Датчик

 

> - -4

i»т

>»» >

/.,4"„.-

» .> >

\ .ОП":.;„: АНИЕ

И 3 О @ .:Е Т Е Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . фсюз Сееетсннх

Сецненнсй ческнх

Реснтбннн" Ф

Гесудерстеенный кемнтет

СССР,.. > на денни нзебретеннй

-и еткрытнй (51) М.Кл з G 01 Ь 1/14 (61) Допйшщ елльное к авт.

ll.. >» . .(22) Заяв»лено::;20-04.78 (21) "., Ъ»

:;; -»» .. . с присоединениет,:" заявки— . -" Ф, (23) Приоритет.:;, —,,":;, > (43) Опубликовано 07.01 З1; (45) Дата о»публ»йкования опи

Ф

I с вид-ву—

2005632/18-10 (53), УДК 531.781 (088.8) Бюллетень № 1 сания 22.01.81 (72) Авторы

>изобретен>ия, В. И;,,5обан и В.>И. Сергеев« (71) Заявитель 1 . -1 ,. » ..>»-, . ДАтчиК

» ходе датчика суммирование, вычитание частот от разных датчиков.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является. датчик, седержащий механический упругий преобразователь с двумя, подвижными, одним неподвижным. ригелями и двумя последовательно соединенными пружинами, один конец одной из которых соединен с неподвижйым ригелем, а один конец второй— с одним из подвиЖных ригелей, причем свободные концы пружин соединены, меж-, ду собой вторым подвижным ригелем; два индуктивных, .частотных, преобразовате-, 15 ля, каждый из . которых содержит катушки индуктивности с сердечниками, расположенные йа: ненодвижном ригеле и включенные в. конту>рвт соответствующих генераторов, и якори,. одни из которых за20 креплены на одном из подвижных ригелей, «а другие — -на втором, .блоки вычитания. частот, к входам которых соответственно подключены выходы генераторов (3).

Недостатком данного устройства является невысокая точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение диапазона. измерений.

Это достигается тем, что в датчик введены делитель, частоты и дополнительный

Изобретение относится к измеритмьн«ой технике и может бысть использовано - при .точном изме»рении в шйроком диапазоне сосредоточенных сил с помощью частотных .- датчиков. на основе. LC-генераторов. с управляемой индуктивностью в цифровых "при" борах и многоканальных информационноизмерительных системах (ИИС).

Известен датчик, содержащий уйр»угий механическйй преобразователь с пружйна- ми; ригелями и калибровочными,вклафы1 шами и. два индуктивных частотных цреоб» «j разователя,. имеющих катушки:,индуктив, ности с. сердечниками и якорями, мнераторы и блоки вычитания частот (1).,:;:::: =, Однако, данное устройство не обе»спечи вает стабильного начального отсчета и: ймеет невысокую точность измерения" з»за йримейения калибровочных вкладышей ",-. :

»,-"К » . (>

Известны частотные датчики. íà-:ocijose

LC-генераторов с управляемой инд» у«:кгйвностью, 12).

Однако они .харак>теризуются нелиней, ной. характеристикой преобразованиф jPe.линейность характеристики не йозОоу е»т использовать для измерения частотй.",датчи ка -промышленные частотомеры, ®-:в :;.ИИС при..наличии нескольких каналов Н то во-ляет производить непосредственно: Юа„ ;-,в>ы>

Ф ° Ф";:1 -: .

I

» I

» I

,> и > 794403

794403 нести 8 и 9, 10 и 11 выполнены на основе однотипных броневых ферритовых сердсч« ников.

Устроиство работает следующим образом.

45

Под действием измеряемой силы F„, при.ложенной к подвижному ригелю 1, возникает перемещение подвижйых ригелей 1 и

2 и вместе с ними якорей 20, 21, 22 и,28 катушек индуктивности 8, 9, 10 и 11, при- 50 чем перемещение ЛУ2 якорей 221и 28 индуктивного частотного преобраройателя 7 определяется жесткостью С2 пружины -4, а перемещейие ЛУ, якорей 20 и 21 индуктивного частотного преобразователя б опреде,С1 С2 ляется жесткостью C2 — — . - двух пруГ . 2 жи.н 4 и 5, т. е. одинаковы.м изменениям рабочих зазоров соответствуют. различные по .величине усилия F„I: +%„2, приложенные к 60 силойзмерительному датчику. . B каждом индуктивном частотном преобразователе, например 6, зазор в.магнитной системе катушки индуктивности 8, уменьшается, а в катушке индуктивности 65

3 ( блок вычитания частот, к .одному из Входов которого подсоединен выход одного из бло1 ков вычитания частот, а к другому — выход делителя частоТы, вход которого соеди.нен с выходом второго блока вычитания частот.

На чертеже дана функциональная схема предложенного датчика.

Датчик содержит Механический упругий . преобразователь с двумя подвижными 1 и

2 и одним неподвижным 8 ригелями и двумя последовательно соединенными пружи;: .. нами 4 и 5. Один конец пружины 4 соединен с неподвижным ригелем 8, а один конец пружины 5 соедйнен с подвижным ри- 15 гелем 1, причем свободцые концы пружин

4 и 5 соединены между собой подвиж ным ригелем 2. Два индуктивных частотных преобразователя б и 7, каждый из которых содержит соответственно катушки 20 ийдук«тивности 8 и 9, 10 и 11 с сердечни:, камй соответственно 12 и 18, 14 и 15, расk ложе1нные на неподвижном ригеле 3 и

@Ржаные в.контуры соответствующих ге-« нцщ;оров 16 и 17,.18 и 19, и якори соответ- 25 ственно 20 и 21, 22 и 28. Якори 20 и 21 закреплены на подвижном ригеле 1, а якори

22 и.28 — на подвижном ригеле 2. Датчик содержит такие блоки вычитания частот 24 и 25, к входам которых соответственно подключены выходы генераторов,lб, 17, 18 и 19, делитель частоты 26, блок. вычитания частот

27, к одному из входов которого подсоединен выход блока. вычитания частот 25, а к другому — выход делителя частот 26, вход з5 которого соединен с выходом блока вычитайия,частот 24.

