Устройство для измерения линейных перемещений
Изобретение может быть использовано для измерения перемещений объектов. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет исключения влияния помех промьшшенной частоты. Эта цель достигается введением в устройство, содержащее усилитель, вход которого подключен к подвижному изолированному электроду потенциометра, компаратор и иИ- тегратор, вход которого соединен с выходом компаратора, двух дифференциальных усилителей, четырех ключей, фильтра нижних частот и инвертора, причем выход усилителя соединен через первый и второй ключи соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами первого дифференциального усилителя, выход которого через фильтр нижних частот и через третий и четвертый ключи соединен соответственно с неинвертирующнм и инвертирующим входами второго диф ференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом компаратора, а выход компаратора соединен с первым неподвижным электродом , с управляющими входами первого и третьего ключей и через инвертор - с управляющими входами второго и четвертого ключей, второй неподвижный электрод потенциометра соединен с общей шииой. i (Л IN9 to 00 to
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (SD 4 G 01 В 7 00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA
ЗСГгг, -;
OIlHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ,11,, fig.1
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3702589/24-28 (22) 20.02.84 (46) 30.03.86. Бюл. № 12 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.Х.Зябиров, А.И.Иартяшин и В.И.Чернецов (53) 621.317.39:531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 834388, кл. G 01 В 7/00, 1979.
Авторское свидетельство СССР
У 1116299, кл. G 01 В 7/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение может быть использовано для измерения перемещений объектов. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет исключения влияния помех промышленной частоты. Эта цель достигается введением в устройство, содержащее усилитель, вход которого подключен к подвижному изолированному электро„„SU„„1221482 A ду потенциометра, компаратор и ин, тегратор, вход которого соединен с выходом компаратора, двух дифференциальных усилителей, четырех ключей, фильтра нижних частот и инвертора, причем выход усилителя соединен через первый и второй ключи соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами первого дифференциального усилителя, выход которого через фильтр нижних частот и через третий и четвертый ключи соединен соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом компаратора, а выход компаратора соединен с первым неподвижным электродом, с управляющими входами первого и третьего ключей и через инвертор — с управляющими входами второго и четвертого ключей, второй неподвижный электрод потенциометра соединен с общей шиной.
1221482
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений объектов.
Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет исключения влияния помехи промьппленной частоты.
На чертеже представлена схема устройства.
Устройство для измерения линейных перемещений содержит усилитель 1, ключи 2 — 5, два дифференциальных усилителя б и 7, фильтр 8 нижних частот, компаратор 9, интегратор 10, инвертор Il, датчик 12 в виде потенциометра с двумя неподвижными электродами и подвижным электродом. Выход усилителя 1 соединен через ключ 2 с неинвертирующим входом и через ключ
3 с инвертирующим входом дифференциального усилителя 6, выход которого через фильтр 8 нижних частот и ключ 4 соединен с неинвертирующим . входом и через фильтр 8 нижних частот и ключ 5 с инвертирующим входом дифференциального усилителя 7, выход которого соединен с одним входом компаратора 9, другой вход которого соединен через интегратор 10 со своим выходом, который соединен также с неподвижным электродом датчика, с управляющими входами ключей 2-4 и через инвертор 11 с управляющими входами ключей 2-4, вход усилителя соеди- ,нен с подвижным электродом, второй неподвижный электрод соединен с общей шиной.
При включении питания на выходе компаратора 9 появляется напряжение
7к, например положительное. Это напряжение подается на вход датчика 12, на выходе которого напряжение равно
V>=V
К к я 9 (l) о где К вЂ” сопротивление потенциометра между неподвижными электродами;
R „ — сопротивление между неподвижным электродом и подвижным электродом, пропорциональное положению подвижного электрода.
За счет высокого выходного сопротивления датчика и высокого входного сопротивления усилителя 1 наведенная ЭДС помех будет иметь довольно большое значение ° Поэтому на выходе усилителя 1 напряжение запишется в виде т к. ь + 1
U R
R ° о (2) <3„2f f (3) Напряжение на выходе дифференциального усилителя 7 при коэффициенте передачи, равном единице
V V
R к (4) подается на один из входов компарато-, ра 9, на другой вход которого подается напряжение с выхода интеграто46 ра 10, описываемое выражением
V V о (5) . В момент равенства
Я
V4О VT (6) напряжение на выходе компаратора 9 сменит полярность.
При этом напряжение на выходе усилителя 1 опишется выражением
V - =-V-— - -+ 1 к R (7) По действием отрицательного напряжеу ния ключи 2 и 4 размыкаются, а 3 и 5 замыкаются.
Напряжение с выхода усилителя 1 через ключ 3 подается на неинвертигде 1 =QU„sin + t+ 9 — помеха с
Н и частотой первой гармоники, равной
50 Гц;
Vg. — амплитуда помехи.
Это напряжение передается через усилитель 1 с коэффициентом переда-!
3 чи, равным единице, и замкнутый ключ
2 на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 6. При его коэффициенте передачи, равном единице, сигнал на выход передается без изменения и подается на вход фильтра 8 нижних частот, частота среза которого определяется из условия
Я, 3„1„, га) где .Я ; частота изменения полезноС го сигнала, модулирующая выходное напряжение преобразователя с частотой
1-й гармоники
1221482
4 R х
V =- V ---- — 1
6 R и о (8) R
U = V т 9 R а при отрицательном
V =-Ч т 9 рующий вход дифференциального усилителя 6. Напряжение на его выходе описывается выражением и подается на вход фильтра 8 нижних частот. Иэ (7) и (8) видно, что на; входе фильтра 8 действует напряжение, изменяющееся по закону изменения информативного параметра R„ и напряжение помехи, равное +1„ при положительном напряжении на выходе компаратора 9 и -1„ при отрицательном, т.е. напряжение помехи с частотой 50 Гц и его гармоник отсутствует. При этом на, выходе фильтра 8, частота среза которого определяется (2а), напряжение равно .А.
В. (9) ь в. при положительном и отрицательном напряжении на выходе компаратора 9.
Напряжение на выходе дифференциального усилителя 7 при положительном напряжении на выходе компаратора 9 так как при положительном Чз замкнут ключ 4, и выход фильтра нижних частот подключается к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 7, а при отрицательном замкнут ключ 5, и фильтр подключен к неинвертирующему входу.
Частота выходных колебаний определяется из условия (6) и равна
Формула изобретения
Устройство для измерения линейных перемещений, содержащее усилитель, 10 вход которого подключен к подвижному изолированному электроду,потенциометрического датчика, состоящего из реэистивного элемента с двумя неподвижными электродами, компаратор и интег15 ратор, вход которого соединен с выходом компаратора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены два дифференциальных усилителя, че20 тыре ключа, фильтр нижних частот и инвертор, выход усилителя соединен через первый и второй ключи соответственно с неинвертирующим и инвер25 тирующим входами первого дифференциального усилителя, выход которого через фильтр нижних частот и через третий и четвертый ключи соединен соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом компаратора, а выход компаратора — с первым неподвижным электродом, с.. управляющими входами первого и третьего ключей и через инвертор — с управляющими входами второго и четвертого ключей, а второй неподвижный электрод соединен с общей шиной.
