Precyzyjny miernik przemieszczenia. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Projektant radioamatorów

 Komentarze do artykułu

Jednym z obiecujących sposobów tworzenia precyzyjnych urządzeń kontrolujących przemieszczenie jest zastosowanie przetworników indukcyjnych z cyfrowym odczytem wyniku pomiaru. Znane indukcyjne mierniki przemieszczeń liniowych, w których w celu zwiększenia czułości stosuje się fazoczuły detektor tranzystorowy. Przetworniki takie mają podwyższony współczynnik transmisji tylko w pobliżu punktu równowagi mostka pomiarowego, aw pozostałej części przedziału pomiarowego są porównywalne pod względem czułości z tradycyjnymi urządzeniami.

Opisano urządzenia kontrolujące przemieszczenie, w których uzwojenia czujnika zawarte są w mostku pomiarowym z rezystorami balastowymi. Takie urządzenia bez precyzyjnego dostrojenia i optymalizacji trybu pracy nie zapewniają wysokiej dokładności i stabilności wyników pomiarów. Znane są również przekształtniki indukcyjne częstotliwości z uzwojeniami włączonymi w obwód oscylacyjny generatora wysokiej częstotliwości. Częstotliwość sygnału wyjściowego takich przetworników jest proporcjonalna do mierzonego przemieszczenia. Takie urządzenia również nie mają zalet czułości w porównaniu z innymi.

W Instytucie Mechaniki Geotechnicznej Akademii Nauk Ukraińskiej SRR opracowano i zbadano prosty indukcyjny miernik przemieszczenia, który zapewnia wysoką czułość, dokładność i stabilność wyników pomiarów przy zmianie parametrów jego elementów. Indukcyjny miernik przemieszczenia (patrz schemat na rys. 1). zawiera przetwornicę z uzwojeniami różnicowymi L1, L2, detektor diod pierścieniowych VD3-VD6, wskaźnik wyjściowy P1, prostokątny generator napięcia oparty na tranzystorach VT1, VT2 i transformatorze T1.

Równoległe obwody szeregowo połączonych uzwojeń różnicowych L1, L2, czujnika indukcyjnego oraz kondensatorów C1, C2 mostka pomiarowego wchodzą w obwód dodatniego sprzężenia zwrotnego generatora. Takie włączenie automatycznie zapewnia pracę przetwornika przemieszczenia w trybie rezonansowym, to znaczy, gdy rezystancja indukcyjna jest kompensowana rezystancją pojemnościową, a rezystancja całkowita każdego obwodu jest praktycznie równa rezystancji czynnej uzwojeń. Prąd przemienny przepływa przez mostek pomiarowy, który ma kształt zbliżony do sinusoidy, ponieważ współczynnik jakości obwodu jest bardzo wysoki. Ze względu na obecność diod VD1, VD2 prąd obwodu przepływa bezpośrednio przez złącze emiterowe tranzystora generatora otwartego w odpowiednim półokresie. Drugi tranzystor jest w tym czasie zamknięty.

Generator impulsów prostokątnych pracuje praktycznie bez obciążenia, dlatego po uruchomieniu prąd w obwodzie, począwszy od pierwszego cyklu, osiąga stałą wartość. Tranzystory pracują bez polaryzacji, co zapewnia ich przełączenie w momencie, gdy prąd pętli „przekroczy zero”, czyli przekształtnik pracuje w trybie rezonansowym, w którym czułość miernika przemieszczenia jest maksymalna.

Na ryc. 2 przedstawia schematycznie konstrukcję samego czujnika licznika. Cewki L1 i L2 są umieszczone na dwóch elementach w kształcie litery W 2 obwodu magnetycznego zainstalowanych ze szczeliną. W szczelinie między elementami znajduje się zwora 1 wykonana w postaci płyty z materiału ferromagnetycznego, która jest mechanicznie połączona za pomocą wahacza 3 z ruchomym ogniwem mechanizmu sterowanego.

Aby określić rodzaj wyrażenia matematycznego określającego prąd wyjściowy przetwornika In, przeprowadzono niezbędne badania teoretyczne, w wyniku których uzyskano następujący uproszczony wzór:

In=(0,9Um/ХL+R) * (AwLo/(V(AwLo)2+r2)
gdzie Um jest wartością amplitudy napięcia zasilania,
XL to rezystancja indukcyjna jednej cewki przetwornika, R to rezystancja mikroamperomierza P1;
A=dh/h - stosunek przemieszczenia twornika do szczeliny między zworą a biegunem obwodu magnetycznego w położeniu początkowym (patrz rys. 2).
L( ) - indukcyjność jednej cewki w położeniu środkowym twornika, r - rezystancja czynna jednej cewki (r1=r2);
w jest częstotliwością kątową generatora.

Badania eksperymentalne przetwornika potwierdziły słuszność otrzymanego wyrażenia. W celu sprawdzenia właściwości użytkowych i technicznych indukcyjnościomierza przemieszczenia przeprowadzono badania laboratoryjne kilku próbek prototypowych w zespole mikrobarometru pomiarowego. Ustalono, że niezawodny rozruch i stabilna praca generatora są zapewnione przy napięciu zasilania 0,3 V lub większym w temperaturach od -5 do +50°C. Działanie miernika w niższych temperaturach nie było testowane.

Głównymi czynnikami destabilizującymi pracę przekształtnika są zmiany napięcia zasilania i temperatury. Dlatego konwerter powinien być zasilany ze stabilizatora napięcia. Błąd temperaturowy urządzenia w zakresie +5...40°C nie przekracza 5% na każde 10°C oraz nie występuje przesunięcie punktu zerowego, co jest szczególnie istotne przy zastosowaniu przetwornika do wskazania niezgodności w kompensacji systemy pomiarowe.

