SU1673890A1

SU1673890A1 - Autogenerating transducer

Info

Publication number: SU1673890A1
Application number: SU884493888A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Иванович Краев; Василий Иванович Резуненко; Валерий Васильевич Солодовник; Светлана Михайлова Шеховцова
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1991-08-30

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и позвол ет повысить точность измерени механических усилий. При отсутствии измер емого усили , действующего на преобразователь 1 усилий, выполненный в виде двух ферромагнитных сердечников с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, автогенератор, содержащий усилитель 5 на транзисторе 6, T-образную RC-цепь 7, контурную 9 и разделительную 10 емкости, генерирует напр жение заданной амплитуды и частоты, снимаемое с выхода 12. При действии измер емого усили на сердечник с вторичной обмоткой 4 за счет изменени магнитной проницаемости сердечника происходит изменение коэффициента трансформаторной обратной св зи таким образом, что амплитуда выходного сигнала на выходе 12 автогенератора падает. При действии измер емого усили на сердечник без вторичной обмотки 4 напр жение на выходе 12 растет, причем изменение напр жени на выходе 12 пропорционально величине измер емого усили . Благодар наличию в усилителе 5 элементов регулировки - переменного конденсатора 8 и переменного резистора 11 - имеетс возможность регулировать чувствительность датчика и диапазон измер емых усилий. 3 ил.The invention relates to instrumentation engineering and makes it possible to increase the accuracy of measuring mechanical forces. In the absence of a measurable force acting on the force transducer 1, made in the form of two ferromagnetic cores with primary 3 and secondary 4 windings, an autogenerator containing an amplifier 5 on a transistor 6, a T-shaped RC circuit 7, a contour 9 and a separating 10 capacitance, generates a voltage of a given amplitude and frequency, taken from output 12. When the measured force acts on the core with the secondary winding 4, a change in the transformer feedback coefficient occurs due to a change in the core magnetic permeability in such a way that the amplitude of the output signal at the output 12 of the oscillator falls. When the measured force acts on the core without the secondary winding 4, the voltage at the output 12 increases, and the voltage change at the output 12 is proportional to the magnitude of the measured force. Due to the presence in the amplifier 5 of the adjustment elements - the variable capacitor 8 and the variable resistor 11 - it is possible to adjust the sensitivity of the sensor and the range of measured forces. 3 il.

Description

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использованно, например при измерении усилий нажати контактов, пружин и других элементов при испытани х различных электрических аппа- ратов.The invention relates to instrument making and can be used, for example, when measuring the force of pressing contacts, springs and other elements when testing various electric devices.

Цель изобретени - повышение точности за счет уменьшени гистерезиса и получени линейной зависимости преобразовани усили в электрический сигнал. The purpose of the invention is to improve the accuracy by reducing the hysteresis and obtaining a linear dependence of the conversion of the force into an electrical signal.

На фиг.1 представлена электрическа схема автогенераторного датчика усилий; на фиг. 2 - преобразователь усилий в электрический сигнал; на фиг. 3 - график зависимости преобразовани усили в электрический сигнал.Figure 1 shows the electrical circuit of the autogenerator force sensor; in fig. 2 - force transducer into an electrical signal; in fig. 3 is a plot of force conversion to an electrical signal.

Автогенераторный, датчик усилий содержит преобразователь 1 усилий в электрический сигнал в виде двух ферромагнитных сердечников 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками и измерительную схему в виде автогенератора, содержащего усилитель 5 на транзисторе 6, Т-образную С-цепь 7, конденсатор 8 в которой переменный , контурную 9 и разделительную 10 ем- кости. В эмиттерную цепь транзистора 5 включен переменный резистор 11. Выходной сигнал, величина которого пропорциональна измер емому усилию снимаетс с выхода 12 усилител 4,Self-oscillating, force sensor contains converter 1 of efforts into electric signal in the form of two ferromagnetic cores 2 with primary 3 and secondary 4 windings and measuring circuit in the form of self-generator containing amplifier 5 on transistor 6, T-shaped C-circuit 7, capacitor 8 in which variable, contour 9 and separating 10 capacity. A variable resistor 11 is connected to the emitter circuit of transistor 5. An output signal whose magnitude is proportional to the measured force is removed from output 12 of amplifier 4,

