Емкостный преобразователь

 

1. ЕМКОСТНЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащийдва одновибратьра, во времязадающие цепи которых подключены два конденсатора датчика, генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом первого одновибратора, а также фильтр, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности преобразования, в него введены. источник двуполярного напряжения, коммутатор с тремя аналоговыми и двумя управляюпщми входами, блок деления с одним аналоговым и двумя управляющими входами, причем вых.рды одновибраторов соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора и блока деления, выходы источника соединены с аналоговыми входами коммутатора , выход которого соединен с входом фильтра, выход фильтра соединен с аналоговым входом блока деления , а генератор имеет второй инвертированный выход, соединенный с входом второго одновибрат.ора. 2.Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что блок деления содержит дифференциальный интегратор,, фильтр, коммутатор с двумя управляющими и двумя аналоговыми входами, причем аналоговые входы коммутатора соединены с выходом дифференциального интегратора и общей шиной соответственно, фильтр подключен между выходом коммутатора и инвертирующим входом дифференциального интегратора, аналоговый вход блока деления соединен с «е (Л инвертирующим входом дифференциального интегратора, а зД равлякицие входы блока соединены с управляющими входами коммутатора. 3.Преобразователь, по п.1, о т личающийся тем, что одновибратор содержит два логических элемента 2И-НЕ, ключ, причем первый о вход первого элемента соединен с 00 00 емкостным датчиком, а второй вход с вторым входом BTopioro элемента и входом одновибратора, выход .первого 4;ai элемента соединён с первым входом второго элемента, выход которого соединен с выходом одновибратора, а ключ включен между первым входом первого элемента и общей шиной, причем управляющий вход ключа соединен с входом одновибратора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3629708/24-21 (22) 27.07.83. (46) 23.07.85. Бюл. № 27 (72) В.А.Селиванов, Б.П.Подборонов и С.А.Сергеев (53) 621.317.75(088.8) (56) -Патент США ¹- 3995696, кл. 172-7, 1975.

Huddart J. Емкостный.датчик деформаций с улучшенными характеристи ками. Экспресс-информация. Испытательные приборы и стенды, 1979, ¹ 11. (54)(57) 1. ЕИКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий два одновибратора, во времязадающие цепи которых подключены два конденсатора датчика, генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом первого одновибратора, а также фильтр, отличающийся тем, что, с целью увеличеиия точности преобразования, в него введены; источник двуполярного напряжения, .коммутатор с тремя аналоговыми и двумя управляющими входами, блок деления с одним аналоговым и двумя управляющими входами, причем выходы одновибраторов соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора и блока деления, выходы источника соединены с аналоговыми входами коммута-. тора, выход которого соединен с входом фильтра, выход фильтра соедиÄÄSUÄÄ 1168874 А нен с аналоговым входом блока деления, а генератор имеет второй инвертированный выход, соединенный с входом второго одновибратора.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем„ что блок деления содержит дифференциальный интегратор, .фильтр, коммутатор с двумя управляющими и двумя аналоговыми входами, причем аналоговые входы коммутатора соединены с выходом дифференциального интегратора и общей шиной соответственно, фильтр подключен между выходом коммутатора и инвертирующим входом дифференциального интегратора, аналоговый вход блока деления соединен с неинвертирующим входом дифференциального интегратора, а управляющие

I входы блока соединены с управляющими входами коммутатора.

3. Преобразователь.по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что одновибратор содержит два логических элемента 2И-HE, ключ, причем первыйвход первого элемента соединен с емкостным датчиком, а второй вход— с вторым входом второго элемента и входом одновибратора, выход, первого элемента соединен с первым входом .второго элемента, выход которого соединен с выходом одновибратора, а ключ включен. между первым входом первого элемента и общей шиной, причем управляющий вход ключа соединен с входом одновибратора.

168874

10 с,-с

С„+С, 15

11 — ПО ("1 "2)

6 Т

1 1

Изобретение относится к измери тельной технике, в частности к измерению неэлектрическнх величин с использованием в качестве первичного преобразователя дифференциального емкостного датчика.

Цель изобретения — увеличение точности преобразователя путем придания его функции преобразования вида

На фиг.1 представлена функциональная схема емкостного преобразователя с функцией

С 1-С2

С1+С2 на фиг.2 — диаграммы, поясняющие его работу. . 20

Преобразователь содержит генератор 1 тактовых импульсов, одновибраторы 2, во времязадающие цепи которых подключены дифференциальные конденсаторы (С„ и С ) датчика 3, источник 4 двуполярного напряжения, коммутатор 5, фильтр 6 и блок деления 7. Одновибратор 2 содержит два логических элемента 2И-HE 8, к одному из входов которого подключен 30 конденсатор датчика 3, ключ 9, подключенный параллельно конденсатору.

Блок деления образуют дифференциальный интегратор 10, коммутатор 11, фильтр 12, подключенный между выходом коммутатора и инвертирующим входом дифференциальногоинтегратора.

Устройство, работает следующим образом.

Импульс генератора, например, прямого выхода (фиг.2а), закрывая ключ 9, обеспечивает заряд конденсатора датчика 3 линейным током отбора элемента 2И-HE. При этом одновибратор начинает вырабатывать импульс уровнем логического "0" (фиг.2в), продолжающимся до момента, когда напряжение на конденсаторе воспринимается вентилем как логи1 ческая "1". При наличии импульса одновибратора вход фильтра 6 через коммутатор 5 подключен к источнику опорного напряжения одной полярности, а при его отсутствии — к общей шине (фиг.2д). С момента снятия с импульса генератора с прямого выхода емкость начинает разряжаться через открытый ключ, подготавливая постоянный (нулевой) уровень для следующего своего заряда. Одновременно появляющийся импульс инверсного выхода генератора (фиг.2б) осуществляет указанные операции для второго одновибратора. Фильтр 6 осредняет (фиг.2е) по длительнбстям 1„=КС„, 2=КС2 одновибратора напряжение +и. на периоде Т генератора

Дифференциальный интегратор 10 блока деления по цепи обратной связи коммутатор 11 — фильтр 12 уравновешивает напряжение на своем инвертирующем входе с напряжением на неинвертирующем входе (фиг.2).

Е "„+ "g. П К С„+С2 о Т о Т поэтому преобразователь реализует желаемую функцию измерения

Š— К С -С2

" С„+С, которая обеспечивает независимость от изменений частоты, диэлектрической проницаемости диэлектрика. При ртом помимо обеспечения общей линейности передаточной характеристики для датчика 3 с линейной функцией преобразования измеряемой величины в емкость схема обеспечивает существенную линеаризацик передаточной характеристики при использований датчика с нелинейной функцией преобразования (как результат деления нелинейности на нелинейность). Кроме того, вход AHJIbTpG 6 фиксирован на опорных напряжениях (+U, общая шина), так что преобразователь нечувствителен к неидентичным уровням импульсов одновибраторов, соответствующих логическим

t1 1 11 11Дll

1168874

1168874

2-1 12 б

Редактор С.Саенко

Заказ 4610/39 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППИ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вход б

Составитель Н. Кринов

Техред С.йовжий Корректор Г.Решетник