Цифровой преобразователь сигнала дифференциального емкостного датчика

 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения неэлектрических величин с помощью дифференциального емкостного датчика (ДД). Цель изобретения - повышение разрешающей способности и точности преобразования путем усреднения результата измерения и устранения влияния переходного процесса в ДД-достигается тем, что в датчик, содержащий первичный преобразователь (ПП) 1, блок 2 коммутации, счетчик 3 и генератор 5 счетных импульсов, введен блок 4 синхронизации, счетчик 3 выполнен реверсивным, а ПП 1 оснащен вторым выходом, ключом, компараторами, треггером, а также необходимыми связями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (89) CS 245940 (48) 24,06,86 (21) 7773987/24-21 (22) 15.10.85 (31) РЧ 8222-84 (32) 30, 10,84 (33) CS (46) 15. 12.90. Бюл . Р 46 (71) Тесла, концерновы подник (cs) (72) Фрегар Мирослар (CS) (53) 621.317.39 (088.8) (54) ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА (57) Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано

„.SU, 161 6.4 А 1 (д)у С 01 D 5/24 С 01 R 27/26 для измерения неэлектрических величин с помощью диФФеренциального емкостного датчика (ДД) . Цель изобретения повышение разрешающей способности и точности преобразования путем усреднения результата измерения и устранения влияния переходного процесса в ДД вЂ” достигается тем, что в датчик содержащий первичный преобразователь (ПП) 1, блок 2 коммутации, счетчик 3 и генератор 5 счетных импульсов, введен блок 4 синхронизации, счетчик

3 выполнен реверсивным, а ПП 1 оснащен вторым выходом, ключом, компараторами, триггером, а также необходимыми связями. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил.

1613864

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения неэлектрических величин, в частности измерения давления с помощью дифференциального емкостного датчика.

Известен цифровой преобразователь сигнала дифференциального индуктивного (емкостного) датчика, содержащий последовательно соединенные.первичный преобразователь, коммутатор и счетчик, а также генератор импульсов, выход которого. соединен с вторым входом коммутатора. Первичный преобразо- 15 ватель содержит последовательно соединенные блок запуска, ключ и дифференциальный датчик, два компаратора и триггер, причем второй вход ключа соединен с источником постоянного напряжения, второй и третий выводы днфференциапьного датчика соединены с первыми входами соответственно первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с источником опорного напряжения, а выходы — с первым и вторым входами триггера, выход которого соединен с выходом первичного преобразователя.

Однако известное устройство характеризуется недостаточной точностью преобразования, обусловленной влиянием, начального переходного процесса в дифференциальном датчике и отсутствием возможности усреднения результата за несколько циклов измерения.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и точности путем усреднения результата измерения и устранения влияния переходного процесса в дифференциальном емкостном дат40 чике, На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема первичного преобразователя, Устройство содержит первичный преобразователь (ПП) 1, блок 2 коммутации, реверсивный счетчик 3, блок 4 синхронизации, генератор 5 счетных импульсов. (ГСИ), блок 6 памяти, декодер 7, дисплей 8, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9, цифровой блок 10 сравнения и блок 11 вспомогательных цепей, причем два выхода

ПП 1 через блок 2 коммутации соединены с первым и вторым информационными 5 входами реверсивного счетчика 3, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока 4 синхронизации, а выход — через. последовательно соединенные блок 6 памяти и декодер

7 с входом дисплея 8, Ьыход ГСИ 5 соединен с третьим входом блока 2 коммутации, управляющий вход которого соединен с вторым выходом. блока 4 син- хронизации, третий выход которого соединен с управляющим входом блока 6 памяти, а вход -. с первым выходом ПП 1, выход блока 6 памяти соединен с входом блока 11 вспомогательных цепей и через ЦАП 9 и цифровой блок 10 сравнения соответственно с первым и вторым выходами устройства.

ПП 1 (фиг, 2) содержит резисторы 12.1 и 12;2 конденсаторы 13.1 и 13.2, образованные электродами дифференциального емкостного датчика, ключи (транэисторы) 14.1 и 14.2, компараторы 15.1, 16.1 и 15.2, 16.2, триггеры 17.1 и 17.2 и блок 18 управления. Первый вывод резистора 12.1 (12,2) соединен с выходом источника положительного напряжения (не показан), второй вывод — с первым выводом конденсатора 13. 1 (13.2), коллектором транзистора 14.1 (14,2) и инвертирующими входами компарат оров

15.1 и 16,1 (15.2 и 16.2}, неинвер" тирующие входы которых соединены соответственно с выходами источников положительного и отрицательного опорного напряжения (не показаны) . Выходы компараторов 15. 1 и 16. 1 (15. 2 и 16. 2) соединены соответственно с R- u Sвходами триггеров 17.1 (17.. 2), выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами ПП 1. R-входы триггеров-17,1 и 17.2 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 18 управления, первый и второй. выходы которого соединены соответственно с базами транзисторов

14.1 и 14.2, эмиттеры которых соединены с выходом источника отрицатель-! ного напряжения (не показан), Вторые выводы конденсаторов 13.1 и 13,.2 соединены с общей шиной.

Устройство работает следуюшим образом.