Czułość miernika zmienia się nieznacznie, gdy pojemność kondensatorów mostka pomiarowego zmienia się w zakresie od 0,01 do 0,18 μF (rys. 3). W takim przypadku częstotliwość rezonansowa jest ustawiana automatycznie, określona przez parametry obwodów szeregowych LC. Zmiana indukcyjności każdego z uzwojeń wywołana ruchem zwory w szczelinie roboczej nie przekracza 10% wartości nominalnej. Ponieważ przesunięcie zwory z położenia neutralnego powoduje wzrost indukcyjności jednego z uzwojeń i spadek indukcyjności drugiego o tę samą wartość, częstotliwość rezonansowa pozostaje praktycznie niezmieniona. Bardzo mało zależy od napięcia zasilania. Wyniki badań eksperymentalnych pokazują, że przy zmianie napięcia zasilania o 33% dryft częstotliwości nie przekracza 0,25%.

Opisany miernik różni się od znanych prostotą urządzenia, oszczędnością, wysokimi właściwościami metrologicznymi i jest z powodzeniem stosowany w precyzyjnych mikrobarometrach produkowanych przez ryską fabrykę doświadczalną "Gidrometpribor". Może być stosowany do precyzyjnych pomiarów przemieszczeń w innych dziedzinach techniki.

Główne cechy techniczne:

• Interwał roboczy ruchu, mm +-0,5
• Rozdzielczość, mm, nie gorsza ......... 1E10-7
• Błąd temperaturowy, mm/°С 3Е10-3
• Pobór mocy, W. . . 7E10-3

Transformator generatora T1 jest nawinięty na obwód magnetyczny Sh4x4 wykonany z ferrytu 2000NM i zawiera trzy uzwojenia po 100 zwojów drutu PEV-1 0,12. Cewki L1, L2 czujnika składają się z 500 zwojów drutu PEV-1 0,12 każda. Obwód magnetyczny czujnika to dwa bloki Ш4х4 wykonane z ferrytu 2000NM. Wskaźnik P1 to mikroamperomierz M4205 z całkowitym prądem odchylania strzałki 30 μA i zerem w środku skali.

Obie części obwodu magnetycznego czujnika wraz z cewkami mocowane są do podstawy za pomocą specjalnych uchwytów ze śrubami, które umożliwiają zmianę wielkości szczeliny powietrznej. Jest instalowany za pomocą kalibrowanych płytek. Zwora czujnika wykonana jest z permaloju i ma przekrój 5x0,3 mm.

W konwerterze można zastosować prawie dowolne tranzystory i diody małej mocy. Jednak zastosowanie urządzeń krzemowych wiąże się ze wzrostem spadku napięcia na złączach p-n, co wymaga wzrostu napięcia zasilającego.

Z oznaczeniami i rodzajami pierwiastków. pokazano na schemacie na ryc. 1 miernik pobiera prąd około 5 mA, a jego czułość przy szczelinie powietrznej 2h=1 mm w obwodzie magnetycznym czujnika i rezystancji mikroamperomierza 0,5 kΩ wynosi 3,5 μA/μm, czyli prawie dziesięciokrotnie więcej niż czułość znanych czujników w równoważnych warunkach początkowych i spełnia wymagania dotyczące precyzyjnych pomiarów ruchu ruchomych elementów przyrządów barometrycznych.

Przy stosowaniu opisywanego urządzenia w kompensacyjnych układach pomiarowych nie jest wymagana stabilizacja napięcia zasilającego.

literatura

1. Radio nr 5, 1986

Publikacja: N. Bolszakow, rf.atnn.ru

Zobacz inne artykuły Sekcja Projektant radioamatorów.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Inteligentne okno z krótkim czasem przyciemniania 14.08.2017 Naukowcy ze Stanford University opracowali „inteligentne” szkło, które zmienia swoją przezroczystość w mniej niż 3 minuty. To odróżnia go od konkurentów, którzy spędzają na nim ponad 20 minut. Jednocześnie nowe inteligentne okno jest tańsze i może przełączać się ponad 5 razy bez utraty jakości. Ten rozwój opiera się na szklanych płytkach pokrytych cienką warstwą tlenku indu i cyny i obramowanych płynną mieszaniną miedzi i innego metalu (ołowiu lub srebra). Gdy akumulator jest naładowany, mieszanina metali rozprowadza się po powierzchni szkła, blokując dostęp do 000% światła z otoczenia (możesz dostosować liczbę zgodnie z potrzebami). W takim przypadku szkło bardzo szybko staje się ponownie przezroczyste; około 80% światła przejdzie przez nią. Szkło „inteligentne” można zastosować np. w domach – w celu obniżenia kosztów energii. To inteligentne szkło, zdaniem naukowców, wciąż wymaga ulepszenia: na przykład konieczne jest wyprodukowanie większych okien, które można wprowadzić na rynek.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ ściana słoneczna

▪ Dlaczego mężczyźni nie lubią chodzić do lekarzy

▪ Mikrofale na leki

▪ Laptop dla pracowników zdalnych Asus ExpertBook P5440FA

▪ Odporny na kurz i wodę smartfon LG Optimus GJ

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Notatki z wykładów, ściągawki. Wybór artykułu

▪ artykuł Sidneya Sheldona. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Jaka zasada, wyprowadzona przez Leonarda, przestrzega pni i gałęzi drzew? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Personel gabinetów ginekologicznych. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Symulator dźwięku altowego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Strumień śpiewu. eksperyment fizyczny

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024