Преобразователь величины емкости конденсатора во временной интервал напряжения

 

оооо,:чвщw . но-те,-.м: чесная те; г (11) 684733 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 а я влено 11.01.74 (21 ) 1987705/18 — 21 (51)M. Ел.

Н 03 К 7/08 с присоединением заявки Ж

Ьв яРРстввииый комитет

СССР ае лилась изабретеиий и атирмтий (23) Приоритет

Опубликовано 05.09.79. Бюллетень М ЗЗ

Дата опубликования описания 05.09.79 (53) УДЫ, 621,317.

335.2(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Аксенов, H. М. Курносов, Г. 3. Солганик и А. И. Тросгубон (71) Заявитель

НИИТеплоприбор (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЛИЧИНЫ ЕМКОСТИ КОНЛЕНСАТОРА

ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразователям одной физической величины в другую, а именно величины емкости конценсатора в длительность импульса напряжения, и может найти применение в измерителях электрических величин, 5

Известно устройство для измерения величины емкости конденсатора, использующее преобразование ее величины во временной интервал напряжения, содержащее тактовый генератор, генератор пилообразного напряжения и

1О компаратор (1) .

Однако это устройство имеет значительную погрешность преобразования, обусловленную влиянием активной составляющеи сопротивления конденсатора.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устроиство, содержащее генератор тактовых импульсов, соединенный с входом генератора пилообразного напряжения, линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, амплитудный компаратор, дифференциальный усилитель, сумматор напряжений, соединенный первым входом с источником опорного напряжения, и иэмеряемую емкость. Генератор пилообразного напряжения выполнен на разрядном транзисторном ключе, шунтирующем измеряемую емкость, коллектор которого являетса выходом генератора ч соединен через резистор и диод с выходом сумматора напряжении, а общая то1ка соединения диода и резистора через дополнительный конденсатор соединена с выходом линейного усилителя с регулируемым коэффициентом, усиления, вход которого соединен с коллектором транзистора и входом амплитудного компаратора (2).

Однако этот преобразователь имеет ниэкук точность преобразования малых величин емкостей с большой активной составляющей сопротивления исследуемого емкостного элемента.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя за счет исключения влияния активной составляющей сопротивления измеряемой емкости.

Это достигается тем, что в преобразователь дополнительно введен амплигудный детектор, соединенный через диффереппиальиый усил ггель с вторым входом сумматора напряжений, а

5 6847 вход амплитудного детектора соединен с входом

«мплитудного компаратора.

Такой преобразователь позволяет получить линейную зависимость между емкостью исследуемого конденсатора и длительностью выходного импульса напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема преобразователя величины ем,кости во временной интервал напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Преобразователь величины емкости конденсатора во временной интервал напряжения содержит генератор 1 тактовых импульсов, соединенный с входом генератора 2 пилообразного напряжения, конденсатор 3 (Сд), линейный усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усиления, амплитудный компаратор 5, дифференциальный усилитель 6, амплитудный детектор 7 и сумматор напряжений 8. Генератор 2 пилообразного напряжения выполнен на раэрщ(ном транзисторном ключе Ч1, коллектор которого является выходом генератора и соединен через резистор R3 и диод Ч с выходом сумматора напряжений 8, а общая точка соединениядиода Ч и резистора R3 через дополнительный конденсатор С1 соединена с выходом линейного усилителя 4, вход которого. соединен с коллектором транзистора Ч1 и входом амплитудного компаратора 5. Дополнительно введенный амплитудный детектор 7 соединен через дифференциальный усилитель 6 с вторым входом сумматора напряжений 8, а вход амплитудного детектора 7 соединен с входом амплитуд. ного компаратора 5, На фиг. 2, а представлена временная диаграмма напряжения на выходе генератора 1 тактовых импульсов, на фиг. 2, в — временные диаграммы на выходе генератора 2 пилообразного напряжения (Ь1) на выходе дифференциального усилителя 6 (b ), на фиг. 2, с — вре- .

40 менная диаграмма на выходе компаратора.

Преобразователь работает следующим образом.

От генератора 1 тактовых импульсов запускается генератор 2. В определенный момент 4 времени линейно-изменяющееся напряжение на выходе генератора 2 достигает опорного напряжения (0оп) на компараторе 5, последний перебрасывается в другое положение, так что на выходе компаратора 5 формируется временной интервал, линейно-зависимый от величины емкости первичного преобразователя, Через время t > 5R3Ñ напряжение на выходе генератора 2 практически перестает изменяться. Величина этого напряжения определяется соотно-, шением между. значениями сопротивления утечки Ry емкостного элемента и зарядного со противления Яз.. Амплитудный детектор 7

33 4 преобразует пилообразное напряжение в постоянное, линейно-зависимое от Ry, и подает его на первый вход дифференциального усилителя 6, на второй вход которого подается опорное напряжение, соответствующее напряжению на выходе амплитудного детектора при R =с «;

Разностное напряжение с дифференциального усилителя 6, несущее информацию о погрешности, вносимой в преобразование сопротивлением Ry, подается на сумматор напряжений 8, его выходное напряжение увеличивается и, следовательно, увеличивается зарядный ток конденсатора 3. Таким образом, линейный усилитель постоянного тока компенсирует изменение крутизны имлульса пилообразного напряжения на входе компаратора 5, вызванное сопротивлением R> емкостного датчика и обеспечивает независимость длительности выходного импульса от R>.

Испытания данного преобразователя показали, что максимальная погрешность преобразователя составляет О,7%. Благодаря использованию вновь введенного амплитудного детектора и соответствующих функциональных связей достигается уменьшение погрешности преобразования величины емкости измеряемого конденсатора во временной интервал напряжения.

Если измеряемый конденсатор является датчиком, регистрирующим чзменение внешних условий, то повышение точности измерений дает ощутимый экономический эффект от использования изобретения.

Формула изобретения

Преобразователь величины емкости конденсатора во временной интервал напряжения,.содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный с входом генератора пилообразного напряжения, линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усилении, амплитудный компаратор, дифференциальный усилитель, сумматор напряжений, соединенный первым входом с источником опорного напряжения, и измеряемую емкость, причем генератор пилообразного напряжения выполнен на разрядном транзисторном ключе, шунтирующем измеряемую емкость, коллектор которого является выходом генератора и соединен через резистор и диод с выходом сумматора напряжений, а общая точка соединения диода и резистора через дополнительный конденсатор соединена с выходом линейного усилителя с регулируемым коэффици- ентом усиления, вход которого соединен с коллектором транзистора и входом амплитудного компаратора, о тл ича ю щий с я тем, что, с целью повышения точности за счет

68473$

ыг,2

Составитель В. Козаков

Техред Л.Алферова Корректор Е. Папп

Редактор А. Шмелькин

Тираж 1060 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7889/3

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 исключения влияния активной составляюшей сопротивления измеряемой емкости, в него дополнительно введен амплитудный детектор, соединенный через дифференциальный усилитель с вторым входом сумматора напряжений, а вход амплитудного детектора соединен с входом амплитудного компаратора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шляндин В. М. и др. Время-импульсное измерение RC-параметров, "Измерительная тех5 ника", N 11, 1968, с. 45-48.

2. Авторское свидетельство СССР N 207980, кл. Н 03 К 11/00. 1966.