SU1149121A1

SU1149121A1 - Capacitive electronic converter for checking flatness

Info

Publication number: SU1149121A1
Application number: SU833578743A
Authority: SU
Inventors: Юрий Матвеевич Гусев; Марат Мансурович Сиразетдинов
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1983-04-11
Publication date: 1985-04-07

Abstract

1. ЕЖОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ , содержащий измерительные электроды , концентрически располагаемые в одной плоскости над контролируемой поверхностью и выполненные из отдельных элементов, образующих радиальные р ды с одинаковым количеством элементов в каждом р ду, схему изме рени и коммутатор с двум переключател ми , отличающийс тем, что, с целью повышени точности контрол и чувствительности преобразовател , он снабжен измерительными и опорными диодно-резисторными цеп ми, анодь диодов которых объединены , точки соединени резисторов и катодов диодов измерительных диодно-резисторных цепей подключены к выводам измерительных электродов соединительным кабелем, к выводам которого , подключены свободные выводы резисторов , делител ми напр жени , выходы которых соединены с неподвижными жонтактами переключателей комму- . татора, входы подключены к свободным выводам соединительного кабел ,. -v---.,. а схема измерени выполнена в виде опорного делител напр жени , образованного резисторами опорной диоднорезисторной цепи, первого и второго фильтров низких частот, входы которых подключены соответственно к подвижному контакту первого переключател и выходу опорного делител напр жени , сумматора, пр мой и инверсный входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго фильтров низких частот, схемы сравнени , инвертирунщий вход которой подключен к выходу сумматора , а выход соединен с выходной щиной преобразовател , генератора импульсов, электронного ключа, вход (Л которого подключен к выходу генератора импульсов, выход соединен с анодами диодов диодно-резисторных цепей, а шина питани электронного ключа соединена с ыходом схемы срав- t нени , дополнительных делителей напр жени , входы которых подключены к источнику опорного напр жени , а выходы соединены с неподвижными контакт;ами второго переключател коммутатора, причем подвижньй контакт второго переключател соединен с неимвертирующим входом схемы сравнени и механически св зан с подвижным контактом первого переключател коммутатора. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийс тем, что он -, снабжен охранным электродом, установленным в одной плоскости с измерительными электродами и выполненным в виде решетки, в отверсти х которой размещены измерительные электро-, ды, дополнительной диодно-резистор1. ELECTRONIC ELECTRONIC CONVERTER FOR PLANE CONTROL, containing measuring electrodes concentrically located in one plane above the monitored surface and made of separate elements forming radial rows with the same number of elements in each row, a measurement circuit and a switch with two switches , characterized in that, in order to increase the control accuracy and sensitivity of the converter, it is equipped with measuring and reference diode-resistor circuits, the anode of the diodes which s are combined, the connection point of resistors and cathodes of diodes measuring diode-resistor circuits are connected to terminals of the measuring electrodes connecting cable, to whose terminals are connected leads, the resistors dividers voltage, outputs of which are connected to switches fixed zhontaktami com-. tator, inputs are connected to the free leads of the connecting cable,. -v ---.,. The measurement circuit is made in the form of a voltage divider, formed by resistors of a diode-resistor circuit, the first and second low-pass filters, the inputs of which are connected respectively to the moving contact of the first switch and the output of the voltage reference divider, the adder, the forward and inverse inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and second low-pass filters, the comparison circuit, the inverting input of which is connected to the output of the adder, and the output is connected to the output transducer width body, pulse generator, electronic key, the input (L of which is connected to the output of the pulse generator, the output is connected to the anodes of diodes of the diode-resistor circuits, and the power key of the electronic key is connected to the output of the comparison circuit, additional voltage dividers, the inputs of which are connected to the source of the reference voltage, and the outputs are connected to fixed contacts; a second switch switch, the moving contact of the second switch connected to a non-inverting input of the comparison circuit and mechanically connected with a moving contact of the first switch switch. 2. The converter according to claim 1, which is distinguished by the fact that it is equipped with a guard electrode, installed in the same plane with the measuring electrodes and made in the form of a grid, in the holes of which the measuring electrodes are located, an additional diode-resistor

Description

ной цепью, анод диода которой подключей к выходу электронного ключа , катод через резистор соединен 1149121 с общей шиной, а к точке соединени резистора и катода диода подключен вывод охранного электродаA cathode is connected through a resistor 1149121 to a common bus through a resistor to the diode anode of which is connected to the output of the electronic key, and the guard electrode is connected to the connection point of the resistor and cathode diode

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к измерению неэлектрических величин электрическими методами, и предназначено дл контрол плоскостности .The invention relates to a measurement technique, in particular to the measurement of non-electrical quantities by electrical methods, and is intended to control flatness.