Подвижный рйгель 1 воспринимает изМеряемую нагрузку F„. Катушки. индуктив. 4

- ы, -У, 1+И,+

1 + 4И о + 8ЮУ02 (! +

И .1

1+ .kY, f 0 2 8 2

+ 4kYÄ + 8ИУ,- ) (1+ kY ) = foo1 +

+ 1

1 ЬУ-

8+ Уз Ц2 1002 +

11

1 Ь Y ." 1

8 У08 где foo1, foo2 — соответственно начальные выходные частоты индуктивных преобразователей б и 7 при ЛУ = ЛУ2 = О;

f0>, f02 — соответственно полусумма приращения частот (средняя частота) генераторов

16, 17,или 18, 19;

Уо — полусумма начальных зазофтв между сердечниками

12, И, 14 и 15 и якорями

20, 21, 22 и 23 катушек индуктивиости 8, 9, 10 и 11 . для преобразователей б и

7;

k — коэффициент, зависящий от типа используемых сердечников 12, 18, 14 и 15 (например, для ферритовых сердечников типа Б-22:

k = 0,8).

Учитывая соотношение перемещений

ЛУ,, ЛУ2 иа верхнем и нижнем поддиапазонах измерения У2 У1 = 1П определяемое соотношением жесткостей т = С2/C2(1, выражения (1) и (2) можно записать так: (тЬУ 1 f2 f002 + f02I у 1 kY + о + о

1 т 81 1 .1- 4111 .1; 8k Y, 8 Y, . (1 + kY )

Разностная частота Л, с выхода индуктивного частотного преобразователя 6 исполь9 — увеличивается; что .приводит к изменению частот управляемых генераторов 16 и 17. Выходные напряжения управляемых генераторов 16 и 17, включенных дифференциально, поступают на входы блоков вычитания частот 24 и 25,"на.выходе которых выделяются соответственно сигналы разностных частот lkkfi и f2, являющиеся вь1ходными сигналами индуктивных частотных преобразователей б и 7 нижйего и верхнего поддиапазонов измерения. Соот- ветствующие им выражения имеют вид: л,:1

",6-.

== - 79446 |з =:fo

АУз

+—

8Y0

fo>

m8

102

+ 02 f3 у 002

35 д-д су .1

5, I зуется как выходной информативи:" - " а.раметр нижнего поддиапазона и по",- " - м связи передается к цифровому частот: . у; . или вводится в соответствующий-,„„: ал

ИИС. Кроме того, разностная частотау;, /».: 5 после деления на коэффициент и дйЬ @ г.; ным делителем частоты 2б поступает ас, вход блока вычитания частот 27 и mciieg -ауется для повышения линейнооси:харая4уе1 ристики верхнего поддиапазона путем,give-. 10 шивания частот @ !п и IAf2 и выделейия уа выходе цепи блока вычитания частот -.-,- :27 разности частот Ь/2, принимаемой. на - вы -.. ходной информативный параметр верхнего: поддиапазона измерения. Тогда

1.-+ 4 0-+ 8> 0 (. 2 % -.. (1+. ьу )з. 02 .:+- ) д,Г у-

При выполнении условия я. .. - -Ч-т. е. частота Af, оказывается пройорц1идональной измеряемому усилию с, вйсокыой степенью точности, что позволяет значи-тельно повысить -линейность преобра1зосвания, используя ее в качестве выходного.".ин- формативного параметра верхнего йоддйа-: 4О назона измерения, и значительно расщирить,рабочий диапазон измерения, датчика.

1 е

Формула изобретения

l /

Датчйк, содержащий механический упругий преобразователы с двумя подвижными, одним неподвижным регелями и двумя последовательно соединенными пружинами, один конец одной из которых соединен с неподвижным ригелем, а один конец второй — с одним из цодвижных ригелей, причем свободные, концы пружин .соединены между собой вторым подвижным риге- лем, два индуктивных частотных преобразователя, каждый из которых содержит катушки индуктивности с сердечниками, расположенные на неподвижновТ ригеле и включенные в кон уры соответствующих генераторов, и якори, одни из которых закреплены на одном из подвижных ригелей, а. другие — -на втором, блоки вычитания . частот, к входам которых соответственно подключены выходы генераторов, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения -диапазона измерений, в него введены делитель частоты, и дополнительный блок вычитания частот, к одному из входов которого подсоединен выход одного;из блоков вычитания частот, а к другому — выход делителя частоты, вход которого соединен- с выходом второго блока вычитания частот.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе:

1. Авторское св1»детельство СССР № 421891, кл. G 01 ? 1/04, 1972.

2. Вибрационйо-частотные преобразователи. Под ред. Л. Г. Эткина. Ч. 2. — М., Энергия, 1970, с. 75, 96.

3. Ветряк В. И. Разработка и исследование измерительных преобразователей динамометрических приборов для испйтания моделей судов. Дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. — Л., 1975.

794403

Редактор Т. Клвкина

Г (!

Составитель О. Малеева

Техред Л, Куклина Корректор И. Осиповская

Заказ:-1756/63 . Изд. № 126 Тираж 926 . Подписное НПО «Поиск> Государствейного комитета СССР по делам, изобретений и открытий

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

Tart. Харьк. фил. пред. «Патент»