Емкостный преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня криогенных жидкостей и других параметров с использованием емкостного датчика. Цель изобретения - повышение точности измерений и улучшение массогабаритных характеристик емкостного преобразователя. Устройство содержит емкостный датчик 1 и образцовый конденсатор 2, которые составляют два плеча измерительного моста, трансформатор 3 с полуобмотками 4 и 5, которые составляют два других плеча измерительного моста. В качестве усилителя постоянного тока и генератора для формирования пилообразного напряжения используется интегральный операционный усилитель 13, работающий по принципу модулятор - демодулятор. В частности, в качестве такого усилителя может использоваться серийно выпускаемая микросхема К140УД13. Совмещение в интегральной микросхеме функций генератора и усилителя позволяет повысить точность и уменьшить габаритные параметры устройства 1 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si) s G 01 V 3/26

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4390146/10 (22) 10.03,88 (46) 30.04.91. Бюл. hh 16 (72) В.С.Пономарев и А.В.Ермакович (53) 681.128,63 (088.8) (56) Ложников В.Я. Резистивные и емкостные измерительные преобразователи. Новосибирский -инженерно-строительный институт им. В,В.Куйбышева, Новосибирск, 1977, с.74, рис, 42. (54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня криогенных жидкостей и других параметров с использованием емкостного датчика. Цель изобретения — повышение точности измерений и улучшение массогабаритных характеристик емкостно„„5Q „„1645920 А1

2 го преобразователя. Устройство содержит емкостный датчик 1 и образцовый конденсатор 2, которые составляют два плеча измерительного моста, трансформатор 3 с полуобмотками 4 и 5, которые составляют два других плеча измерительного моста. В качестве усилителя постоянного тока и генератора для формирования пилообразного напряжения используется интегральный операционный усилитель 13, работающий по принципу модулятор — демодулятор. В частности, в качестве такого усилителя может использоваться серийно выпускаемая микросхема К14ОУД13. Совмещение в интегральной микросхеме функций генератора и усилителя позволяет повысить точность и уменьшить габаритные параметры устройCTBB. 1 Ил.

1645920

35

45 выходного сигнала. Точка соединения емко- 50 стного датчика 1 и образцового конденсато55

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения уровня криогенных жидкостей и других параметров с использованием емкостного датчика.

Цель изобретения — повышение точности измерений и улучшение массогабаритных характеристик емкостного преобразователя.

На чертеже представлена схема емкостного преобразователя.

Устройство содержит емкостный датчик

1, образцовый конденсатор 2, трансформатор 3 с полуобмотками 4 и 5 с выходной обмоткой 6 и объемным витком 7, формирователь 8 пилообразного напряжения, состоящий из резистора 9 и конденсатора 10, шину 11 выходного сигнала, общую шину

12, усилитель 13 с генератором 14, демодулятором 15, модулятором 16 и усилителем

17, источник 18 опорного напряжения постоянного тока, соединительные кабели 19 и 20.

Емкостный датчик 1 и образцовый конденсатор 2 включены в соседние плечи измерительного моста, два других плеча которого образованы двумя полуобмотками

4 и 5 трансформатора 3. Трансформатор 3 имеет объемный виток 7, соединенный с экранами соединительных кабелей 19 и 20 и являющийся экраном трансформатора 3.

Обьемный виток 7 соединен с полуобмотками 4 и 5 и с выходом формирователя 8 пилообразного напряжения. Основной вход формирователя 8 пилообразного напряжения соединен с выходом источника 18 опорного напряжения. Выходные клеммы обмотки 6 питающего трансформатора 3 соединены с входами модулятора 16 интегрального операционного усилителя 13, являющимися его дифференциальными входами. Выходы задающего генератора 14 соединены с управляющими входами модулятора 16 и демодулятора 15. Выход модулятора 16 соединен с входом усилителя 17, а выход демодулятора 15 — с управляющим входом формирователя 8 пилообразного напряжения. Выход интегрального операционного усилителя 13 соединен с шиной 11 ра 2 соединена с общей шиной 12. Вывод резистора 9 служит входом формирователя

8 и соединен с выходом источника 18 опорного напряжения, вывод конденсатора 10 соединен с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Ключевой элемент демодулятора 15 периодически открывается и закрывается с частотой и скважностью, определяемыми задающим генератором 14. Происходит периодический заряд конденсатора 10 через резистор 9 и разряд через сопротивление открытого ключа демодулятора 15. В результате на выходе формирователя 8 пилообразного напряжения формируется требуемое пилообразное напряжение. поступающее на вход питания измерительного моста. Использование емкостного датчика 1 и образцового конденсатора 2 исключает наличие постоянной составляющей тока через полуобмотки 4 и 5 питающего трансформатора 3. сердечник которого благодаря этому не может быть насыщен.

На выходных клеммах обмотки 6 формируется напряжение раэбаланса измерительного моста, пропорциональное разности емкостей датчика 1 и опорного образцового конденсатора 2, Это напряжение подается на вход интегрального усилителя

13, где детектируется, усиливается и поступает на шину 11 выходного сигнала, Роль фазочувствительного детектора выполняет модулятор 16.

В качестве интегрального операционного усилителя может использоваться серийно выпускаемая микросхема К140УД13.

Формула изобретения

Емкостный преобразователь, содержащий источник переменного напряжения и усилитель, а также емкостный датчик и образцовый конденсатор, которые включены в одни плечи измерительного моста, другие плечи которого образованы двумя полуобмотками трансформатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения массогабаритных характеристик, в него введен формирователь пилообразного напряжения, а в качестве источника переменного напряжения и усилителя включен интегральный усилитель постоянного тока, выполненный по схеме модулятор— демодулятор, при этом выходная обмотка трансформатора подключена к дифференциальным входам усилителя, выход демодулятора соединен с входом формирователя пилообразного напряжения, выход которого подключен к точке соединения полуобмоток трансформатора.