При подключении источников питания конденсатор 13, 1 (13,2) начинает заряжаться положительным напряжением через резистор 12,1 (12,?). Когда напряжение на конденсаторе 13,1 (13. 2) превышает опорное напряжение компаратора 15.1 (15.2), на ньго и. триггера 17,1 (17,2) 161 386 устанавливается уровень логического нуля. Когда оба триггера 17.1 (17.2) установлены в ноль, блок 18 управления открывает транзисторы 14.1 и 14.2 и конденсаторы 13 ° 1 и 13.2 перезаряжаются отрицательным напряжением.

Затем транзисторы 14.1 и 14.2 закрываются и напряжение на их коллекторах начинает. повышаться за счет за- 10 ряда конденсаторов 13,1 и 13.2 через резисторы 12, 1 и 12. 2. Скорость повышения этого напряжения обратно пропорциональна емкости конденсаторов 1.3.1 и 13,2. Когда потенциал верхней по схеме обкладки конденсатора 13.1 (фиг.13.2) превышает опорное напряжение компаратора 16.1 (16.2), последний устанавливает триггер 17.1 (17.2) в единичное состояние. Когда 20 через некоторое время этот потенциал превышает опорное напряжение компаратора 15.1 (15.2) последний вновь устанавливает триггер 17.1 (17.2) в нулевое состояние. Таким образом на вы- 25 ходах триггеров 17.1 и 17.2 формируются импульсы, длительность которых пропорциональна емкости конденсаторов

13. 1 и 13. 2 соответственно,, Указанные импульсы с выходов ПП 1 30 поступают в блок 2 коммутации, который в течение длительности этих импульсов пропускает счетные импульсы с выхода ГСИ 5 соответственно íà суммирующий и вычитающий входы реверсив35 ного счетчика 3, в результате чего в реверсивном счетчике 3 накапливается число, пропорциональное. разности емкостей конденсаторов 13,1 и 13.2 дифференциального емкостного датчика. 4С

По команде блока 4 синхронизации содержимое реверсивного счетчика 3 за.писывается в блок 6 памяти и после декодирования индицируется дисплеем

8. ЦАП 9 обеспечивает получение аналоговой информации на первом выходе устройства. Цифровой блок 10 сравнения сигнализирует о превьш ении выходным сигналом заданного уровня.

Чувствительность и разрешающая способность устройства повышаются при увеличении частоты счетных импульсов

ГСИ 5. Значительное повышение точности достигнуто увеличением количества циклов измерения и последующим усреднением результата, а также путем

55 устранения влияния переходного про. цесса при заряде емкостей дифферен.пиального емкостного датчика. Таким

4 6 образом получена разрешающая способность не более 10 пФ при погрешности не более 0,1Х. Предлагаемое устройство характеризуется также хорошими технологическими и эксплуатационными показателями.

Формула изобретения

1. Цифровой преобразователь сигнала дифференциального емкостного датчика, содержащий последовательно соединенные первичный преобразователь, блок коммутации и счетчик, а также генератор счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока коммутации, первичный преобразователь содержит ключ, дифференциальный емкостный датчик, два компаратора, триггер и блок управления, причем управляющий вход ключа соединен с первым выходом блока управления, второй вход ключа — с выходом источника постоянного напряжения, первые входы компараторов соединены с выходом источника опорного напряжения, а их выходы - с первым и вторым входами триггера соответственно, выход которого соединен с выходом первичного преобразователя, первый вывод дифференциального емкостного датчика соединен с выходом источника постоянного напряжения, второй вывод — с общей шиной, второй вход первого компаратора соединен с третьим выводом дифференциального емкостного датчика, отличающийся тем, что, с целью повьпцения разрешающей способности и точности преобразования, в него введены блок синхронизации, счетчик выполнен реверсивным. а первичный преобразователь оснащен вторым входом, который соединен с третьим входом блока коммутации, второй выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, третий вход котсрого соединен с первым выходом блока синхронизации, второй выход которого соединен с четвертым входом блока коммутации, а вход — с первым выходом первичного преобразователя, в который введены второй ключ, третий и четвертый компараторы и второй триггер, причем первые .входы третьего и четвертого компараторов соединены с выходом источника постоянного напряжения, выход первого ключа и второй вход второго компаратора соединены с третьим выводом дифференци1613864

Составитель M. Хаенко

Техред Л.Олийнык

Корректор М. Шароши

Редактор С. Лисина

Заказ 3885 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и î" êðûòèÿì при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужг< >р<.п, ул. Гагарина, 101 ального датчика, выход второго ключа и вторые входы третьего и четвертого компараторов соединены с четвертым выводом дифференциального емкостного

5 датчика, выходы .третьего четвертого компараторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго триггера, выход которого соединен с вторым выходом первичного преобразова-10 теля, управляющий вход второго ключа соединен с вторым выходом блока управления, вход второго ключа соединен с

i выходом источника постоянного напря:жения, первый и второй входы блока управления соединены соответственно

1

l !

I с выходами первого и третьего компаратор ов.

2. Преобразователь по и. 1. о т— л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью повьппения удобства использования, в него введены последовательно соединенные блок памяти, декодер и дисплей, а также цифроаналоговый преоб-о разователь, блок вспомогательных цепей и цифровой блок сравнения, причем вход блока памяти соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход— с входами цифроаналогового преобразователя, блока вспомогательных цепей и цифрового блока сравнения.