Целью изобретени вл етс повышение точности контрол и чувствительности преобразовател .The aim of the invention is to improve the accuracy of control and sensitivity of the converter.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства,The drawing shows a block diagram of the proposed device

Емкостно-электронный преобразователь дл контрол плоскости содержит схему 1 измерени , состо щую из генератора 2 импульсов, электронного ключа 3, вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов , первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот, сумйатора 6, пр мой и инверсньй входы которого подключены соответственно к выходам первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот, схему 7 сравнени , инвертирующий вход ко- торой подключен к выходу сумматора 6, а выход соединен с шкной питани электронного ключа 3 и выходной шиной схемы 1 измерени .The capacitive-electronic converter for controlling the plane contains a measurement circuit 1 consisting of a generator of 2 pulses, an electronic switch 3, the input of which is connected to the output of the generator of 2 pulses, the first filter 4 and the second filter 5 of low frequencies, the accumulator 6, the direct and inverse inputs which are connected respectively to the outputs of the first filter 4 and the second low frequency filter 5, the comparison circuit 7, the inverting input of which is connected to the output of the adder 6, and the output is connected to the power supply of the dongle 3 and the output bus c we measure 1.

Устройство содержит также измеительные электроды 8, диэлектрическое основание 9, на котором в одной плоскости установлены измериельные электроды, охранный электрод 10,- выполненньй в виде решетки, в отверсти х которой установлены измерительные электроды 8, рабоча поверхность электродов покрыта слоем диэлектрика 11, диоды -12 и резисторы 13 измерительных диодно-резисторных цепей, к точкам соединени которых подключены выводы измерительных электродов 8, а к тонке соединени катода диода 14 и резистора 15 дополнительной диодно-резисторной цепи подключен вывод охранного электрода 10, соединительный кабель 16, подключающий выход электронного ключа 3 схемы 1 измерени к объединенным анодам диодов 12 и диода 14, делители 17 напр жени , входы которых через соединительный кабель 16 св заны со свободными выводами резисторов 13. Коммутатор состоит из двух переключателей 18 и 19. Неподвижные контакты первого переключател 18 соединены свыходами делител 17 напр жени . Подвижный контакт второго переклют чател 19 механически с зан с подвижным контактом первого переключател 18, соединенным с входом первого фильтра 4 низких частот схемы 1 измерени . Неподвижные контакты второго переключател 19 и выходы дополнительных делителей 20 напр жени соединены, а входы дополнительных делителей 20 напр жени подключены к источнику опорного напр жени . Подвижный контакт второго переключател 19 подключены к неинвертирующему входу схемы 7 сравнени схемы 1 измерени . Опорна диодно-резистора цепь, состо ща из диода 2Т и резисторов 22 и 23 и образующа опорный делитель напр жени , подключена к выходу электронного ключа 3 схемы 1 измерени . Выход опорного делител напр жени соединен с входом второго ф пьтра 5 низких частот схемы t измерени .The device also contains measuring electrodes 8, a dielectric base 9, on which measuring electrodes are installed in one plane, guard electrode 10, is made in the form of a grid, in which holes measuring electrodes 8 are installed, the working surface of the electrodes is covered with a dielectric layer 11, diodes -12 and resistors 13 measuring diode-resistor circuits, to the connection points of which are connected the leads of measuring electrodes 8, and to the thin connection of the cathode of the diode 14 and the resistor 15 additional diode-resistor the circuit is connected to the guard electrode 10, a connecting cable 16 connecting the output of the electronic switch 3 of the measurement circuit 1 to the combined anodes of the diodes 12 and diode 14, voltage dividers 17, whose inputs through the connecting cable 16 are connected to the free terminals of the resistors 13. The switch consists of two switches 18 and 19. The fixed contacts of the first switch 18 are connected to the output terminals of the voltage divider 17. The moving contact of the second switch 19 is mechanically connected with the moving contact of the first switch 18 connected to the input of the first low-pass filter 4 of the measurement circuit 1. The fixed contacts of the second switch 19 and the outputs of the additional voltage dividers 20 are connected, and the inputs of the additional voltage dividers 20 are connected to a source of reference voltage. The moving contact of the second switch 19 is connected to the non-inverting input of the comparison circuit 7 of the measurement circuit 1. A reference diode-resistor circuit, consisting of a diode 2T and resistors 22 and 23 and forming a reference voltage divider, is connected to the output of the electronic switch 3 of the measurement circuit 1. The output of the reference voltage divider is connected to the input of the second signal of the low frequency 5 of the measuring circuit t.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

