RU1837162C - Устройство дл преобразовани неэлектрических величин в цифровой сигнал - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  измерени  неэлектрических , именно механических величин и определ ет схему соединени  дифференциального индуктивного датчика незлектрических величин с цифровым выходом , предназначенную особенно дл  устройств с микроЭВМ. Целью изобретени   вл етс  уменьшение погрешности и увеличение динамического диапазона преобразовани . Сущность изобретени : устройство дл  преобразовани  неэлектрических величин в цифровой сигнал содержит дифференциально-индуктивный датчик 1, переключатель 2, индуктивно-емкостной генератор 3, блок 4 измерени  параметров колебаний и управлени . 1-2-3. 1-3, 4-3, 4-2, 1 ил.

Description

j Изобретение касаетс  измерени  неэ- л|ектрических, именно механических вели- ч ин и определ ет схему соединени  дифференциального индуктивного датчика неэлектрических величин с цифровым выходом , предназначенным особенно дл  устройств с микроЭВМ.

j Цель изобретени  - уменьшение по- фешности и увеличение динамического диапазона преобразовани .

Схема соединени  в соответствии с изо ретением обладает следующими преимуществами;

i 1) она очень проста и не требует особен- фго внимани  в процессе производства и установки, не использованы точные и доро- rjie аналоговые элементы

i 2) она особенно пригодна дл  подключени  к микроЭВМ;

1

3)пр мой перевод измеренной величины в длину интервала колебаний генератора возникает минимальную чувствительность к возмущающим вли ни м и позвол ет обработать динамический диапазон измеренной величины до 100 дБ;

4)она дает отличную линейность анод- но-сеточной характеристики, вытекающую из удачного выбора ее математической модели , с возможностью дальнейшего улучшени  путем соответствующей аппроксимации;

5)имеет отличную термостойкость и долговременную стабильность анодно-се- точной характеристики схемы соединени ;

6)позвол ет осуществить простую реализацию многоканального измерени .

На чертеже приведена структурна  схема соединени ,

00

OJ XI

О

N5

Совместный вывод 5 дифференциального индуктивного датчика 1 соединен с первым зажимом 12 инду ивно-емкостно-. го генератора 3. Первый вывод 6 дифференциального индуктивного датчика 1 подключен к первому входу 8 переключател  2 и, аналогично, второй вывод 7 дифференциального индуктивного датчика 1 соединен с вторым входом 9 переключател  2. Выход 11 указанного переключател  2 присоединен к второму зажиму 13 генератора 3. Выход 14 данного генератора 3 соеди- . нан с входом 15 блока 4 измерени  параметров колебаний и управлени , выход 16 которого соединен с управл ющим входом 10 переключател  2, Блок 4 можно при помощи микропроцессорных цепей реализовать , например, при помощи двух втулок 1S1 MOS цепей и одной втулки LSTTL

Блок 4 присоедин ет отдельные ветви дифференциального индуктивного датчика 1 к генератору 3 при помощи переключател  2. Индуктивность L присоединенной переключателем 2 ветви дифференциального индуктивного датчика 1 образует составную часть настраиваемой цепи генератора 3, дл  длины периода Т колебаний генератора 3 известное отношение принимает следующий вид:

T-2arVLC - СО где С - емкость, создающа  вместе с индуктивностью L одной ветви датчика 1 настраиваемую цепь, Если дл  случа  присоединени  первой ветвм датчика 1 будет дл  длины периода TI колебаний генератора 3 формула:

(2)

где LI - индуктивность первой ветви датчика 1, то также дл  случа  присоединени  второй ветви датчика 1 дл  длины периода Та колебаний генератора 3 можно представить формулу:

(3)

где Ц- индуктивность второй ветви датчика 1. .

Дл  зависимости между измер емой величиной у и индуктивност ми Li и 1.2 ветвей датчика 1 будем иметь отношение

Y f(g(U U) (4)

В качестве одной из подход щих аппроксимаций функции (Li, La) можно использовать функцию:

g(Li,L2)

VLi + VL.2

(5)

Если переключатель 2 переключает от- дельные ветви датчика 1 с достаточной скоростью с учетом требуемых динамических свойств схемы соединени , то, подставив отношение (2) и (3) в отношение (5), получим:

g(Li, La)

T2-Ti Ti+T2

(б)

причем очевидно, что значение данной функции не будет зависеть от изменений длин периодов TI, Т2 колебаний генератора 3, вызванных термостойкостью или длительной временной нестабильностью генерато-- ра 3, значит, все стабильности за исключением нестабильностей датчика 1 компенсированы.

Итак, применив отношение (6). формула (4) преобразуетс  к виду: -.

,5 Y- -|ЈTL)

(7)

Можно убедитьс  в том, что еще линейна  аппроксимаци  данной функции приводит к лучшей линейности анодно-сеточной характеристики схемы соединени /чем при включении того же датчика в известные схемы соединени  с переменным мостом, причем линейность можно далее улучшить за счет аппроксимации функции (7), например полиномом.

Управление переключателем 2, измерение периодов TI и Т2 колебаний генератора 3, вычисление измер емой величины у и ее изображение или дальнейшую обработку обеспечивает блок 4. Дл  повышени  способности разрешени  и одновременно дл  обеспечени  меньших требований к скорости измерени  можно заменить длины периодов TI, Та колебаний генератора 3 временами ft; Та, приход щимис  на соответствующее одинаковое число последующих друг за другом колебаний генератора 3.

Схема соединени  дифференциального -индуктивного датчика неэлектрических величин с цифровым выходом в соответствии с изобретением применима в области техники измерений, регулировани  и автоматизации .

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Устройство дл  преобразовани  неэлектрических величин в цифровой сигнал, содержащее датчик неэлектрических величин, соединенный с индуктивно-емкостным генератором , выход которого подключен к

   охсду блока измерени  параметров колеба- ни I и управлени , отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  погрешности и увеличени  динамического диапазона преобразовани , в него введен переключатель, а /атчик неэлектрических величин выполнен в виде дифференциальногоиндуктивно- го датчика, первый и второй выводы индуктивных ветвей которого соединены с

   вторым входом индуктивно-емкостного генератора через переключатель, совместный вывод этих ветвей подключен к первому входу индуктивно-емкостного генератора, а блок измерени  параметров колебаний и управлени  выполнен с выходом сигнала длительности периода, подключенным к управл ющему входу переключател .

   8

   10

   11

   // /J

   /

   16

   15