SU894771A1

SU894771A1 - Трансформаторный преобразователь линейных перемещений

Info

Publication number: SU894771A1
Application number: SU802904429A
Authority: SU
Inventors: Николай Евгеньевич Конюхов; Александр Александрович Курицкий
Original assignee: Куйбышевский авиационный институт
Priority date: 1980-04-04
Filing date: 1980-04-04
Publication date: 1981-12-30

Description

Изобретение относится к информаци онно-измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и регулирования и в автоматизированных комплексах обработки информации с применением ЭВМ. ⁵

Известен трансформаторный преобразователь малых линейных перемещений,' представляющий из себя датчик перемещений и состоящий из магнитопровода, выполненного в виде трех полых цилиндров и двух крышек-оснований, обмотки возбуждения, состоящей иэ двух секций, соединенных последовательно и встречно, и измерительной обмотки [1].

Недостатками преобразователя являются невысокая точность и ограниченные функциональные возможности.

Известен трансформаторный преобра- _мзователь линейных перемещений, содержащий датчик перемещений, выполненный в виде магнитопровода иэ трех полых цилиндров и двух оснований, об2 мотки возбуждения, состоящей из двух секций, соединенных последовательно и встречно, измерительной обмотки и стабилизатора выходной характеристики , который выполнен в виде последовательно соединенных с измерительной обмоткой сопротивления нагрузки и магниторезистора, расположенного в воздушном зазоре магнитопровода [2] .

Недостатками преобразователя являются его невысокая точность и ограниченная область применения.

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий датчик перемещений, выполненный в виде магнитопровода из трех полых· цилиндров и двух оснований, обмотки возбуждения, состоящей из двух секций, соединенных последовательно й встречно, и измерительной обмотки, охватывающей два внутренних цилиндра и закрепленной на входном штоке, введены управляемый по частоте генератор, стабилизатор тока, три вы- 5 прямителя, два сглаживающих фильтра и дифференциальный усилитель, выход управляемого по частоте генерато· ра соединен с выходом преобразователя, через стабилизатор тока - с ю обмоткой возбуждения и непосредственно - с первым выпрямителем, выход которого соединен с первым сглаживающим фильтром и прямым входом дифференциального усилителя, инвертирующий вход is которого соединен со вторым сглаживающим фильтром и через второй выпрямитель с измерительной обмоткой, выход дифференциального усилителя соединен через третий выпрямитель со ₂₀входом управляемого по частоте генератора.

На чертеже изображена схема трансформаторного преобразователя линейных перемещений. ₂₅

Предлагаемый преобразователь содержит датчик 1 перемещений с магнитопроводом из трех полых цилиндров 2 и 3 и двух оснований 4, обмоткой 5 возбуждения, измерительной обмоткой 6 и вход-^₀ным штоком 7, управляемый по частоте генератор 8, стабилизатор 9 тока, выпрямители 10-12j сглаживающие фильтры 1 3 и 1 4 и дифференциальный усилитель 15. ₃

Для обеспечения работоспособности устройства необходимо, чтобы в начальном положении штока 7(входное перемещение х = С) напряжение на выходе выпрямителя 11 равнялось напряжению на .

. 4 выходе выпрямителя 10♦ Это достигается выбором соответствующего числа витков измерительной обмотки 6, ее смещением относительно нейтрального положения и регулировкой входного напряжения выпрямителя 10. ⁴

Преобразователь работает следующим образом.

При равенстве выходных напряжений выпрямителей 10 и 11 выходное напряжение усилителя 15 равно нулю и пе- ί риод колебаний выходного напряжения генератора 8 соответствует начальной точке отсчета при измерении переме щений .

Перемещение штока 7 вызывает изме- 55 нение амплитуды выходного напряжения измерительной обмотки 6 относительно опорного напряжения на выходе выпрями теля 10. Разностный сигнал, усиленный усилителем 15, воздействует на генератор 8 и изменяет его частоту так, что восстанавливает амплитуду выходного напряжения измерительной обмотки 5 до первого начального значения, определяемого величиной опорного напряжения.

Таким образом, при перемещении што^ ка 7 напряжение на измерительной обмотке 6 автоматически поддерживается приблизительно равным (с точностью, определяемой коэффициентом усиления усилителя 15) опорному, что достигается поредством изменения частоты тока возбуждения. При этом период генерируемых колебаний тока возбуждения связан с величиной перемещения соотношением

где Т - период колебаний тока возбуж>. дения (напряжения генератора при перемещении штока 7)·, Т_о- период колебаний тока.возбуждения в начальной точке отсчета (х = 0)’,

S - крутизна преобразователя датперемещенной, чика

Е_о~ выходное напряжение датчика перемещений в начальной точке отсчета (х « 0).

В процессе измерения перемещений амплитуда выходного напряжения преобразователя остается постоянной, что практически устраняет влияние характеристик выпрямителей на точность измерений. Использование на выходе выпрямителей 10 и 11 сглаживающих фильтров 13 и 14 позволяет устранить влияние фазовых сдвигов, возникающих в датчике 1 перемещений при изменении чатоты тока возбуждения на точность измерений. Выпрямитель 12 на выходе усилителя 15 обеспечивает устойчивую работу преоб разователя.