Первична 3 обмотка преобразовател 1 усилий и подключенна параллельно ей контурна емкость 9 через разделительную емкость 10 соединена с выходом усилител 5, т.е. с эмиттером транзистора 6. Вторич- на 4 обмотка через Т-образную RC- цепь 7 подключена к входу усилител 5 (точка А), т.е. к базе транзистора 6.The primary 3 winding of the transducer 1 of the forces and the parallel capacitance 9 connected in parallel with it through the separation capacitor 10 is connected to the output of the amplifier 5, i.e. with the emitter of transistor 6. The secondary winding 4 through a T-shaped RC circuit 7 is connected to the input of amplifier 5 (point A), i.e. to the base of the transistor 6.

Первична 3 обмотка преобразовател 1 усилий охватывает оба сердечника 2 и имеет несколько дополнительных витков 13 на одном или на обоих сердечниках 2, причем сами сердечники 2 - могут быть расположены относительно друг друга в любом положении или на рассто нии друг от друга . Параметры усилител 5 выбраны таким образом, что за счет трансформаторной обратной св зи выполн ютс услови самовозбуждени .The primary 3 winding of the transducer 1 covers both cores 2 and has several additional turns 13 on one or both cores 2, and the cores 2 themselves can be located relative to each other in any position or distance from each other. The parameters of the amplifier 5 are selected in such a way that self-excitation conditions are fulfilled due to transformer feedback.

Подключение вторичной 4 обмотки преобразовател 1 усилий через Т-образную RC-цепь 7f котора , кроме того, выполн ет роль отрицательного сопротивлени и наличие переменного конденсатора 8 позвол ет регулировать чувствительность датчика, а наличие переменного резистора 11 позвол ет регулировать диапазон преобразовани усилий в электрический сигнал по амплитуде.Connecting the secondary winding 4 of the converter 1 through the T-shaped RC circuit 7f which, moreover, plays the role of negative resistance and the presence of a variable capacitor 8 allows you to adjust the sensitivity of the sensor, and the presence of a variable resistor 11 allows you to adjust the range of conversion of forces into an electrical signal in amplitude.

Автогенераторный датчик усилий работает следующим образом.Self-generator force sensor works as follows.

В исходном состо нии усилитель 5 на транзисторе 6 генерирует напр жение заданной амплитуды и частоты. В зависимости от условий использовани датчика, требований к чувствительности, вида характеристики преобразовани усилий в электрический сигнал, возможны следующие варианты его работы.In the initial state, the amplifier 5 on the transistor 6 generates a voltage of a given amplitude and frequency. Depending on the conditions of use of the sensor, the requirements for sensitivity, the type of characteristic conversion of forces into an electrical signal, the following options for its operation are possible.

При этом подразумеваетс , что первична обмотка 3 преобразовател 1 усилий охватывает не менее двух ферромагнитных сердечников 2 и кроме того, может иметь несколько дополнительных витков 13 на одном из них или обоих, а сами ферромагнитные сердечники 2 могут быть расположены относительно друг друга в любом положении или на рассто нии друг от друга.This implies that the primary winding 3 of the transducer 1 of effort covers at least two ferromagnetic cores 2 and, in addition, may have several additional turns 13 on one of them or both, and the ferromagnetic cores 2 themselves may be located relative to each other in any position or away from each other.

Если преобразуемое в электрический сигнал усилие прикладываетс к ферромагнитному сердечнику 2, на котором расположена вторична обмотка 4, то за счет изменени магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника происходит изменение коэффициента трансформаторной обратной св зи таким образом, что амплитуда выходного сигнала на выходе 12 падает(фиг.Зв).If a force converted into an electrical signal is applied to the ferromagnetic core 2, on which secondary winding 4 is located, then due to the change in the magnetic permeability of the ferromagnetic core, the transformer feedback coefficient changes so that the output signal amplitude at the output 12 drops (Fig. .