Измерительные электроды 8 запитьгааютс пр моугольными импульсами напр жени с выхода электронного ключа 3 через диоды 12 измерительных диодно-резисторных цепей. При этом в точках соединени катодов диодов 12 и резисторов 13 с выводами измерительных электродов 8 формируютс импульсы напр жени с длительностью спада, определ емой посто нной времени разр дной цепи конденсатора образованного измерительными элек3The measuring electrodes 8 are driven down by rectangular voltage pulses from the output of the electronic switch 3 through the diodes 12 of the measuring diode-resistor circuits. At the same time, at the connection points of the cathodes of the diodes 12 and the resistors 13 with the terminals of the measuring electrodes 8, voltage pulses are formed with a duration of the falloff determined by the time constant of the discharge circuit of the capacitor formed by the measuring elec-

тродами 8 и измер емой плоской металлической поверхностью. I В точке соединени резисторов 22 и 23 опорной диодно-резисторной цепи формируютс пр моугольные импульсы напр жени .trod 8 and measured flat metal surface. I At the connection point of the resistor 22 and 23 of the diode-resistor reference circuit, rectangular voltage pulses are generated.

В зависимости от положени первого переключател 18 и второго переключател 19 на.вход первого фильтра 4 низких частот подаетс импульсное напр жение с выхода одного из делителей 17 напр жени , а на неинвертирующий вход схемы 7 сравнени посто нное напр жение с соответствующего дополнительного делител 20 напр жени . На выходах первого фильтра 4 и второго фильтра 5 низких частот формируютс напр жени , пропорциональные средним значени м импульсных напр жений, снимаемых соответ- . ственно с выхода делителей 17 напр жени , подключенных к входу фильтра 4 низких частот и опорного делител напр жени на резисторах 22 и 23. На выходе сумматора 6 формируетс напр жение, функционально св занное с величиной измер емого зазора между измер емой плоской металлической поверхностью и измерительными электродами 8, измерительна диодно-резисторна цепь каждого из которых подключена к входу первого фильтра 4 низких частот.Depending on the position of the first switch 18 and the second switch 19, the input of the first low frequency filter 4 is supplied with a pulse voltage from one of the voltage dividers 17, and a non-inverting input of the comparison circuit 7 is a constant voltage from the corresponding additional voltage divider 20 . At the outputs of the first filter 4 and the second filter 5, low frequencies, voltages are formed that are proportional to the average values of the pulsed voltages taken respectively. directly from the output of the voltage dividers 17 connected to the input of the low-pass filter 4 and the reference voltage divider on the resistors 22 and 23. At the output of the adder 6, a voltage is generated that is functionally related to the size of the measured gap between the measured flat metal surface and electrodes 8, measuring diode-resistor circuit of each of which is connected to the input of the first filter 4 low frequencies.

Выходное напр жение схемы измерени преобразовател линейно зависит от вепичины зазора между измерительным электродом и измер емой плоской металлической поверхностью.The output voltage of the transducer measurement circuit is linearly dependent on the width of the gap between the measuring electrode and the measured flat metal surface.

Последовательно опрашива с помощью коммутатора измерительные электроды 8, измер ют отклонени от плоскостности металлической поверхности. Параметры дополнительной диодно-резисторной цепи, состо щей- из диода 14 и резистора 15, выбирают таким образом, чтобы форма и величина напр жени на измерительных электродах 8 и охранном электроде 10 были одинаковьми.Successively polling the measuring electrodes 8 using a switch, measure the deviations from the flatness of the metal surface. The parameters of an additional diode-resistor circuit, consisting of a diode 14 and a resistor 15, are chosen so that the form and magnitude of the voltage on the measuring electrodes 8 and the guard electrode 10 are the same.

Это позвол ет получить однородность электрического пол в зазореThis allows uniform electric field in the gap.

9121491214

между измерительными электродами 8 и измер емой плоской металлической поверхностью, повышающую линейность зависимости выходного напр с жени преобразовател от величины зазора.between the measuring electrodes 8 and the measured flat metal surface, which increases the linearity of the dependence of the output voltage of the converter on the gap size.

Настройка емкостно-электронного преобразовател осуществл етс следующим образом.The configuration of the capacitive electronic converter is carried out as follows.

