Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЁСКИХ ВЕЛИЧИН С ЕМКОСТНЫМ ДАТЧИКОМ, содержащий рабочий и Образцову конденсаторы, усилитель и фазочувствительный детектор , причем токовые электроды рабочего и образцового конденсаторов соединены и подключены через усилитель к входу фазочувствительного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены источник стабильного постоянного напряжения, два коммутатора и генератор прямоугольного напряжения, при этом выход источника стабильного постоянного напряжения соединен с первым информационным входом первого коммутатора, вторые информационные входы обоих коммутаторов подключены к общей шине устройства, выходы коммутаторов подключены к потенциальным электродам рабочего и образцового ,конденсаторов соответственно, выход фазочувствительного детектора под (Л ключен к первому информационному входу второго коммутатора и к выходс , ным зажимам устройства, выход гене ратора прямоугольного напряжения .соединен с управляющими входами кс 1мутаторов и опорным входом фазо чувствительного детектора. Ul эо X) N3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (ll) 3f58 G 01 R 27 26;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЙЙ;. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-". Ч.:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3444890/18-21 (22} 28.05.82 (46 ) 30.11.83. Бюл. Р 44 (72) П.И. Борщев,. Р.С. Лежоев и А.И. Новик (71) Институт электродинамики

AH УССР (53) 621..317.333 (088,8) (56) 1. Карандеев К.Б., Гриневич Ф.Б. Быстродействующие электронные компенсационно-мостовые приборы. N., "Энергия", 1970, с. 136.

2. Карандеев К.Б, Гриневич Ф.Б., Новик A.È. Емкостные самоскомпенсированные уровнемеры, N., "Энергия", 1966, с. 114 (прототип). (54 ) (57 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН С

ЕМКОСТНЫМ ДАТЧИКОМ, содержащий рабочий и образцовый конденсаторы; усилитель и фазочувствительный детектор, причем -токовые электроды рабочего и образцового конденсаторов соединены и подключены через усилитель к входу фазочувствительного детектора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобраЗования, в него введены источник стабильного постоянного напряжения, два коммутатора и генератор прямоугольног напряжения, при этом выход источника стабильного постоянного напряжения соединен с первым информационным входом первого коммутатора» втсрые информационные входы обоих коммутаторов подключены к общей щине устройства, выходы коммутаторов подключены к потенциальным электродам рабочего и образцового конденсаторов соответственно, выход фазочувствительного детектора под-ключен к первому информационному входу второго коммутатора и к выход,ным зажимам устройства, выход гене ратора прямоугольного напряжения ,соединен с управляющими входами коммутаторов и спорила входом фазо чувствительного детектора.

1057882

Изобретение относится к электро измерительной технике, может использоваться для измерения различных неэлектрических величин (перемещения, угла поворота, уровня вещества и т.д.) и предназначено для преобразования изменений емкости ра-. бочего конденсатора датчика в изменения постоянного напряжения.

Известны измерительные преобразователи неэлектрических величин 30 с емкостными датчиками, построенные на основе автокомпенсационных схем с питанием переменным синусоидальным напряжением, содержащие емкостной датчик с рабочим и образцовым,. Я конденсаторами, генератор синусоидального напряжения и систему автоматического уравновешивания, причем уравновешивание производится изменением амплитуды синусоидального сиг- о нала на одном из сравниваемых конденсаторов при постоянной амплитуде противофазного синусоидального напряжения на втором (1) .

Недостаток известного устройства заключается в том, что информативным выходным параметром их является амплитуда переменного синусоидального напряжеиия, для преобразования которой в постоянное напряжение необходим измерительный выпрямитель, являющийся достаточно сложным узлом и .вносящий существенную погрешность.

