Пристрій для визначення переміщення

Реферат: Пристрій для визначення відстаней переміщення містить вимірювальний об'єкт, джерело світла, передавальний і приймальний волоконно-оптичні джгути, дві вихідні клеми, загальну шину, частотний фотоперетворювач, який містить джерело постійної напруги, резистор, ємність, пасивну індуктивність, фотоприймальний резистор, перший та другий біполярні транзистори, другий, третій та четвертий резистори. UA 76460 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ПЕРЕМІЩЕННЯ UA 76460 U UA 76460 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області електронної техніки мікроелектронної технології, сенсорної електроніки та вимірювальної техніки і може бути використана як сенсор переміщення в різноманітних пристроях автоматичного керування. Відомий мікроелектронний пристрій для реєстрації процесу переміщення, що містить рухому поверхню, джерело світла оптично зв'язане з фокусуючою системою, яка складається з фокусуючої лінзи та оптичного фільтра, оптично з'єднаних з першим і другим фотоперетворювачами, крім того містить два частотних перетворювачі, кожен з яких містить фотобіполярний транзистор, перший, другий та третій резистори, польовий транзистор, індуктивність, ємність, джерело керуючої напруги та джерело живлення, причому перший полюс джерела живлення підключений до першого виводу ємності та другого виводу індуктивності, перший вивід якої під'єднаний до вихідної клеми, до верхнього виводу першого резистора та до витоку польового транзистора, затвор якого під'єднано до першого полюсу джерела керуючої напруги, стік якого під'єднано до емітера фотобіполярного транзистора, база якого під'єднана до нижнього виводу першого резистора та до верхнього виводу другого резистора, а колектор фотобіполярного транзистора з'єднано з верхнім виводом третього резистора, нижній вивід якого з'єднано з нижнім виводом другого резистора, другими полюсами джерела керуючої напруги та джерела живлення, другого виводу ємності, які утворюють загальну шину до якої підключена друга вихідна клема пристрою, причому до вихідних клем двох частотних перетворювачів під'єднано частотний компаратор, а рухома поверхня має світлі та темні смуги та розташована під джерелом світла та фокусуючою системою [Патент України № 61145, м.кл. G01B 11/00, опубл. 11.07.2011]. Недоліком такого пристрою для реєстрації процесу переміщення є низька чутливість та схемотехнічна складність, що значно знижує точність реєстрації процесу переміщення об'єкта. Найбільш близьким технічним рішенням до даної корисної моделі можна вважати пристрій для вимірювання переміщень, що містить вимірювальний об'єкт, джерело світла, передавальний та приймальний волоконно-оптичні джгути, фотоприймальний діод, частотний фотоперетворювач, який містить перший та другий польові транзистори, перше та друге джерело постійної напруги, резистор, ємність, та пасивна індуктивність, причому затвор першого польового транзистора через резистор з'єднаний з першим полюсом першого джерела постійної напруги, другий полюс першого джерела постійної напруги з'єднаний із стоком другого польового транзистора, витоки першого і другого польових транзисторів з'єднані між собою, а затвор другого польового транзистора з'єднаний із катодом фотоприймального діода, до якого підключена перша вихідна клема, анод фотоприймального діода з'єднаний із стоком першого польового транзистора, до якого підключений перший вивід пасивної індуктивності, другий вивід пасивної індуктивності з'єднаний з першим виводом ємності і першим полюсом другого джерела постійної напруги, другий вивід ємності з'єднаний з другим полюсом другого джерела постійної напруги, стоком другого польового транзистора і другим полюсом першого джерела постійної напруги, які утворюють загальну шину, до якої підключена друга вихідна клема пристрою [Патент України № 76529, м.кл. GO 1С 22/00, опубл. 01.08.2006]. Недоліком цього пристрою є недостатня чутливість, що обмежує точність реєстрації процесу переміщення, що визначається станом і геометрією поверхні вимірювального об'єкта, а також відстанню між кінцями передавального волоконно-оптичного джгута та вимірювальним об'єктом. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для визначення відстаней переміщення, в якому за рахунок введення нових елементів та введення нових зв'язків досягається можливість розширення діапазону вимірів та підвищення точності реєстрації процесу переміщення. