Емкостное измерительное устройство

 

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

64 А (19) (11)

3(51) 6 01 и 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I ",", "." - 1п

ОПИСАНИЕ ИЗ06РЕТЕНИЯ, Н ABTOPCHO56V СВИДЕТЕЛЬСТВУ (:61) 756315 (21) 3374276/18-21 (22) 31.12.81 (46) 23.О5.83. Бюл. 1t 19 (72) И.И. Сиразетдинов (53) 621.317.33(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 756315 кл. 6 О1 R 27/26, 1978. (54)(57) 1 ЕИКОСТНОЕ ИЗИЕРИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО по авт. св, У 756315, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью.расширения функциональных возмож .остей и повышения точности измерений, оно снабжено четырьмя дополнительными диодно-резисторными цепями, двумя дифференциальными усилителями, нуль-органом, причем аноды диодов диодно-резисторных цепей объединены и подключены к выходу электронного ключа, общие выводы катодов диодов и резисторов соединены с выводами кольцевого электрода датчика, выполненного в виде четырех изолированных друг от друга равных частей, обхватывающих чувствительный электрод датчика, входы дифференциальных усилителей.подключены соответственно к резисторам.дополнительных диодно-резисторных цепей попарно-противоположных сегментов, а входы нуль-органа соедимены с выходами дифференциальных усилителей.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что нуль-орган в виде двух пар транзисторных ключей различного типа проводимости, базы транзисторов каждой пары подключены к входам. нуль-органа, коллекторы подключены к шинам источника питания через светоизлучающие диоды, эмиттеры соединены через резисторы с общей шиной двух транзисторов, выводы базаэмиттер каждого из которых подключены к эмиттерам транзисторов одной из пар транзисторных ключей, а коллекторы объединены и подключены через резистор к вине источника питания, эмиттерного повторителя, вход которо-. го подключен к коллекторам транзисторов, а выход соединен через светоизлучающий диод с общей шиной.

1019364

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к емкостным измерительным преобразователям перемещения и его параметров, 5 а также взаимной непараллельности и неплоскостности различных объектов.

По основному авт, св. У 756315 известно емкостное измерительное устройство, содержащее электронный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, основную и дополнительную диодно-резисторные цепи, аноды диодов которых подключены к выходу электрон15 ного ключа,. катоды через резисторы .соединены с измерительным прибором, емкостный датчик .и конденсатор сравнения, подключенные между общей шиной и точками соединения катодов диодов и резисторов соответственно основнои

20 и дополнительной диодно-резисторных цепей. Измерительный прибор показывает разность токов разряда, пропорциональную при прочих равных условиях разности емкостей конденсаторов 1 $

Устройство обладает низКой точностью измерения, обусловленной неоднородностью-электрического поля в зазоре между пластинами емкостного датчика.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что емкостное измерительное устройст- 35 во, содержащее электронный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, основную и первую дополни.тельную диодно-резисторные цепи, ано" 40 ды диодов которых объединены и подключены к выходу электронного ключа, катоды через резисторы соединены с измерительным прибором, емкастный датчик и конденсатор сравнения, подклю- 45 ченные между общей шиной и точками соединения катодов диодов и резисторов соответственно основной и первой дополнительной диодно-резисторных цепей, снабжено четырьмя дополнитель- 5р ными диодно-резисторными цепями, двумя дифференциальными усилителями, нуль-органом, причем аноды диодов диодно-резисторных цепей объединены и подключены к выходу электронного ключа, общие выводы катоддв диодов и резисторов соединены с выводами кольцевого электрода датчика, выполненного в виде четырех изолированных друг от друга равных частей, охватывающих чувствительный электрод датчика, входы дифференциальных усилителей подключены соответственно к резисторам дополнительных диодно-резисторных цепей попарно-противоположных сегментов, а входы нуль-органа соединены с выходами дифференциальных усилителей.

При этом нуль-орган выполнен в виде двух пар транзисторных ключей различного типа проводимости, базы тран" зисторов каждой пары подключены к входам нуль-органа, коллекторы подключены к шинам источника питания через светоизлучающие диоды, эмиттеры соединены через резисторы с общеи шиной двух транзисторов, выводы база-эмиттер каждого из которых подключены к эмиттерам транзисторов одной из пар транзисторных ключей, а коллекторы объединены и подключены через резистор к шине источника питания эмиттерного повторителя, вход которого подключен к коллекторам транзисторов, а выход соединен через светоизлучающий диод с общей шиной.

На чертеже приведена Функциональ" ная электрическая схема устройства.

