Датчики перемещений

Датчики перемещений преобразуют линейные или угловые перемещения в сигнал, удобный для использования в схемах контроля и управления. Ёмкостный преобразователь перемещений изображен на рис.10.2.

Перемещение Х измеряется с помощью емкостей C₁ и C₂, имеющими общий подвижной элемент ПЭ, механически связанный с перемещаемой деталью. Измерительные ёмкости представляют собой плоскопараллельные конденсаторы с изменяющимся зазором.

На триггере Т_р собран генератор противофазных импульсов q и, которые подаются на ключи Кл₁…Кл₅.

Измерительные ёмкости С₁ и С₂ включены последовательно и посредством ключевой схемы Кл₁ ... Кл₄ эта цепь за первый полупериод импульса q заряжается, а за второй полупериод, переключившись, разряжается этим же опорным источником.

Напряжение в измерительной диагонали моста при равенстве между собой абсолютных значений напряжений положительного и отрицательного опорных источников равно:

 

С моста заряды с емкостей подаются на операционный усилитель ОУ₁, который одновременно выполняет функции трансформирования высокого сопротивления в низкое и функции сравнения сигналов моста и цепи обратной связи. Цикл работы преобразователя условно можно разделить на два такта.

Первый такт подготовительный, при этом происходит заряд измерительных конденсаторов С₁ и С₂ от источников опорных напряжений ±U. Ключ Кл₅ заперт, а интегратор на ОУ₂ выполняет функции аналоговой запоминающей ячейки.

 

 

 

 

Рисунок 10.2 –Принципиальная схема ёмкостного преобразователя

перемещений.

 

Второй такт - измерительный, при этом происходит перезаряд измерительных ёмкостей, ключ Кл₅ отперт, что приводит к появлению сигнала интегратора ОУ₂ и цепи отрицательной обратной связи. На выходе интегратора ОУ₂ выходное напряжение U_вых пропорционально перемещению X и его знаку.