емкостный преобразователь биений магнитного диска

Формула изобретения

ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ БИЕНИЙ МАГНИТНОГО ДИСКА, содержащий емкостный датчик, первая обкладка которого выполнена в виде центрального и соосного с ним экранирующего электродов, расположенных на торцевой поверхности электроизолирующего корпуса емкостного датчика, второй обкладкой которого является контролируемый магнитный диск, который соединен с шиной нулевого потенциала, операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя и через регулируемый резистор соединен со своим неинвертирующим входом, резистор и конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, отличающийся тем, что в него введен трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмотками, а конденсатор выполнен регулируемым, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к шине нулевого потенциала, вход операционного усилителя через резистор соединен с шиной нулевого потенциала, центральный и экранирующий электроды соединены с концом первой первичной обмотки трансформатора, начало которой подключено к выходу операционного усилителя, который соединен с концом второй первичной обмотки трансформатора, начало которой соединено с второй обкладкой конденсатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения контролируемых параметров изделий, например биений жестких магнитных дисков и их основ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является бесконтактный датчик для определения формы поперечного сечения движущейся плоской стальной ленты [1] содержащий емкостной датчик с центральным и соосным ему экранирующим элементами, операционный усилитель, резисторы, конденсаторы.

К недостаткам данного датчика относится невысокая точность измерения из-за отсутствия раздельной регулировки по аддитивной и мультипликативной составляющим погрешности измерения и возможности компенсации паразитной емкости монтажа и соединительных проводов.

Изобретение обеспечивает возможность раздельной регулировки по аддитивной и мультипликативной составляющим погрешности измерения и возможности компенсации паразитной емкости соединительных проводов, монтажа.

Емкостной преобразователь биений магнитного диска содержит емкостной датчик, первая обкладка которого выполнена в виде центрального и соосного ему экранирующего электродов, расположенных на торцевой поверхности электроизолирующего корпуса емкостного датчика, второй обкладкой которого является контролируемый магнитный диск, который соединен с шиной нулевого потенциала, операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя и через регулируемый резистор соединен со своим неинвертирующим входом, резистор и конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала. В преобразователь дополнительно введен трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмотками, а конденсатор выполнен регулируемым, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к шине нулевого потенциала, вход операционного усилителя через резистор соединен с шиной нулевого потенциала, центральный и экранирующий электроды соединены с концом первой первичной обмотки трансформатора, начало которой подключено к выходу операционного усилителя, который соединен с концом второй первичной обмотки трансформатора, начало которой соединено с второй обкладкой конденсатора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что в него введен трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмотками, конденсатор выполнен регулируемым. Кроме того, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с началом вторичной обмотки трансформатора, конец которой подключен к шине нулевого потенциала. Вход операционного усилителя через резистор соединен с шиной нулевого потенциала, при этом центральный и экранирующий электроды емкостного датчика соединены с концом первой первичной обмотки трансформатора, начало которой подключено к выходу операционного усилителя. Выход операционного усилителя соединен с концом второй первичной обмотки трансформатора, а начало ее соединено с второй обкладкой конденсатора.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже показан предлагаемый емкостной преобразователь биений магнитного диска.

Емкостной преобразователь биений магнитного диска содержит измерительный электрод 1, дополнительный электрод 2, электроизоляционный корпус 3 датчика 4, основную первичную обмотку 5, дополнительную обмотку 6, вторичную обмотку 7 трансформатора 8, операционный усилитель 9, первый резистор 10, второй резистор 11, конденсатор 12, шину 13 нулевого потенциала, контролируемый магнитный диск 14, выход 15.

Инвертирующий вход операционного усилителя 9 соединен с началом вторичной обмотки 7 трансформатора 8, конец которой подключен к шине 13 нулевого потенциала, а неинвертирующий вход операционного усилителя 9 через первый резистор 10 подключен к выходу операционного усилителя 9 и через второй резистор 11 к шине 13 нулевого потенциала. Начало дополнительной первичной обмотки 6 трансформатора 8 соединено с первой обкладкой конденсатора 12, вторая обкладка конденсатора подключена к шине 13 нулевого потенциала. Конец дополнительной первичной обмотки 6 трансформатора 8 подключен к выходу операционного усилителя 9 и к началу основной первичной обмотки 5 трансформатора 8. Конец основной первичной обмотки 5 трансформатора 8 подключен к измерительному и дополнительному электродам 1 и 2 датчика 4, а контролируемый магнитный диск 14 соединен с шиной 13 нулевого потенциала. Выходом устройства является выход операционного усилителя 9.

Устройство работает следующим образом.

Изменяя емкость регулируемого конденсатора 12, устанавливают нуль на выходе 15 устройства.

В режиме измерения перемещение измерительного основного электрода 1 датчика 4 относительно контролируемого магнитного диска 14 отслеживает контролируемое биение. Дополнительный электрод 2 датчика 4 является эквипотенциальным защитным электродом, который уменьшает краевые эффекты, "фокусируя" электрическое поле на поверхности измерительного электрода 1. Разбаланс токов в первичных обмотках 5, 6 трансформатора 8, обусловленный биением магнитного диска 14, обеспечивает появление сигнала на входе операционного усилителя 9, охваченного положительной обратной связью, выполненной на основе резистивного делителя, образованного первым и вторым резисторами 10 и 11, и отрицательной обратной связью, содержащей трансформатор 8, регулируемый конденсатор 12 и измерительный конденсатор, образованный измерительным электродом 1 датчика 4 и контролируемым магнитным диском 14. Такое включение операционного усилителя 9 соответствует включению операционного усилителя в режиме автоколебательного мультивибратора. На выходе 15 устройства появляются импульсы, частота которых пропорциональна измеряемому биению магнитного диска. Регулируя величину сопротивления первого резистора 10, добиваются требуемой чувствительности преобразования в зависимости от величины измеряемого сигнала.