Отключением инвертирующего входа схемы 7 сравнени от сумматора 6 устанавливают на выходе cxei«)i 7 сравнени максимальное положительное напр жение, которое подаетс на шину питани электронного ключа 3. Затем удал ют измерительные электроды 8 на достаточно большое рассто рие от эталонной плоской металличес .кой поверхности, при котором можно прин ть величину зазора между измерительными электродами 8 и эталонной плоской металлической поверхностью равной бесконечности. Последовательно подключа цепи измерительных электродов 8 с помощью коммутатора, добиваютс отсутстви напр жени на выходе сумматора 6 изменением коэффициентов передачи делителей 17 напр жени . Отсутствие напр жени на вькоде сумматора 6 свидетельствует о равновесии импульсных мостов схем, образованных опорной диодно-резисторной цепью с каждой из измерительных диодно-резисторных цепей. После этого соедин ют инвертирующий вход схемы 7 сравнени с выходом сумматора 6, устанавливают измерительные электроды на эталонной плоской металлической поверхности и, измен коэффициенты передачи делителей 20 напр жени и контролиру выходное напр жение преобразовател , компенсируют неидентичность параметров измерительных диодно-резисторных цепей и геометрических размеров измерительных электродов 8. Дл каждого положени коммутатора устанавливаетс оптимальный коэффициент передачи, что позвол ет получить одинаковую чувствительность преобразовател к величине измер емого зазора дл всех измерительных электродов 8.By disconnecting the inverting input of the comparison circuit 7 from the adder 6, set the maximum positive voltage at the output cxei ") i 7 to the power supply bus of the electronic switch 3. Then remove the measuring electrodes 8 for a sufficiently large distance from the reference flat metal surface in which the gap between the measuring electrodes 8 and the reference flat metal surface of infinity can be accepted. Connecting the measuring electrode 8 circuits in series with a switch, one achieves the absence of voltage at the output of the adder 6 by varying the transmission coefficients of the voltage dividers 17. The absence of voltage on the code of the adder 6 indicates the equilibrium of the pulse bridges of the circuits formed by the reference diode-resistor circuit with each of the measuring diode-resistor circuits. After that, the inverting input of the comparison circuit 7 is connected to the output of the adder 6, the measuring electrodes are installed on the reference flat metal surface and, by changing the transfer coefficients of the voltage dividers 20 and controlling the output voltage of the converter, compensate for the non-identity parameters of the measuring diode-resistor circuits and the geometric dimensions of the measuring diodes electrodes 8. For each switch position, an optimal transmission coefficient is established, which allows to obtain the same sensitivity. itelnost converter to the magnitude of the measured clearance for all measuring electrodes 8.

Claims

1. CAPACITIVE ELECTRONIC TRANSDUCER FOR PLANE CONTROL, containing measuring electrodes concentrically located in one plane above the surface to be controlled and made of separate elements forming radial rows with the same number of elements in each row, measurement circuit and switch with two switches, characterized in that that, in order to improve the accuracy of control and the sensitivity of the converter, it is equipped with measuring and reference diode-resistor circuits, the anodes of the diodes of which are dined, the connection points of the resistors and cathodes of the diodes of the measuring diode-resistor circuits are connected to the terminals of the measuring electrodes by a connecting cable, to the terminals of which are connected the free terminals of the resistors, voltage dividers, the outputs of which are connected to the fixed contacts of the switch switches, the inputs are connected to the free terminals of the connecting cable, . and the measurement circuit is made in the form of a voltage reference divider formed by resistors of a reference diode-resistor circuit, first and second low-pass filters, the inputs of which are connected respectively to the movable contact of the first switch and the output of the voltage reference divider, adder, the direct and inverse inputs of which are connected respectively to the outputs the first and second low-pass filters, a comparison circuit, the inverting input of which is connected to the output of the adder, and the output is connected to the output bus of the converter, a pulse generator, an electronic switch, the input of which is connected to the output of the pulse generator, the output is connected to the anodes of the diodes of the diode-resistor circuits, and the power supply bus of the electronic switch is connected to the output of the comparison circuit, additional voltage dividers, the inputs of which are connected to the reference voltage source, and the outputs are connected to the fixed contacts of the second switch of the switch, and the movable contact of the second switch is connected to the non-inverting input of the comparison circuit and is mechanically connected to the movable contact act of the first switch of the switch.

2. The converter according to claim 1, characterized in that it is equipped with a guard electrode installed in the same plane with the measuring electrodes and made in the form of a grating, in the openings of which are placed measuring electrodes, an additional diode resistor 1149121 with a common bus, and the connection point of the guard electrode is connected to the connection point of the resistor and the cathode of the diode.

circuit, the anode of the diode of which under the keys to the output of the electronic key, the cathode is connected through a resistor