Выполнение трансформаторного преобразователя линейных перемещений как устройства для преобразования перемещения в период гармонического колеба ния позволяет повысить точность измерения перемещений и расширяет область применения предлагаемого преобразователя.

Claims

встречно, и измерительной обмотки, охватывающей два внутренних цилиндра и закрепленной на входном штоке, введены управл емый по частоте генератор , стабилизатор тока, три выпр мител , два сглаживающих фильтра и дифференциальный усилитель, выход управл емого по частоте генератора соединен с выходом преобразовател , через стабилизатор тока - с обмоткой возбуждени и непосредственно - с первым выпр мителем, выход которого соединен с первым сглаживающим фильтром и пр мым входом дифференциального усилител , инвертирующий вход которого соединен со вторым сглаживающим фильтром и через второй выпр митель с измерительной обмоткой, выход дифференциального усилител соединен через третий выпр митель со входом управл емого по частоте генератора . На чертеже изображена схема трансформаторного преобразовател линейных перемещений. Предлагаемый преобразователь содер жит датчик 1 перемещений с магнитопро водом из трех полых цилиндров 2 и 3 и двух оснований U, обмоткой 5 возбуж дени , измерительной обмоткой 6 и вхо ным штоком 7i управл емый по генератор 8, стабилизатор 9 тока, выпр мители 10-12 j сглаживающие фильтры 1 3 и 1 4 и дифференциальный усилитель 15. Дл обеспечени работоспособности устройства необходимо, чтобы в началь ном положении штока7(входное перемеще ние X С) напр жение на выходе выпр мител 11 равн лось напр жению на выходе выпр мител 10. Это достигае.тс выбсЗром соответствующего числа витков измерительной обмотки 6, ее смещением относительно нейтрального положени и регулировкой входного напр жени выпр мител 10. Преобразователь работает следующим образом. При равенстве выходных напр жений выпр мителей 10 и 11 выходное напр жение усилител 15 равно нулю и период колебаний выходного напр жени генератора 8 Т соответствует начал ной точке отсчетапри измерении перем щений. Перемещение штока 7 вызывает изме нение амплитуды выходного напр жени измерительной обмотки 6 относительно опорного напр жени на выходе выпр м тел 10. Разностный сигнал, усиленный усилителем 15, воздействует на генератор 8 и измен ет его частоту так, что восстанавливает амплитуду выходного напр жени измерительной обмотки 5 о первого начального значени , опреде емого величиной опорного напр жени . Таким образом, при перемещении ка 7 напр жение на измерительной обмотке 6 автоматически поддерживаетс приблизительно равным (с точностью, определ емой коэффициентом усилени усилител 15) опорному, что достигаетс поредством изменени частоты тока возбуждени . При этом период генерируемых 1 олебаний тока возбуждени св зан с еличиной перемещени соотношением Т - Т + -I°i- X о 9F где Т - период колебаний тока возбуждени (напр жени генератора 3 при перемещении штока 7), период колебаний тока.возбуждени в начальной точке отсчета (х 0), крутизна преобразовател датчика 1 перемещений, выходное напр жение датчика 1 перемещений в начальной точке отсчета (х 0). В процессе измерени перемещений амплитуда выходного напр жени преобразовател остаетс посто нной, что практически устран ет вли ние характеристик выпр мителей на точность измерений . Использование на выходе выпр мителей 10 и 11 сглаживающих фильтров 13 и 1 позвол ет устранить вли ние фазовых сдвигов, возникающих датчике 1 перемещений при изменении чатоты тока возбуждени на точность измерений. Выпр митель 12 на выходе усилител 15 обеспечивает устойчивую работу преобразовател . Выполнение трансформаторного преобразовател линейных перемещений как устройства дл преобразовани перемещени в период гармонического колебани позвол ет повысить точность измерени перемещений и расшир ет область применени предлагаемого преобразовател . Формула изобретени Трансформаторный преобразователь инейных перемещений, содержащий перемещении, выполненный в виде магнитопровода из трех полых цилиндров и двух оснований, обмотки возбуждени , состо щей из двух секций, соединенных последовательно и встречно, и измерительной обмотки, охватывающей два внутренних цилиндра и закрепленной на входном штоке, отличающ и и с тем, что, с целью повышени точности и расширени области применени преобразовател , в него введены управл емый по частоте генератор, стабилизатор тока, три выпр мител , два сглаживающих фильтра и дифференциальный усилитель, выход управл емого по частоте генератора соединен с выходом преобразовател , через стабилизатор тока - с обмоткой возбуждени и непосредственно - с первым выпр мителем-, выход которого соединен с первым сглаживающим фильтром и пр мым входом дифференциального усилител , инвертирую (ций вход которого соединен со вторым сглаживающим фильтром и через второй выпр митель с измерительной обмоткой, выход дифференциального усилител соединен через третий выпр митель со входом управл емого по частоте генератора Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР NT 220773, кл. G 08 С 9/04, 1966.
2.Авторское свидетельство СССР V , кл. G 0€ С 9/Oit, 1972 (прототип ) .

.At2 .

1Xis