SU803602A1

SU803602A1 - Device for measuring motions

Info

Publication number: SU803602A1
Application number: SU772458800A
Authority: SU
Inventors: Н.Х. Асанов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3395
Priority date: 1977-03-04
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1983-01-23

Description

Изобретение относитс к области из .мерени перемещений и может быть использовано в системах контрол и регулировани в качестве преофазовател неэлектрических величин положени объекта в электрические сигналы. Известны устройства дл измерени перемещений, содержащие емкостный дифференциальный датчик и операционный усилитель 1J . Недостатком известных устройств в л етс наличие погрешности измерени , вызванной воздействием факторов внешней среды. Наиболее близким по технической сущности к изьфетению вл етс устройство дл измерени перемещений, содержащее генератор разнопол рных импульсов , выполненный на операционном усилителе, дифференциальный преобразователь и даа электронных ключа . Недостатком этого устройства вл етс низка точность измерений, : вы ванна дестабилизирующим вли нием элементов устройства. Цель изобретени - повыщение точности измерени . Это достигаетс тем, что устройство снабжено инвертором, вход которого соединен с выходом операционного усилител и с управл ющим входом первого ключа, а выход подключен к управл ющему восоду второтч ключа, ключи noftключены параллельно плечам дифференциального преобразовател , один из выходов которого соединен с инвертирующим входом операционного усилител , а другой с общим проводом; На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит конденсаторы 1 и 2 дифференциального преобразовател , операхшонный усилитель 3, потенциометр 4, включенный на выходе операцив онного усилител 3, первый клю 5, вто рой ключ 6, инвертор 7, сглаживающийThe invention relates to the field of displacement and can be used in control and regulation systems as a pre-phaser of non-electric values of an object's position into electrical signals. Devices for measuring displacements are known, which include a capacitive differential sensor and an operational amplifier 1J. A disadvantage of the known devices is the presence of measurement error caused by exposure to environmental factors. The closest to the technical essence of the extraction is a device for measuring displacements, which contains a generator of opposite-polarity pulses, made on an operational amplifier, a differential transducer, and an electronic switch. A disadvantage of this device is the low accuracy of the measurements: you are the destabilizing effect of the elements of the device. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy. This is achieved by the fact that the device is equipped with an inverter, whose input is connected to the output of the operational amplifier and to the control input of the first key, and the output is connected to the control clock of the second-second key, the keys noft are connected in parallel with the shoulders of the differential converter, one of the outputs of which is connected to the inverting input of the operating amplifier, and the other with a common wire; The drawing shows the block diagram of the device. The device contains capacitors 1 and 2 of a differential converter, an opera- tion amplifier 3, a potentiometer 4 connected at the output of an operational amplifier 3, a first key 5, a second switch 6, an inverter 7, a smoothing

фильтр 8, подключенный к выходу операционного усилител 3 и резистор 9 обрной св зи, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усйлгггел 3.the filter 8 connected to the output of the operational amplifier 3 and the resistor 9 of the primary connection connected between the output and the inverting input of the operating usbgl 3.

Устройсгео работает следующим образом .The device operates as follows.

В момент времени, когда на выходе операционного усилител 3 положительное напр жение, ключ 5 закрыт, а ключ 6 открыт отрицательным напр жением инвертора 7, т. е. обкладки конденсатора 2. закорочены.В качестве электронных ключей могут быть применены полные Триоды проводимости канала, сток - исток которых упрдвллетс потекииалом затвора или оптронные с оптической разв зкой цепи управлени ).At the moment when the output voltage of the operational amplifier 3 is positive, the key 5 is closed and the key 6 is open by the negative voltage of the inverter 7, i.e. the capacitor plates 2 are shorted. As electronic keys, full channel conduction triodes can be used drain - the source of which is uplvlleets by the gate and the optical or optocouplers with an optical isolation control circuit).

