Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков

 

Изобретение относится к измерениям параметров электрических цепей с сосредоточенными параметрами, в частности к измерению емкости. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния температурного дрейфа на величину коэффициента преобразования . Устройство содержит датчик 1, усилитель 2, демодулятор 3, инвертирунндий усилитель 4, генератор 5, Для достижения поставленной цели в него дополнительно введены модулятор 6, демодулятор 8, инвертирующий усилитель 9, формирователь 10. Схема устройства выполнена на двух идентичных каналах. Импульсы управления коммутаторов демодулятора 8 с целью устранения влияния переходных процессов на результаты измерений, сдвинуты относительно фронтов импульсов управления коммутаторов модулятора 6. Работа устройства поясняется по временным диаграммам в описании изобретения. 2 ил. Гл«,ГтГ

СС(03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PEQlVEiËÈÍ (1% (11) (594 G 01 R27 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

k » о

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ (21) 3718294/24-21 (22) 27.01.84 (46) 28.02.86. Бюл. В 8 (72) А.Е.Кочетов, А.К.Савчук, А.Л.Калашников, В.Н.Чуков и Л.В.Жуйкова (53) 621.317..75(088.8) (56) Измерительная техника, 1965, 1(1, с. 43-45.

Заявка Японии Ф 55-38630, кл. С 01 К 27/26. 1980. (54) ИЗЙЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СИГНАЛОВ ЕИКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относится к измерениям параметров электрических цепей с сосредоточенными параметрами, в частности к измерению емкости, Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния температурного дрейфа на величину коэффициента преобразования. Устройство содержит датчик усилитель 2, демодулятор 3, инвертирующий усилитель 4, генератор 5.

Для достижения поставленной цели в него дополнительно введены модулятор 6, демодулятор 8, инвертирующий усилитель 9, формирователь 10. Схема устройства выполнена на двух идентичных каналах. Импульсы управления коммутаторов демодулятора 8 с целью устранения влияния переходных процессов на результаты измерений, сдвинуты относительно фронтов импульсов управления коммутаторов модулятора 6. Работа устройства поясняется по временным диаграммам в описании изобретения. 2 ил.

12

Изобретение относится к измерению параметров электрических цепей с сосредоточенными параметрами, в частности к измерению емкости, Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения влияния температурного дрейфа на величину коэффициента преобразования.

На фиг. 1 изображена схема измерительного преобразователя; на фиг.2— осциллограммы формирования импульсов управления.

Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков содержит последовательно соединенные датчик 1, усилитель 2, демодулятор 3, инвертирующий усилитель 4, а также генератор 5 и последовательно соединенные модулятор 6, усилитель 7, демоду" лятор 8, инвертирующий усилитель 9 ,и формирователь 10.

Датчик 1 состоит из 2-х конденсаторов, один из которых — измеряемый, а другой — опорный.

В схеме устройства имеются два идентичных канала: один, входящий в состав генератора импульсного сигнала и включающий в себя усилитель 2, демодулятор 3 и инвертирующий усилитель 4, второй — измерительный канал, включающий в себя усилитель 7, демодулятор 8 и инвертирующий усилитель 9. Генератор импульсного сигнала содержит также генератор 5 импульсов, модулятор 6 и формирователь 10.

Емкостный датчик 1 через усилители 2 и 7 подключен к входам демодуляторов 3 и 8, выходы которых подключены к входам инвертирующих усилителей 4 и 9. Генератор S через формирователь 10 соединен с входами демодуляторов, второй выход формирователя 10 подключен к модулятору 6, один из выходов которого соединен с инвертирующим усилителем 4, а вы" ход подключен к датчику 1.

Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков работает следующим образом.

Генератор 5 вырабатывает импульсы прямоугольной формы (фиг. 2< ), которые поступают на вход делителя частоты, выполненного на двух триг.герах формирователя 10. Выходные импульсы 1-го триггера (фиг. 20) и второго триггера (фиг. 2 L г ) подаются на входы элементов совпаде15058 2 (фиг. 2е, зк) .

25

35.коэффициент передачи компенсационно40

5

1О

f5 ния формирователя 10. Симметричные противофазные импульсы второго триггера (фиг. 2Ь,г) поступают также на входы управления коммутаторов модулятора 6. С объединенных выходов коммутаторов отрицательные прямоугольные импульсы с амплитудой Ug,„ (фиг. 2д) поступают на общий вывод конденсаторов датчика 1. Сигнал датчика 1 с выхода измеряемого конденсатора поступает на инвертирующий вход усилителя 7 измерительного канала. Выходной сигнал данного усилителя представляет собой импульсы напряжения, которые затем подаются на вход демодулятора 8. На входы управления этих коммутаторов подаются импульсы с выходов элементов совпадения формирователя 10

Импульсы управления коммутаторов демодулятора 8 с целью устранения влияния переходных процессов на результаты измерения сдвинуты относительно фронтов импульсов управления коммутаторов модулятора б.

Отрицательное выходное напряжение демодулятора 8 сглаживается и поступает на вход инвертирующего усилителя 9. Выходное напряжение измерительного канала, пропорциональное измеряемой емкости датчика 1, снимается с выхода этого усилителя.

Поступающие на вход измерительного канала с выхода модулятора 6 двухполярные импульсы имеют амплитуду, П, K Rg равную 0 — — - где К --; КгЬых4 1+К г R5

ro канала, равный произведению коэффициентов передачи усилителя 2, который примерно равен отношению 1 демодулятора 3 и инвертирующего с усилителя 4. Выходное напряжение измерительного канала определяется по формуле

1+К г > R +R где К5 - коэффициент передачи измерительного канала, равный произведению коэффициентов передачи усилителя 7, демодулятора 8 и инвертирующего усилителя 9.

При изменении коэффициентов передачи К и К., которые, в основном, вызываются температурной зависимостью параметров усилителей 2 и 7, а также

Формула изобретения

Составитель В.Стукая

Редактор E.Êîï÷à Техред O.Håöå Корректор М.Иаксимишинец

Заказ 904/54 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г;Ужгород, ул.Проектная, 4

3 12 изменением емкостей датчика 1, в схе- ме происходит компенсация погрешностей, если 1 +К >)1 и если усилители 2 и 7 и конденсаторы датчика 1 имеют близкие параметры.

Условие 1 + К >)1 обеспечивается выбором необходимого коэффициента передачи инвертирующего усилителя 4, условие h Ê ÛÊ вЂ” применением в качестве усилителей 2 и 7 монокристального двухканального операционного усилителя.

Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков, содержащий генератор импульсного сигнала, выход которого через клеммы для подключения. измеряемого конденсатора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, при этом неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен

15058 4 с общей шиной, выход первого операцич онного усилителя соединен с входом демодулятора, выход которого соединен с входом инвертирующего усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изме-, рения, генератор импульсного сигнала содержит форчирователь и модулятор, выход которого соединен с. из1О меряемым и опорным конденсаторами, а входы — с выходами формирователя, второй вывод опорного конденсатора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, идентичного первому, выход которого соединен с входом дополнительного демодулятора (детектора), выход которого через дополнительный инвертирующий усилитель соединен с входом модулятора, при этом управляющие входы демодуляторов соединены с выходами формирователя, вход которого соединен с выходом генератора импульсов.