Устройство содержит генератор прямоугольных импульсов, к выходу которого подключен управляющий вход электронного ключа 2; основную диодно-резисторную цепь, состоящую из диода 3 и резистора 4, а также дополнительные диодно"резисторные цепи, образованные диодами 5-9 и соответ" ствующими резисторами 10-14. Катоды диодов 3 и 5 соединены соответственно с чувствительным электродом 15

Ъмкостного датчика и незаземленным выводом конденсатора 16 сравнения, а через резисторы 4 и 10 с входами измерительного прибора 17. Катоды диодов 6 и 8 соединены с частями 18 и 19 кольцевого электрода и через резисторы 11 и I3 с входами дифференциального усилителя 20. Катоды диодов

7 и 9 соединены с частями 21 и 22 кольцевого электрода и через резисторы 12 и 14 .с входами дифференциального усилителя 23. Регулируемые резисторы 24 и 25 компенсируют разброс параметров дифференциальных усилителей, резисторов, диодов и частей кольцевого электрода емкостного датчика.

Конденсаторы 26-29 образуют совместно с резисторами 11-14 дополнительных

3 1019364 .4диодно-резисторных цепей фильтры низ- Тран исторные ключи 31--34 закрыты, ких частот. Выходы дифференциальных светонзлучающие диоды 35-38 не горят, усилителей 20 и 23 соединены с входа- и токи в резисторах 39-42 отсутствуют.

- MH нуль-органа 30. Нуль-орган содер- Транзисторы 43 и. 44 находятся в за". жит. две пары транзисторных ключей у крытом состоянии, и в точке соеди31 32 и 33, 34 на транзисторах раз- нения их коллекторов потенциал отн личного типа проводимости, в коллек- сительно общей шины высокий. Под торные цепи которых включены светоиз- действием выходного тока эмиттерного л чающИе диоды 35 36 и 37, 38. Базы повторителя 46 светоизлучающий диодтранзисторов соответственно объеди« 1а 47 зажигается и сигнализирует î панены и подключены к входным шинам раллельном положении пластин емкостнуль-органа, а Эмиттеры соединены с ного датчика. При нарушений.паралобщей шиной через резисторы 39, 40 лельности по одной из осей емкостно- . и 41, 42. Переходы база-эмиттер тран- го датчика нарушается равенство то.зисторов 43 и 44 соединены соответ- 1з ков разряда конденсаторов; образо-. ственно с эмиттераии транзисторов ванных противоположными частями коль31 32 и 33,.34, а коллекторы объе- цевого электрода, например ток раздинены и соединены с шиной источни- ряда в резисторе 13 возрастает, а ка питания через резистор 45. К кол- ток разряда в резисторе 11 уменьшалекторам транзисторов 43 и 44 под- зв ется. Это вызывает появление нв вйхоключен вход эмиттерного повторителя : де дифференциального усилителя .20 на46, на выходе которого включен све- пряжения положительной полярности, тоизлучающий диод 47. открывающего. транзисторный ключ -31, Устройство работает следующим об- коллекторный ток которого зажигает . разом. : зз светоизлучающий диод. 35. -Свечение

В точках соединения диодов и ре" . .светоизлучающего диода 35 сигналмзизисторов диодно-резисторных цепей фор- рует .о неяараллельности пластин еммируются прямоугольные импульсы напря- костного. датчика. Ток, протекающий . жения с длительностями спада, зави- в резисторе 39, создает напряжение сящими при прочих равных условиях от смещения, приложенное к переходу. емкости между чувствительным элект- база-эмиттер транзистора 43 через . родом 15, частями 18, 19, 21, 22 резистор 40 и. открывающее транзискольцевого электрода и заземленным тор 43. В точке соединения коллектоэлектродом. Поэтому измерительный ров транзисторов 43 и Ю потенциал отприбор 17 показывает разность токов носительно общей шины падает и свези

Ф разряда конденсатора 16 сравнения и тоизлучающий диод 47 гаснет в резуль" конденсатора, образованного чувстви- тате уменьшению выходного тока. эмиттеЛьным электродом 15 и заземленным терного повторителя 46. электродом. При параллельном. положе- - Схема работает аналогично при нании пластин емкостного датчика токи рушении параллельности противополож. 46 разряда конденсаторов, образоввнИ ц< ного знака или по другой оси емкост". частями t8, 19, 21 и 22 кольцевого ного датчика, причем при нарушении электрода, протекающие в соответст- параллельности по обеим осям открывующих резисторах 11-14, равны между ваются одновременно транзисторы 43 собой. Ври соответствующих положениях и 4" движков резисторов 24 и 25 на входах

Ю ! дифференциальных усилителей 20 и 23 Применение предлагаемого устройстнапряжения, пропорциональные средним ва позволяет повысить точность измезначениям токов разряда, одинаковы,, рения перемещения за счет непрерыв- . и на выходах дифференциальных усили- ного контроля параллельности положетелей 20 и 23 напряжение отсутствует. ния пластин емкостного датчика.

/ 9

1019364

ВНИИПИ Заказ 3695/39 Тираж 710 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4