SU1259100A1 - Емкостный трансформаторный мост дл измерени перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерений линейных и угловых перемещений, позвол   повысить чувствительность емкостного трансформаторного моста дл  измерени  перемещений. Мост содержит генератор , коммутатор и емкостный дифференциальный датчик с секционированными потенциальным и токовым электродами . Два р да секций токового электрода , имеющих равную длину, смещены один относительно другого вдоль направлени  измер емого перемещени  на половину длины одной секции. Секции соединены через одну, образу  по две группы в каждом р ду, и подключены к входам коммутатора. Потенциальный электрод емкостного датчика выполнен с двум  р дами секций, равных по длине секци м токового электрода и объединенных через одну в две группы, кажда  из которых подключена к одной из встречно соединенных вторичных обмоток трансформатора напр жени , включенного между потенциальным электродом датчика и генератором. При относительном смещениии двух групп секций потенциального электрода относительно четырех групп секций токового электрода происходит разбаланс емкостного трансформаторного моста, что детектируетс  с помощью компаратора токов трансформаторного типа, подключенного через коммутатор к группам секций токового электрода и имеющего выходную обмотку с регу- лируемым числом витков, подвижный токоотвод от которой подключен к вы-J ходу детектора равновеси . По сигналу детектора равновеси  обеспечиваетс  уравновешивание моста путем изменени  числа витков регулируемой обмотки компаратора токов, число которых и положение коммутатора однозначно определ ют величину перемещени . Абсолютна  чувствительность емкостного моста удваиваетс  благодар  более эффективному использованию площади потенциального электрода, выполненного секционированным. 1 ил. I (Л ьс СП со

Description

Изобретение относитс  к измериельной технике и может быть испольовано дл  измерени  линейных и углоых перемещений объектов различного ункционального назначени .

Целью изобретени   вл етс  повьшге- ие чувствительности за счет более ффективного использовани  площади потенциального электрода дифферениального емкостного датчика перемеени , выполненного секционированным

На чертеже изображена структурна  схема емкостного трансформаторного моста дл  измерени  перемещений при использовании дифференциального емкостного датчика.

Емкостный трансформаторнБ мост содержит генератор 1 и подключенный к нему первичной обмоткой трансформатор 2 напр жени , имеющий две вто- ричные обмотки с одинаковым числом витков. Эти обмотки включены встречно , а их точка соединени  подключена к общей точке емкостного моста. Дифференциальный емкостный датчик перемещени , питающийс  от генератора 1 через указанный трансформатор, содержит секционированные потенциальный 3 и токовый 4 электроды, секции которых выполнены одинаковой длины. Коммутатор 5 с блоком 6 управлени , присоединенным к его управл ющему входу, подключен между секци ми токового электрода 4 и компаратором 7 токов. Компаратор 7 содержит две дифференциальные обмотки 8 и 9, имеющие общую точку соединени , кото ра  подключена к общей точке моста, и последовательно соединенные с ними обмотку 10 смещени , обмотку 11 с регулируемым числом витков и указательную обмотку 12, подключенную к детектору 13 равновеси  моста. Выход детектора 13 подключен к .управл ющему входу обмотки 11 компаратора с регулируемым числом витков. Управл емый коммутатор 5 выполнен в ви де четырех трехпозиционных переключателей и имеет один из выходов, подключенный к общей точке моста, и два других, присоединенных к выводам дифференциальных обмоток 8 и 9 компаратЬра 7 токов, К четырем входам коммутатора 5 присоединены секции токового электрода 4, размещенные двум  р дами 14 и 15, которые смещены одиЬ относительно другого в направлении измер емого перемеще-591002

ки  на половину дл)-)ны одной секции, В каждом р ду секции токового электрода соединены через оДну в-две группы 16 и 17 и 18 и 19 соответ5 ственно. Секции потенциального электрода также соединены через одну в две группы 20 и 21, кажда  из которых подключена к одной из вторичных. обмоток 22 и 23 трансформатора 2 на 0 пр жени . Группы секций потенциального электрода 3 размещены в два р да без смещени  в направлении измер емого перемещени  и геометрически расположены над соответствующими р дами

5 секций токового электрода 4,

Емкостный трансформаторный мост дл  измерени  перемещений работает следующим образом.

Пусть взаимное расположение элек тродов дифференциального емкостного датчика таково, что под группой 21 секций потенциального электрода 3 находитс  1/4 часть площади группы 17 и 3/4 части площади группы 16

секций токового электрода 4, Группы 18 и 19 секций токового электрода 4 при этом подключены к общей точке моста, В результате токи групп 16 и 17 секций токового электрода 4 про30 текают по дифференциальным обмоткам 8 и 9, обмотке 10 смещени  и регулируемой обмотке 11 компаратора 7 то- ков. Числа витков дифференциальных обмоток 8 и 9 и обмотки 10 смещени 

3 компаратора токов подобраны таким образом , чтобы при указанном начальном положении электродов датчика магнитный пот.ок в сердечнике компаратора 7 токов был равен нулю при нулевом

40 числе витков обмотки 11 с регулируемым числом витков.

