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.

K 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 перемещений 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.

2I481 разователя 1 в постоянное напряжение на его выходе осуществляется следующим образом.

5 Напряжение на входе управляемого генератором 7 модулятора 2 преобразуется с его помощью в импульсное найряжение со средним значением, пропорциональным входному напряжению.

Частота модуляции выбирается на несколько порядков большей, чем максимальная частота выходного сигнала устройства. Импульсное напряжение поступает на вход потенциометричес кого датчика 3, который выполняет роль делителя напряжения с переменным коэффициентом деления, пропорциональным величине перемещения токосъемника 4. Напряжение, снимаемое 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. тели 1 перемещений. Постоянная времени сглаживающего фильтра выбирается меньше минимальной длительности периода выходного сигнала устройства.

При этом условии преобразователь 1 перемещения может рассматриваться как беэьяерционное звено с переменным коэффициентом передачи в цепи отри . цательной обратной связи компаратоз. ра 8„

Компаратор 8, охваченный цепочками обратной связи, образует колебательную систему, на выходе которой (выход компаратора 8) генерируются колебания прямоугольной формь|. 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 5 и 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 изобретения

Составитель Л.Кислицин

Редактор М.Келемеш Техред В.Кадар Корректор,М.Демчик

Заказ 1602/46 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПНП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 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 токосъемника 4 и входного сопротивления усилителя 5 не оказывают влияния на коэффициент передачи по напряжению преобразователя 1.перемещений в напряжение. Благодаря этому повышается точность устройства.

Устройство для преобразования перемещений в частоту, содержащее компаратор, включенный между его выходом и одним из, входов интегратор и включенный между другим входом компаратора и его выходом преобразо", ватель перемещения в напряжение, вклюip 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,.преоб15 разователь перемещения в напряжение снабжен модулятором и демодуляJ тором, потенциометрический датчик перемещений включен между входом уси-. лителя ивыходом модулятора,авыход усилителя соединен с входомдемодулятора.