SU1364853A1 - Устройство дл преобразовани перемещени в частоту импульсов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  автоматизации процессов контрол  и измерени  перемещений. С целью повышени  точности преобразовани  перемещени  в частоту импульсов за счет исключени  погрешностей, св занных с нестабильностью выходного напр жени  и частоты геиератора импульсов, изменени  диэлектрической проницаемости средьв и дрейфом смещени  сумматора, устройство содержит три диодно-резисторные цепи, состо щие из диодного оптрона 2, диодов 5 и 8, резисто ров 3,6,9 и t1 с подклю8 чанными емкостным датчиком 4, опорным 7 и компенсирующим 10 конденсаторами, которые образуют две мостовые нелинейные схемы. На выходах мостовых схем формируютс  напр жение, пропорциональное вольт-секундной площади процесса разр да емкостного датчика 4,и опорное напр жение, которые через фильтры 12 и 13 низких частот подаютс  на выходы сумматора 14. Формирователь 16 импульсов посто нной длительности , управл ющий цепью перезар да емкостного датчика 4 с помощью оптрона 2, запускаетс  импульсами управл емого генератора 15, частота которых зависит от выходного напр жени  сумматора 14. При достаточно большом коэффициенте усилени  сумматора 14 напр жение на его выходе устанавливаетс  такой величины, что отношение вольт-секундной площади разр да в цепи емкостного датчика 4 к периоду импульсов управл емого по частоте генератора 15 остаетс  посто нным, при этом частота импульсов генератора 15 линейно зависит от перемещени . 1 ил. (Л 00 Од и 00 ел со

Description

11364853

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  автоматизации процессов контрол  и измерени  перемещений.

Цель изобретени  - повышение точности за счет исключени  погрешностей , св занных с нестабильностью выходного напр жени  и частоты генератора импульсов, изменений диэлектрической проницаемости среды и дрейфом смещени  сумматора.

10

гд

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, диодный оптрон 2, резистор 3, емкостный датчик А, диод 5, резистор 6, опорный конденсатор 7, диод 8, резистор 9, компенсирующий конденсатор 10, резистор 11, 1 1льтры 12 м 13 низких частот, сумматор 14, генератор 15, управл емый напр жением , формирователь 16 импульсов посто нной длительности, выходную шину 17 и шину 18 нулевого потенциала.

Выход генератора 1 импульсов через цепи, образованные диодами 5 и 8 и выходным диодом диодного оптрона 2, подключен к входам фильтров 12 и 13 низких частот, выходы которых подключены к входам сумматора 14, выход которого через генератор 15, управл емый напр жением, и формирователь 16 импульсов посто нной длительности подключен к катоду входнЪго диода диодного оптрона 2.

Устройство дл  преобразовани  перемещени  в частоту импульсов работает следующим образом.

При включении питани  на выходе сумматора 14 устанавливаетс  одно из крайних значений напр жени  той или иной пол рности, например отрицательное . На выходе генератора 15 форt .

20

25

сопротивление перезар дной цепи;

емкости компенсирующего 10 и опорного 7 конденсаторов соответственно.

При наличии тока в цепи светоизлу- чател  оптрона 2 сопротивление перезар дной цепи емкостного датчика 4 шунтируетс  малым обратным сопротивлением выходного диода оптрона 2. Поэтому напр жение U на выходе мосто- вой схемы образованной фотоприемником , выходным диодом оптрона 2, диодом 5 и резисторами 3 и 6, определ етс  скважностью импульсов на выходе формировател  16 и равно

to

30

и, (C, -с,) +

к TV - t,

и,

fR(-C,)

( С,-С,),

35

где t - длительность импульсов на выходе формировател  16:;

Т , - длительность периода импульсов управл емого по частоте генератора 15;

Су - емкость датчика 4.

При достаточно большом коэффициен- 40 те передачи сумматора 14 через определенное число периодов колебаний генератора 15 напр жение на выходе сумматора 14 устанавливаетс  такой величины, что разность напр жений на мируютс  импульсы с максимальной дли- 45 входах близка к нулю, поэтому тельностью периода. Формирователь 16 можно прин ть Uд U . Из выражений импульсов посто нной длительности за- (1) и (2) частота импульсов управл е- пускаетс  выходными импульсами генератора 15. Светоизлучатель (входной диод) оптрона 2 горит в отсутствие gQ импульса на выходе формировател  16,

мого генератора формуле

15 определ етс  по

(3)

так как подключен к его инверсному выходу. При равенстве плеч мостовых схем и соответствующем выборе посто нных времени емкостей датчика 4, опорного 7 и компенсирующего 10 конденсаторов напр жение U на входе фильтра 13 низких частот определ етс  выражением

m

(1)

hi

0

f -

R t .