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій для визначення переміщення, який містить вимірювальний об'єкт, джерело світла, передавальний та приймальний волоконнооптичний джгути, дві вихідні клеми пристрою, загальну шину, частотний фотоперетворювач, який містить джерело постійної напруги, резистор, ємність та пасивна індуктивність, введено фотоприймальний резистор, перший та другий біполярні транзистори, другий, третій та четвертий резистори причому джерело постійної напруги утворює загальну шину, до якої підключена друга вихідна клема пристрою, причому перший полюс джерела постійної напруги через перший і другий резистори підключено до фотоприймального резистора, першого і другого біполярних транзисторів, паралельно колекторам яких підключено послідовне коло з третього і четвертого резисторів, а другий полюс джерела постійної напруги заземлений, і підключено до пасивної індуктивності і загальної шини, до якої підключена ємність, паралельно якій підключено джерело постійної напруги, а вихід пристрою утворений колектором першого 1 UA 76460 U 5 10 15 20 25 30 35 біполярного транзистора і загальною шиною, до якої підключена перша та друга вихідні клеми пристрою. На кресленні представлена схема пристрою для визначення відстаней переміщення. Пристрій для визначення переміщення містить вимірювальний об'єкт 3, джерело світла 1, передавальний 2 і приймальний 4 волоконно-оптичні джгути 2, дві вихідні клеми пристрою, загальну шину, частотний фотоперетворювач 5, який містить джерело постійної напруги 15, перший резистор 7, ємність 14 та пасивна індуктивність 13, фотоприймальний резистор 6, перший 9 та другий 10 біполярні транзистори, другий 8, третій 11 та четвертий 12 резистори перший полюс джерела постійної напруги 15 через перший 7 і другий 8 резистори підключено до фотоприймального резистора 6, першого біполярного транзистора 9 і другого біполярного транзистора 10, паралельно колекторам яких підключено послідовне коло з третього 11 і четвертого 12 резисторів, а другий полюс джерела постійної напруги 15 заземлений, і підключена до пасивної індуктивності 13 і загальної шини, до якої підключена ємність 14, паралельно якій підключено джерело постійної напруги 15, а вихід пристрою утворений колектором першого біполярного транзистора 9 і загальною шиною на кресленні не позначено, до якої підключена перша та друга вихідні клеми пристрою на кресленні не позначені. Пристрій працює наступним чином. В початковий момент часу світло від джерела світла 1 через передавальний волоконнооптичний джгут 2, не діє на поверхню вимірювального об'єкта 3. Тільки в частотному фотоперетворювачі 5 відбуваються фізичні процеси. Підвищенням напруги джерела постійної напруги 15 через перший резистор 7 і другий резистор 8 до величини, коли на електродах колектор-колектор біполярних 9 та 10 транзисторів виникає від'ємний опір, який приводить до виникнення електричних коливань в контурі, який утворений паралельним включенням повного опору з ємнісним характером на електродах колектор-колектор біполярних 9 та 10 транзисторів і третього 11 та четвертого 12 резисторів, і коливальним контуром із пасивної індуктивності 13 і резистивної складової повного опору на електродах колектор-колектор біполярних 9 та 10 транзисторів. Ємність 14 запобігає проходженню змінного струму через джерело постійної напруги 15. При наступній дії світла від джерела світла 1 через передавальний волоконнооптичний джгут 2 на поверхню вимірювального об'єкта 3 і відбиття світла, яке поступає через приймальний волоконно-оптичний джгут 4 на фотоприймальний резистор 6, інтенсивність відбитого світла пропорційна відстані між кінцем волоконно-оптичного джгута 2 і поверхнею вимірювального об'єкта 3. Повний опір фотоприймального резистора 6 змінюється під дією відбитого світла від поверхні вимірювального об'єкта 3, що призводить до зміни ємнісної складової повного опору на електродах колектор-колектор біполярних 9 та 10 транзисторів, що викликає зміну резонансної частоти коливального контуру. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Пристрій для визначення відстаней переміщення, що містить вимірювальний об'єкт, джерело світла, передавальний і приймальний волоконно-оптичний джгути, дві вихідні клеми, загальну шину, частотний фотоперетворювач, який містить джерело постійної напруги, резистор, ємність та пасивну індуктивність, причому джерело постійної напруги утворює загальну шину, до якої підключена друга вихідна клема пристрою, який відрізняється тим, що до складу частотного фотоперетворювача введено фотоприймальний резистор, перший та другий біполярні транзистори, другий, третій та четвертий резистори, причому перший полюс джерела постійної напруги через перший і другий резистори підключено до фотоприймального резистора, першого і другого біполярних транзисторів, паралельно колекторам яких підключено послідовне коло з третього і четвертого резисторів, а другий полюс джерела постійної напруги заземлений, і підключено до пасивної індуктивності та загальної шини, до якої підключена ємність, паралельно якій підключено джерело постійної напруги, а вихід пристрою утворений колектором першого біполярного транзистора і загальною шиною, до якої підключена перша та друга вихідні клеми пристрою. 2 UA 76460 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3