При смещении из этого положени  потенциального электрода 3 относи45 тельно токового электрода 4 в сердечнике компаратора 7 токов возникает результирующий магнитный поток, вследствие чего в указательной обмотке 12 компаратора начинает проте50 кать ток неравновеси . По сигналу детектора 13 равновеси  обеспечиваетс  уравновешивание моста путем изменени  числа витков регулируемой обмотки 11 таким образом, чтобы обесJJ печивалась компенсаци  магнитногр потока в сердечнике компаратора 7 токов , вызванного смещением потенциального электрода 3 из начального положени . Равновесное Число витков

регулируемой обмоткм 11 пропорционально измер емому перемещению.

При доетижении положени , при котором под группой 21 секций потенциального электрода 3 находитс  1/4 j часть площади группы 16 и 3/4 части площади группы 17 секций токового электрода 4, с помощью коммутатора 5, управл емого блоком 6 управлени , к дифференциальным обмоткам 8 и 9 ком- ю паратора 7 токов по ключаютс  группы 18 и 19 секций токового электрода 4. Таким образом, на интервале измер емых перемещений, равном половине длины секции, измерение проводитс  15 на группах 18 и 19 секций токового электрода. При дальнейшем относительном перемещении секций потенциального электрода 3 относительно групп секций токового электрода 4 коммута- 20 тор 5 вновь переключаетс , и далее измерение вновь ведетс  на группах 16 и 17 секций токового электрода, однако при этом указанные группы секций подключаютс  с помощью коммута- 25 тора 5 к дифференциальным обмоткам 8 и 9 компаратора 7 токов в противо- фазе по отношению к их первоначальному включению, В четвертом такте измерени  обеспечиваетс  коммутаци  . зо групп 18 и 19 секций токового электрода 4, которые подключаютс  теперь к дифференциальным обмоткам 8 и 9 компаратора противофазно по отноще- нию к их первоначальному включению. Измер емое перемещение однозначно определ етс  состо нием коммутатора 5 и равновесным числом витков обмотки 11 компаратора 7 токов.

Поскольку уравновешивание емкост- его трансформаторного моста осущетвл етс  в цепи компаратора 7 токов, о абсолютна  чувствительность моста ожет.быть определ,ена в виде

Sq Л1/Д,

де Sq - абсолютна  чувствительность; ul - приращение тока в цепи дифференциальных обмоток компаратора 7 токов; ul - приращение перемещени , вы- зывающее приращение тока

ы.

Приращение тока д1 можно предстаить в виде разности токов групп

35

токовых электродов, подключенных к дифференциальным обмоткам 8 и 9 компаратора 7 токов , где 10 и I, - токи групп 16-19 секций токо 004

во.го электрода 4 п зависимости от того , какие группы секций п данный интервал времени подключены к обмоткам 8 и 9 компаратора 7 токов.

j , ю 15 20 25 зо

35

5

Благодар  тому, что через трансформатор 2 напр жени  на группы 20 и 21 секций потенциального электрода подаютс  противофазные напр жени , происходит удвоение абсолютной чувствительности предлагаемого устройства , что обусловлено более эффективным использованием площади потенциального электрода емкостного датчика .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Емкостный трансформаторный мост дл  измерени  перемещений, содержащий генератор, коммутатор с блоком управлени , емкостный дифференциальный датчик с потенциальным электродом и секционированным токовым электродом , выполненным в виде двух р дов секций равной длины, смещенных один относительно другого в направлении измер емого перемещени  на половину длины одной секции, причем секции токового электрода соединены через одну в две группы в каждом р ду и подключены к четырем входам коммутатора , выполненного в виде четырех трехпозиционных переключателей, первый выход которого подключен к общей точке моста, компаратор токов с двум  имеющими общую точку соединени  дифференциальными обмотками, два противоположных вывода которых подключены к второму и третьему выходам коммутатора, и с обмоткой смещени , один вывод которой соединен

   с обшей точкой дифференциальньГх обмоток, а другой ее вывод присоединен к обмотке с регулируемым числом витков, противоположный вывод которой присоединен к общей точке моста, и детектор равновеси , входом подключенный к указательной обмотке компаратора, а выходом - к управл ющему входу обмотки с регулируемым числом витков, отлич ающийс  тем, что, с целью повьшени  чувствительности, он снабжен трансформатором напр жени  с первичной обмоткой, подключенной к генератору, и двум  вторичными обмотками с одинаковым числом витков,

   ;включенными встречно и подключенными своей точкой соединени  к общей точке

   5I259IOO 6

   моста, а потенциальный электрод раз- ненные через одну в две группы, каж- Делен на секции, равные по длине дан из которых подключена к одной секци м токового электрода и соеди- из вторичных обмоток трансфорйатора./

   1

   I I

   .J

   Редактор И, Шулла

   Составитель С. Скр1 ганик

   Техред Л.Сердюкова. Корректор А. Т ско

   Заказ 5111/38 Тираж 670Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитёЧ-а СССР

   но делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   у

   L7