Преобразователь пневматического частотного сигнала в электрический

Полезная модель относится к области средств автоматизации для пневмоэлектрического преобразования сигналов систем управления.
Широко известны пьезопреобразователи переменных пневматических силовых сигналов в электрические и наоборот, обладающие хорошей динамикой и высокой чувствительностью (В.В. Янчин. Пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи/Ростов-на-Дону. Изд. Южного Федерального университета, 2010 г.).
Часто преобразователи используются для преобразования в электрический сигнал пневматический частотный сигнал струйного генератора в бытовых счетчиках газа, таких как Гранд - 1,6, Гранд - 2,5, Гранд - 4 фирмы Гранд (г. Ростов), СГБМ - 1,6 Батер, СГБМ - 2,5 Батер (г. Чистополь), счетчик газа Элехант СГБ - 1,8 г (г. Ханты Мансийск). Однако, высокая чувствительность пьезоэлементов к внешним механическим воздействиям, например к вибрациям и ударам, препятствует в ряде случаев использованию этих приборов.
Известен пневмоэлектрический преобразователь в измерителе расхода газа с преобразованием колебания струи в электрический сигнал (RU 2296953 С2, 10.04.2007), принятый за прототип. Он содержит корпус со штуцерами, внутри которого помещен струйный генератор колебаний. Снаружи корпус закрыт кожухом, на котором установлен контейнер с пьезодатчиком (преобразователем), оснащенный резиновыми прокладками. При этом корпус измерителя подвешен внутри и снаружи тросовыми амортизаторами. Заделка концов всех тросов осуществлена с использованием резиновых втулок и амортизирующих шайб. Тем не менее, такая амортизирующая подвеска не полностью защищает пьезопреобразователь от ложных срабатываний и к тому же требует специального контейнера с амортизаторами, что значительно усложняет конструкцию.
Техническим результатом является устранение ложных срабатываний от переменных механических воздействий и нагрузок и упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что предложенный преобразователь пневматического частотного сигнала в электрический характеризуется по модели тем, что содержит корпус и внутреннюю перегородку из диэлектрика, с двух сторон от которой параллельно размещены два пьезоэлемента с идентичными резонансными характеристиками, образуя четыре камеры с разных сторон от них, одна из внешних камер снабжена штуцером входного пневмосигнала, другая внешняя камера и внутренние камеры снабжены атмосферными отверстиями, при этом односторонние обкладки пьезоэлементов соединены проводником между собой, а их другие односторонние обкладки соединены соответственно с клеммами выходного электросигнала.
На фигуре представлена конструктивная схема преобразователя пневматического частотного сигнала в электрический, инвариантного к внешним механическим воздействиям.
Преобразователь содержит неметаллический корпус 1 с перегородкой 2, круглые пьезоэлементы 3 и 4 с обкладками 5, 6, 7 и 8, камеры 9, 10, 11 и 12, соединенные через отверстия 14 с окружающей атмосферой, входной штуцер 13, выходные электрические клеммы 15, соединительный проводник 16.
вх
Устройство преобразует входной частотный пневматический сигнал ~ Р, поступающий через штуцер 13, и воздействующий только на пьезоэлемент 3, который вырабатывает на своих обкладках 5 и 6 выходной электрический сигнал, поступающий на клеммы 15.
При воздействии на преобразователь внешнего силового возмущения F вступает в действие и второй пьезоэлемент 4, который вырабатывает при этом на своих обкладках 7 и 8 электрический сигнал, равный сигналу первого пьезоэлемента 3. Так как односторонние обкладки 5 и 7 и односторонние обкладки 6 и 8 этих пьезоэлементов соединены проводником 16 встречно, сумма этих электрических сигналов пьезоэлементов равна нулю и выходной сигнал преобразователя (на клеммах 15) не подвергается изменению в измеряемом частотном диапазоне, поскольку используются пьезоэлементы с одинаковыми резонансными характеристиками.
Таким образом, обеспечивается независимость пневмоэлектрического преобразования выходных частотных сигналов устройства от внешних механических воздействий в сочетании с упрощенной конструкцией.