Напр жение на инвертнрукшем входе операционного усилител 3 стремитс к потенциалу выходного напр жени операционного усилител 3 с посто нной времени, определ емой емкостью конденсатора 1 и величиной резистора 9 обратной св зи, и когда оно становитс равным напр жению на неинвертируюшем входе операционного усилител 3, величина которого задаетс потенциометром 4, выходное напр жение операционного усилител 3 скачком мен етс на от рипетельное. При этом ключ 5 открываес отрицательным напр женим с выхода операционного усилител 3, закорачива обкладки конденсатора 1 и разр жа его до нул , а ключ 6 закрываетс попожите ьньм напр жением с инвертора 7. Конденсатор 2 начинает зар жатьс д отрицательного потенциала на выходе операционного усилител 3 с посто нной времени, определ емой величиной емкост этого конденсатора и величиной резистора 9 обратной св зи.The voltage on the inverted input of the operational amplifier 3 tends to the potential of the output voltage of the operational amplifier 3 with a constant time determined by the capacitance of the capacitor 1 and the value of the feedback resistor 9, and when it becomes equal to the voltage on the non-inverted input of the operational amplifier 3, the value which is set by potentiometer 4, the output voltage of opamp 3 is abruptly varied. In this case, the key 5 is opened by the negative voltage from the output of the operational amplifier 3, shorting the plates of the capacitor 1 and discharges it to zero, and the key 6 is closed with the same voltage from the inverter 7. The capacitor 2 begins to charge the negative potential at the output of the operational amplifier 3 with a constant time determined by the magnitude of the capacitance of this capacitor and the magnitude of the resistor 9 feedback.

Когда отрицательное напр жение на конденсаторе 2 равно и на инвертирующем входе усилител 3 становитс ревным напр жению на неинвертирукшем . входе, выхошюе напр жение вновь скачком мен ет знак-в становитс положительным . Ключ 5 за10зываетс , ключ 6 открываетс , шунтнрун конденЬатор 2When the negative voltage on the capacitor 2 is equal and on the inverting input of the amplifier 3 becomes a jealous voltage on the non-inverted. the input, the outgoing voltage again abruptly changes the sign-in becomes positive. Key 5 closes, key 6 opens, shuntnrun condenser 2

к разр жа его до нулевого потенциала . Напр жение на конденсаторе 1 вновь возрастает, стрем сь к потенциалу напр жени на выходе операшюнного усилител 3.To discharge it to zero potential. The voltage on the capacitor 1 rises again, tending to the potential of the voltage at the output of the operative amplifier 3.

Описанные процессы повтор ютс , присходит генераци разнопол рных импутгьсов .The described processes are repeated, generation of opposite polarities occurs.

При этом, длительность положительных KN-inynbcoB пропорциональна величине емкости конденсатора 1, а длительность отрицЕггельных импульсов - величине емкости конденсатора 2.At the same time, the duration of positive KN-inynbcoB is proportional to the capacitance value of capacitor 1, and the duration of negative plimate pulses - to the capacitance value of capacitor 2.

Выходное напр жение, снимаемое с фильтра 8 и вл ющеес посто нной составл ющей периодической последовательности разнопол рных импульсов, пропорционально угловому или линейному перемещению подвижного электрода дифференциального емкостного датчика. При посто нстве амплитуд положительны и отрицательных импульсов, что можно обеспечить, применив на . выходе генератора двухпол рные напр жени на стайигагронах, пропорциональное увеличение или уменьшение длительностей попожительньк и отгрицаггельных импульсов, вызванное изменением сопротивлени офатной св зи или емкостей датчика при изменении условий окружающей среды, погрешностей в измерение не вносит. Благодар этому повышаетс точность измерени перемещений.The output voltage taken from the filter 8 and constituting a constant component of a periodic sequence of different polarity pulses is proportional to the angular or linear movement of the moving electrode of the differential capacitive sensor. When the amplitudes are constant, positive and negative pulses can be achieved by applying to. The output of the generator is bipolar voltages on the styigagon, a proportional increase or decrease in the durations of positive and negative pulses caused by a change in the resistance of the contact connection or the capacitance of the sensor when the environmental conditions change, does not introduce errors into the measurement. This increases the accuracy of movement measurements.

Claims

1. US patent number 3729991, class. 73-136 A, 1973.

2. USSR Author's Certificate for Application No. 2166569/28,

cl. GOI B, 1975 (prototype).