Емкостной преобразователь биений магнитного диска

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного преобразователя биений магнитного диска. Преобразователь содержит емкостной датчик зазора, имеющий измерительный и экранирующий его дополнительный электроды и предназначенный для установки над поверхностью вращающегося магнитного диска. Оба электрода подключены к высокочастотному питающему генератору через первый трансформатор. С помощью второго трансформатора выходной сигнал датчика подается на одну диагональ диодного кольцевого демоделятора, вторая диагональ которого подключена к первичной обмотке третьего трансформатора. Вторичная обмотка этого трансформатора подключена через подстроечный конденсатор к питающему генератору, одна из клемм которого присоединена к земляной шине. Выходной сигнал преобразователя снимается со средних точек обмоток второго и третьего трансформаторов , присоединенных к кольцевому демодулятору. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 6 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4868729/28 (22) 24.09.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Научно-исследовательский институт вычислительной техники (72) А.Г.Князев, В,M.Òèõîíîâ, Н.П.Ординарцева, В.Г.Путилов и В.П. Ананьев (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1325292, кл, G 01 В 7/00, 1987.

Авторское свидетельство СССР

hh 1548658, кл, G 01 В 7/00, 1988. (54) ЕМКОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ БИЕНИЙ МАГНИТНОГО ДИСКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности емкостного преобразователя биений магнитного диска. Преобразователь содержит емкостной датчик зазора, имеющий измерительный и экранирующий его

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения геометрических параметров жестких магнитных дисков и их основ.

Известно устройство для измерения перемещений, содержащее генератор импульсов, шину нулевого потенциала, емкостной первичный преобразователь, содержащий эталонный и измерительный конденсаторы, Однако низкая помехоустойчивость устройства не позволяет использовать его для измерения малых перемещений, например, при контроле жестких магнитных дисков и их основ.

Я2 1776978 А1 дополнительный электроды и предназначенный для установки над поверхностью вращающегося магнитного диска. Оба электрода подключены к высокочастотному питающему генератору через первый трансформатор. С помощью второго трансформатора выходной сигнал датчика подается на одну диагональ диодного кольцевого демоделятора, вторая диагональ которого подключена к первичной обмотке третьего трансформатора. Вторичная обмотка этого трансформатора подключена через подстроечный конденсатор к питающему генератору, одна из клемм которого присоединена к земляной шине. Выходной сигнал преобразователя снимается со срених точек обмоток второго и третьего тран форматоров, присоединенных к кольцево демодулятору. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности является емкостной преобразователь перемещений, содержащий генератор, шину нулевого потенциала, блок выпрямления, конденсатор, датчик, выполненный в виде первого измерительного электрода, имеющего возможность перемещения относительно второго измерительного электрода в направлении, перпендикулярном плоскостям обоих электродов, и дополнительного экранирующего электрода со стороны, противоположной измерительному электроду, Недостатком этого преобразовател я я вляется ограниченная точность измерения перемещений зэ счет сложности выполнеt

1776978

40

50 потенциала, четыре диода 6 — 9, конденса- э тор 10 с ретуоируемое емкостью, емкостиое ния прецизионного блока выпрямления высокочастотного информативного сигнала.

Цель изобретения — повышение точности измерения эа счет модулирования сигналов биения высокочастотного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что емкостной преобразователь биений магнитного диска, содержащий высокочастотный питающий генератор, шину нулевого потенциала, к которой он присоединен одним из выводов, емкостной датчик зазора, выполненный в виде измерительного и экранирующего его дополнительного электрода, присоединенный к генератору первый трансформатор, конденсатор и два диода, снабжен вторым и третьим трансформаторами и двумя дополнительными диодами, соединенными с первыми двумя диодами по кольцевой схеме, выход питающего генератора соединен с началом первичной о6мотки первого и началом вторичной обмотки третьего трансформатора, конец первичной обмотки первого трансформатора подключен к шине нулевого потенциала, начало вторичной обмотки первого трансформатора подключено к началу первичной обмотки второго трансформатора, а конец вторичной обмотки первого трансформатора соединен с шиной нулевого потенциала, конец первичной обмотки второго трансформатора соединен с измерительным и доаолнительным электродами датчика, начало вторичной обмотки второго трансформатора подключено к точке соединения катода первого диода и анода четвертого диода, катод которого подключен к началу первичной обмотки третьего трансформатора и аноду третьего диода, катод которого соединен с анодом второго диода и концом вторичной обмотки второго трансформатора, катод второго диода соединен с концом первичной обмотки третьего трансформатора и анодом первого диода, конец вторичной обмотки третьего трансформатора через конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, предназначенной для подключения к контролируемому магнитному диску, а выходом преобразователя являются средние выводы первичной обмотки третьего трансформатора и вторичной обмотки второго трансформатора, причем конденсатор выполнен с регулируемой емкостью.

На чертеже показана структурная схема емкостного преобразователя биений магнитного диска.

