ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ТОКОВЫЙ СИГНАЛ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в любой отрасли промышленности для измерения перемещений объекта.
Известен преобразователь перемещения в токовый сигнал («Блок сигнализации положения токовый БСПТ-10» 6.129.571 ТО, 1982 г., разработчик ОАО «СКБ СПА», изготовитель ОАО «ЗЭиМ», РФ), содержащий дифференциально-трансформаторный датчик, генератор импульсов, преобразователь напряжения в ток. Недостатком преобразователя является невозможность подключения внешних цепей по двухпроводной линии, возникающая из-за высокого тока потребления схемы.
Известен преобразователь перемещения в токовый сигнал («Блоки сигнализации положения токовые БСПТ» ЯЛБИ.426449.016 РЭ, 2006 г., разработчик и изготовитель ОАО «ЗЭиМ»», РФ), в котором частично устранен недостаток предыдущего аналога. Преобразователь содержит накопительный конденсатор, генератор импульсов, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения, устройство выборки и хранения, преобразователь напряжения в ток, первый и второй стабилитроны, защитный диод, три вывода для подключения внешних цепей, причем первый вывод накопительного конденсатора подключен к ко входу генератора импульсов, выход которого подключен к аноду первого стабилитрона, входу управления устройства выборки и хранения и первому выводу первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, вторичные встречно-включенные обмотки которого подключены ко входам устройства выборки и хранения, выход которого соединен со входом преобразователя напряжения в ток, выход которого
соединен со вторым выводом для подключения внешних цепей и с катодом защитного диода, анод которого соединен с первым выводом для подключения внешних цепей, второй вывод накопительного конденсатора, катоды первого и второго стабилитронов, второй вывод первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения и вторые цепи питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток соединены с общей шиной и с третьим выводом для подключения внешних цепей, анод второго стабилитрона соединен с первыми выводами цепей питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток.
Данный преобразователь является наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков.
Недостатком преобразователя, принятого за прототип, является низкая точность преобразования перемещения в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА при подключении внешних цепей по двухпроводной линии, возникающая из-за зависимости тока потребления схемы от напряжения питания внешнего источника и сопротивления нагрузки.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения точности преобразователя механического перемещения в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА при подключении внешних цепей по двухпроводной линии, путем стабилизации тока потребления схемы и уменьшения влияния изменения сопротивления нагрузки и напряжения питания.
Для достижения указанного технического результата в преобразователь перемещения в токовый сигнал, содержащий накопительный конденсатор, генератор импульсов, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения, устройство выборки и хранения, преобразователь напряжения в ток, первый и второй стабилитроны, защитный диод, три вывода для подключения внешних цепей, причем первый вывод накопительного конденсатора подключен к ко входу генератора импульсов, выход которого подключен к аноду первого стабилитрона, входу управления устройства выборки и хранения и первому выводу первичной обмотки
дифференциально-трансформаторного датчика перемещения, вторичные встречно-включенные обмотки которого подключены ко входам устройства выборки и хранения, выход которого соединен со входом преобразователя напряжения в ток, выход которого соединен со вторым выводом для подключения внешних цепей и с катодом защитного диода, анод которого соединен с первым выводом для подключения внешних цепей, второй вывод накопительного конденсатора, катоды первого и второго стабилитронов, второй вывод первичной обмотки дифференциально-трансформаторного датчика перемещения и вторые цепи питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток соединены с общей шиной и с третьим выводом для подключения внешних цепей, анод второго стабилитрона соединен с первыми выводами цепей питания генератора импульсов и преобразователя напряжения в ток, введены первый и второй источники тока, вход первого источника подсоединен к первому выводу для подключения внешних цепей и аноду защитного диода, а выход к аноду второго стабилитрона, вход второго источника соединен со входом первого, а выход с первым выводом накопительного конденсатора. Первый источник тока введен для стабилизации тока потребления схемы, второй позволяет снизить пики зарядного тока накопительного конденсатора, что в свою очередь снижает пиковые значения тока потребления и минимизирует ток нагрузки.
На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя перемещения в токовый сигнал.
Преобразователь перемещения в токовый сигнал содержит накопительный конденсатор 1, генератор импульсов 2, дифференциально-трансформаторный датчик перемещения 3, стабилитроны 4 и 5, устройство выборки-хранения 6, преобразователь напряжения в ток 7, защитный диод 8, выводы 9, 10, 11 для подключения внешних цепей, источники тока 12 и 15. На схеме также показано сопротивление нагрузки 13 и внешний источник питания 14.
Преобразователь работает следующим образом: напряжение питания от источника питания 14 поступает на вход 11 и через сопротивление нагрузки 13 на вход 10 и через диод 8 на вход источника тока 12. С выхода источника тока напряжение поступает на стабилитрон 5 и преобразователь 7. Источник тока 12 настроен на значение потребляемого схемой тока. Под воздействием стабилизированного тока от источника тока 15 начинает заряжаться накопительный конденсатор 1. При достижении на конденсаторе 1 значения напряжения равного значению порога переключения генератора импульсов 2, последний открывается и конденсатор 1 разряжается на первичную обмотку дифференциально-трансформаторного датчика перемещения 3, которая для стабилизации амплитуды импульса зашунтирована стабилитроном 4. После снижения напряжения импульса до уровня стабилизации стабилитрона 4, цепь разряда генератора 2 разрывается и цикл повторяется. Под воздействием импульсов на первичной обмотке дифференциально-трансформаторного датчика 3 на включенных встречно последовательно вторичных обмотках возникают импульсы, амплитуда которых линейно связана с отклонением подвижного плунжера (сердечника) от среднего положения. Эти импульсы поступают на вход устройства выборки и хранения бив нем запоминаются. Выходной сигнал устройства 6 поступает на преобразователь напряжения в ток 7 и через вывод 10 на сопротивление нагрузки 13. Таким образом, через сопротивление нагрузки протекает ток потребления, определяемый суммой значений настройки источников 12 и 15 стабилизированного тока и выходного тока преобразователя перемещения в ток. Так как составляющие тока потребления являются неизменными величинами, то и ток потребления будет неизменным. Т.е. ток потребления не зависит от изменения напряжения источника питания и от сопротивления нагрузки.