Известно также устройство для измерения уровня раздела двух сред, которое содержит генератор синусои- З5 дального напряжения стабилизированной амплитуды, выход которого подключен к потенциальному электроду рабочего конденсатора емкостного датчика и к управляющему входу преобразователя 4Q постоянного напряжения в синусоидальное (аналогового управляемого элемента), образцовый конденсатор емкостиого датчика, токовый электрод которого соединен с токовым электро- щ дом рабочего конденсатора и с вхоДом усилителя, который своим выходом соединен с входом фазочувствительного детектора. Выход фазочувствительного детектора подключен к информационному входу преобразователя постоянного напряжения в синусоидальное. Выходное напряжение последнего падается в качестве уравновешивающего напряжения на потенциальный электрод образцового конденсатора и одновременно через измерительный выпрямитель поступает на выходные зажимы всего устройства (2) .

Главным источником погрешностей данного устройства является погреш- 60 ность измерительного выпрямителя. цель изобретения †. повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобра- g5 зователь неэлектрических величин с емкостным датчиком, содержащий рабочий и образцовый конденсаторы, усилитель и фазочувствительный детек- тор, в котором токовые электроды рабочего и образцового конденсаторов соединены и подключены через усилитель к входу фаэочувствительного детектора, введены источник стабильного постоянного напряжения, два коммутатора и генератор прямоугольного напряжения, причем выход источника стабильного постоянного напряжения соединен с первым информационным входом первого коммутатора, вторые информационные входы обоих коммутаторов подключены к общей шине устройства, выходы коммутато- ров подключены к потенциальным элек-; тродам рабочего и образцового конденсаторов соответственно, выход фазочувствительного детектора подключен к первому информационному входу второго коммутатора и к выходным зажимам устройства, à выход1 генератора прямоугольного напряже-. ния соединен с управляющими входа-: ми коммутаторов и опорным входом фазочувствительного детектора.

На чертеже изображена структурная схема измерительного преобразователя.

Устройство содержит источник 1 стабильного постоянного напряжения, коммутаторы 2 и 3, генератор

4 прямоугольного напряжения, рабочий 5 и образцовый 6 конденсаторы, .усилитель 7, фазочувствительнйй детектор 8. При этом два информационных входа коммутаторов подключены к общей шине, второй Информационный вход первого коммутатора подключен к источнику постоянного напряжения, второй информационный вход второго - к выходу устройства, выходы коммутаторов подключены к электродам измеряемого и образцового конденсаторов, вторые электроды которых подключены к входу усилителя, выход которого подключен к входу фазочувствительного детектора, выход генератора прямоугольного напряжения подключен к управляющим входам коммутаторов и опорному входу фазочувствительного детектора. Выход фазочувствительного детектора подключен к выходным зажимам 9 устройства.

Устройство работает следующиМ образом.

На потенциальныв электродЫ рабочего 5 и образцового б конденсатоpos подаются противофазные прямоугольные напряжения, формируемые коммутатором 2 из постоянного напряжения источника 1 и коммута, тором 3 иэ выходного напряжения

11057882 .

Составитель .В. Стукан.Редактор М. Ткач Техред A. Ач Корректор Г. Решетник

Заказ 9580/48 Тираж 710 . Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва,. »35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4 всего устройства. Коммутаторы управ ляются генератором прямоугольного напряжения 4. Токовые электроды рабочего 5 и образцового б конденсаторов соединены вместе и подключены к входу усилителя 7. Фаза прямоугольного сигнала на .выходе последнего будет зависеть от знаха неравновесия схемы. Это прямоугольное напряжение подается на вход фазочувствительного детектора 8, формирующего на своем выходе постоянное напряжение, которое подается на выход устройства. В. уравновешенном состоянии при достаточно больших ,коэффициентах усиления усилителя 7

;и фазочувствительного детекто-. 1 ра 8 напряжение на выходе устройства описывается выражением.

Су

"@ х — " С„° где U z< - выхоцное напряжение

5 устройства -(действующее на зажимах 9), U с - стабилизированное постоянное напряжение источника 1, . 0 Сх и С - емкости рабочего 5 и образцового б конден- < саторов. .

В результате использования пред;лагаемого технического решения уст15 ройство получается проще, имеет .меньшие габариты и массу- и более вы-. сокую точность.