Преобразователь содержит три трансформатора 1 — 3, высокочастотный питающий генератор 4, шину 5 нулевого датчик 11 зазора, выполненный в виде измерительного и экранирующего его дополнительного электродов 12, 13. Выход питающего генератора 4 соединен с начапоае первичной обмотки первого трансформатора 1 и началом вторичной обмотки третьего трансформатора 3, конец первичной обмотки первого трансформатора 1 подключен к шине 5 нулевого потенциала, начало вторичной обмотки первого трансформатора 1 подключено к началу первичной обмотки второго трансформатора 2, а конец вторичной обмотки первого трансформатора 1 соединен с шиной 5 нулевого потенциала, Конец первичной обмотки второго трансформатора 2 соединен с измерительным и дополнительным электродами

12, 13 датчика 11, а начало вторичной обмотки второго трансформатора 2 подключено к точке соединения катода первого диода 6 и анода четвертого диода 9, катод которого подключен к началу первичной обмотки третьего трансформатора 3 и аноду третьего диода 8. Катод третьего диода 8 соединен с анодом второго диода 7 и концом вторичной обмотки второго трансформатора 2. Катод второго диода 7 соединен с концом первичной обмотки третьего трансформатора 3 и анодом первого диода 6. Конец вторичной обмотки третьего трансформатора 3 через конденсатор 10 подключен к шине 5 нулевого потенциала, имеющей возможность подключения к контролируемому магнитному диску 14. Выходом преобразователя являются средние выводы первичной обмотки третьего трансформатора 3 и вторичной обмотки второго трансформатора 2.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы, регулируя величину емкости подстроечного конденсатора

10, добиваются нулевого сигнала на выходе устройства, компенсируя начальное значение измерительной емкости, образованной измерительным электродом 12 датчика 11 и контролируемым магнитным диском 14. Изза наличия у магнитного диска 14 торцового биения при вращении последнего происходит изменение расстояния между обкладками измерительного конденсатора. Высокочастотное напряжение питающего генератора 4 преобразуется первым трансформатором 1 в переменный высокочастотный ток, проходящий через цепь, образованную . первичной обмоткой трансформатора 2 и параллельно соединенными конденсаторами, первыми обкладками которых являются измерительный лектрод 12 и дополнительный электрод 13 датчика 11, а вторыми — соединенный с ши1776978

UBHx=f(С ) °

Си (2) Си = С12-14+ С1Э-14, (3) ной 5 нулевого потенциала контролируемый магнитный диск 14. Высокочастотный ток модулируется низкочастотным биением контролируемого магнитного диска 14. Для избежания явления краевого эффекта измерительного электрода 12 датчика 11 служит дополнительный электрод 13 с потенциалом, равным потенциалу измерительного электрода 12. Часть схемы, выполненная на втором и третьем трансформаторах 2, 3, четырех диодах 6- 9, соединенных по кольцевой схеме, демодулирует высокочастотный сигнал и информативный сигнал "переносится" в область низких частот.

Выходной сигнал пропорционален реактивному сопротивлению цепи, то есть обратно пропорционален измерительной емкости

Uavx f()

1 (1) и+ и 10 где Си — информативная емкость датчика 11;

Сл — паразитная емкость датчика 11 с учетом емкости начальной (установочной) и емкости монтажа;

C10 — емкость подстроечного конденсатора 10.

При подготовке устройства кработе,,регулируя емкость конденсатора 10, добиваются равенства Сп = С10. В таком случае

C 12-14; С 13 — 14 (4) где е, ео — диэлектрическая проницаемость среды и вакуума соответственно;

$1, $г — соответственно площадь измерительного электрода 12 и дополнительного электрода 13 датчика 11; ! — контролируемое биение магнитного диска.

Овых= () )-ф), (5)

1 ее $1+ $г так как е Ер (S1+ S2) = k = coAst для данного датчика, то есть выходной сигнал пропорционален контролируемому биению, магнитного диска.

Данное устройство обладает высокой точностью измерения и хорошей помехоустойчивостью. Использование во входной цепи трансформатора позволяет получить низкий уровень шумов в информативном сигнале. Наличие "земли" — шины нулевого

55 потенциала, соединенной с измерительным электродом через малые сопротивления вторичной обмотки первого трансформатора и первичной обмотки второго трансформатора обуславливает высокую помехоустойчивость преобразователя для низкочастотных помех нормального вида.

Формула изобретения

1. Емкостной преобразователь биений магнитного диска, содержащий высокочастотный питающий генератор, шину нулевого потенциала, к которой он присоединен одним из выводов, емкостной датчик зазора, выполненный в виде измерительного и экранирующего его дополнительного электрода, присоединенный к генератору первый трансформатор, конденсатор и два диода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет модулирования высокочастотного напряжения питания датчика сигналом биения, он снабжен вторым и третьим трансформаторами и двумя дополнительными диодами, соединенными с первыми двумя диодами по кольцевой схеме, выход питающего генератора соединен с началом первичной обмотки первого и началом вторичной обмотки третьего трансформаторов, конец первичной обмотки первого трансформатора подключен к шине нулевого потенциала, начало вторичной обмотки первого трансформатора подключено к началу первичной обмотки второго трансформатора, а конец вторичной обмотки nepaoro трансформатора соединен с шиной нулевого потенциала, конец первичной обмотки второго трансформатора соединен с измерительным и дополнительным электродами датчика. начало вторичной обмотки второго трансформатора подключено к точке соединения катода первого диода и анода четвертого диода, катод которого подключен к началу первичной обмотки третьего трансформатора и аноду третьего диода, катод которого соединен с анодом второго диода и концом вторичной обмотки второго трансформатора, катод второго диода соединен с концом первичной обмотки третьего трансформатора и анодом первого диода, конец вторичной обмотки третьего трансформатора через конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, предназначенной для подключения к контролируемому магнитному диску, а выходом преобразователя являются средние выводы первичной обмотки третьего трансформатора и вторичной обмотки второго трансформатора.

2. Преобразователь па п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что конденсатор выполнен с регулируемой емкостью.

1776978

Составитель H. Ординарцева

Редактор Т.Иванова ТехредМ.Моргентал Корректор M Демчик

Заказ 4115 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101