Если преобразуемое в электрический сигнал усилие прикладываетс к ферромагнитному сердечнику 2, на котором нет вторичной обмотки 4, то в результате изменени магнитной проницаемости в этом сердечнике, происходит изменение коэффициента трансформаторной обратной св зи таким образом, что амплитуда выходного сигнала на выходе 12 растет (фиг. За). Практически линейна зависимость преобразовани в этом случае объ сн етс наличием дополнительных витков 13 вокруг этого сердечника первичной обмотки 3 преобразовател 1 усилий.If a force converted into an electrical signal is applied to the ferromagnetic core 2, which has no secondary winding 4, then as a result of a change in magnetic permeability in this core, the transformer feedback coefficient changes so that the output signal amplitude at output 12 increases (Fig. Behind). The almost linear transformation dependence in this case is explained by the presence of additional turns 13 around this core of the primary winding 3 of the force transducer 1.

Если необходимо получить более высокую чувствительность преобразовани усили в электрический сигнал, вторична обмотка 4 преобразовател 1 усилий организуетс следующим образом. На каждом из ферромагнитных сердечников 2 располагаетс вторична обмотка 4, причем количество витков вторичной обмотки на одном из сердечников на 1-2 больше. Обмотки включаютс последовательно- встречно, а характер преобразовани усили в выходной электрический сигнал аналогичен рассмотренному в двух предыдущих случа х: при приложении усили на ферромагнитный сердечн ик, где большее число витков вторичной обмотки убывающий, а при приложении усили к ферромагнитному сердечнику, где меньшее количество витков вторичной обмотки - возрастающий.If it is necessary to obtain a higher sensitivity for converting the force into an electrical signal, the secondary winding 4 of the force converter 1 is organized as follows. On each of the ferromagnetic cores 2 there is a secondary winding 4, and the number of turns of the secondary winding on one of the cores is 1-2 more. The windings are included in series-counter, and the nature of the conversion of the force into the output electrical signal is similar to that considered in the two previous cases: when a force is applied to a ferromagnetic core, where a greater number of turns of the secondary winding decreases, and when a force is applied to a ferromagnetic core, where fewer turns secondary winding - increasing.

При этом, благодар наличию в усилителе 5 на транзисторе 6 элементов регулировси-переменного конденсатора 8, переменного резистора 11 имеетс возможность в широких пределах регулировать чувствительность датчика усилий , диапазон преобразуемых усилий, использовать его как дифференциальный датчик, поскольку ферромагнитные сердечники могут быть расположены в любом положении относительно друг друга и наAt the same time, due to the presence in the amplifier 5 of the transistor 6 of the variable-variable capacitor 8 elements, the variable resistor 11, it is possible to widely adjust the sensitivity of the force sensor, the range of convertible forces, to use it as a differential sensor, since ferromagnetic cores can be located in any position relative to each other and on

рассто нии друг от друга.distance from each other.

Claims

Invention Formula

A self-generated force sensor containing a force converter, made in the form of two ferromagnetic cores with primary and secondary windings, and a measuring circuit, characterized in that, in order to increase

accuracy by reducing the hysteresis and obtaining a linear dependence of the conversion of the force into an electrical signal, the primary winding grabbing both ferromagnetic cores has additional turns on both or one core, and the measuring circuit is made in the form of an autogenerator containing an amplifier on a transistor. A T-shaped C-circuit, a contour and a separation capacitance, the primary winding of the force transducer and the capacitance connected in parallel to it are connected via a separation capacitance to the collector of the transistor, and the secondary winding is connected to the base of the transistor via a T-shaped RC circuit.

0.5 W 1.5 2.0 2.5 & 3.5 F, K

Figz