5

где и - максимальное напр жение на емкостном датчике 4, опорном 7 и компенсирующем 10 конденсаторах, определ емое вькодным напр жением генератора 1 импульсов; частота импульсов генератора 1;

сопротивление перезар дной цепи;

емкости компенсирующего 10 и опорного 7 конденсаторов соответственно.

При наличии тока в цепи светоизлу- чател  оптрона 2 сопротивление перезар дной цепи емкостного датчика 4 шунтируетс  малым обратным сопротивлением выходного диода оптрона 2. Поэтому напр жение U на выходе мосто- вой схемы образованной фотоприемником , выходным диодом оптрона 2, диодом 5 и резисторами 3 и 6, определ етс  скважностью импульсов на выходе формировател  16 и равно

to

0

и, (C, -с,) +

к TV - t,

и,

fR(-C,)

( С,-С,),

где t - длительность импульсов на выходе формировател  16:;

Т , - длительность периода импульсов управл емого по частоте генератора 15;

Су - емкость датчика 4.

При достаточно большом коэффицие те передачи сумматора 14 через опре деленное число периодов колебаний генератора 15 напр жение на выходе сумматора 14 устанавливаетс  такой величины, что разность напр жений н входах близка к нулю, поэтому можно прин ть Uд U . Из выражений (1) и (2) частота импульсов управл 

мого генератора формуле

15 определ етс  по

При достаточно большом коэффициен- те передачи сумматора 14 через определенное число периодов колебаний генератора 15 напр жение на выходе сумматора 14 устанавливаетс  такой величины, что разность напр жений на входах близка к нулю, поэтому можно прин ть Uд U . Из выражений (1) и (2) частота импульсов управл е-

(3)

1

где F - - частота импульсов гене ратора 15.

В выражении (3) частота выходных мпульсов определ етс  отношением емкостей компенсирующего конденсатора 10 и датчика 4, а также стабильностью лительности импульса формировател 

16 и не зависит от изменений питающего напр жени  и условий внешней среды.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  преобразовани  перемещени  в частоту импульсов, содержащее два диода, три резистора, емкостный датчик, компенсиргующий конденсашине , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены генератор импульсов, опорный конденсатор, четвертый резистор, диодный оптрон и формирователь импульсов посто нной длительности, выход генератора импульсов подключен к катоду первого диода, Латоду выход

   тор, два фильтра низких частот, сумма- д ного диода диодного оптрона и аноду

   тор, генератор, управл емый напр жением , шину нулевого потенциала и выходную шину, анод первого диода подключен к первому выводу компенсирующего конденсатора и через последовательно соединенные первый резистор и первый фильтр низких частот - к неинвертирующему входу сумматора,первый вывод емкостного датчика через посвторого диода, катод которого подключен к первому выводу опорного конденсатора и первым выводам третьего и четвертого резисторов, вторые вы- 15 воды которых подключены к входам соответственно первого и второго фильтров

   диодного оптрона подключен к первому выводу емкостного датчика, выход сум- ледовательно соединенные второй 2о матора через последовательно соеди- тор и второй фильтр низких частот ненные генератор, управл емый напр же- подключен к инвертирующему входу сумматора , вторые выводы емкостного датнием , и формирователь импульсов посто нной длительности подключен к катоду входного диода диодного оптрона , 25 анод которого и второй вывод опорного конденсатора подключены к шине нулевого потенциала.

   чика и компенсирующего конденсатора подключены к шине нулевого потенциала , выход генератора, управл емого напр жением, подключен к выходной

   второго диода, катод которого подключен к первому выводу опорного конденсатора и первым выводам третьего и четвертого резисторов, вторые вы- воды которых подключены к входам соответственно первого и второго фильтров

   диодного оптрона подключен к первому выводу емкостного датчика, выход сум- матора через последовательно соеди- ненные генератор, управл емый напр же

   нием, и формирователь импульсов посдиодного оптрона подключен к первому выводу емкостного датчика, выход сум- 2о матора через последовательно соеди- ненные генератор, управл емый напр же-

   то нной длительности подключен к катоду входного диода диодного оптрона , 25 анод которого и второй вывод опорного конденсатора подключены к шине нулевого потенциала.