Преобразователь емкости конденсатора

 

изобретения, М. М. Зинин

1

,y f

Куйбышевский институт инженерств калезнодорожного транспорта (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА

Изобретение относится к электроизме рительной технике, а более конкретно, к преобразователям параметров пассивных электрических цепей и может быть использовано при измерении емкости конденсаторов, например, в автоматике, .телемеS ханике и, связи.

Известен преобразователь параметров двухпошосннков, который характеризуется необходимостью разде пения составляиилих переходных процессов и пригоден для из10

1 мерения одного или нескольких парамет» ров двух и в ряде случаев трехэлемент ных двухполюсников. В известном устройстве для обработки сигналов используют дифференциатор (1) .

И

Недостатком известного, преобразова теля является низкая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является быстродействуюшее устройство поэлементного пускового контроля параметров сложных электрических цепей, содержашее операционный усилитель, вход которого через исследуемый двухполюсник, состояший иэ параллельно включенных ем..кости, активного сопротивления и индук тивности, подключен к источнику постоянного напряжения, конденсатор, катушка индуктивности, активное сопротивление включенные в цепь отрицательной обрат» ной связи операционного усилителя, интеграторы, дифференциаторы, сумматоры, коммутатор, двухпороговые- схемы. срав нения (2j.

Недостатком известного устройства ss пяется низкая точность измерения вследствие использования дифференциаторов в тракте преобразования.

Бель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь емкости конденсатора, содержаший операционный усилитель, с включенной измерите ьной цепью на входе и образцовым элементом в цепи обратной связи; два интегратора, вход oA-, ного из которых соединен с выходом операционного усилителя, коммутатор и блок

917 130

ГДЕ R1 2 х

Ц о сравнения, снабжен генератором прямоугопьных импупьсов, источником регулируемых по амплитуде прямоугопьных импульсов тока, источником трех опорных напряжений и инвертором, причем выход генератора прямоугопьных импупьсов соединен с другим выводом измеритепьной цепи, а выход операционного усипитепя соединен с одним из входов коммутатора и блока сравнения, другой вход посцеднего соединен с выходом источника трех опорных напряжений, а выход - с другим входом коммутатора, выходы которого непосредственно и через инвертор соединены с входом другого интегратора, выход которого соединен с управляющим входом источника регулируемых по амплитуде прямоугольных импульсов тока, который включен параппепьно измерите ной цепи.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Преобразоватепь содержит генератор

1 прямоугольных импульсов, включенный через измерительную цепь 2, состоящую из последовательно соединенных активного сопротивления 3 и емкости 4, параплепьно которым включено активное сопротивление 5, ко входу операционного усилителя 6, s цепь отрицателЬной обратной связи которого включен активный резистор 7. Выход операционного усилителя

6 соединяют с интегратором 8, через коммутатор 9 и иивертор10с интеграторомll соединенным с источником 12 регупируемых по амппитуде прямоугольных импульсов тока, через блок 13 сравнения с источником 14 трех опорных напряжений. Коммутатор 9 соединяют с интегратором 11.

Блок 13 сравнения соединен с коммутатором 9.

Преобразоватепь работает спедующим образом.

При подаче напряжения генератором

1 прямоугопьных импульсов и тока источ« ника 12 регулируемых по амплитуде прямоугопьных импульсов тока на выходе .операционного усилителя 6 получают напряжение -t4 с

v= + — Е f -п, б 1 2 К1 активное сопротивление 3; активное сопротивпение 5; измеряемая емкость 4; активное сопротивление резистора 7; амплитуда импульсов источника 12 регулируемых по амппи туде прямоугольных импульсов тока;

Š— амплитуда импульсов генератора 1 прямоугольных импульсов.

Считают, что переходные процессы за время прямоугольных импульсов и промежутков между ними затухают.

При достижении Uz первого опорного напряжения U1 задаваемого источником 0 14 трех опорных напряжений, блок 13 сравнения коммутатором 9 подключает к выходу операционного усипитепя 6 интегратор 11. При достижении Ug второго опорного напряжения 12 блок 13 сравне15 ния подключает коммутатором 9 интегратор 11 через инвертор 10 к выходу операционного усилителя 6. При достижении третьего опорного напряжения U> интегрирование прекращают.

20 При достижении U2 напряжение на выходе интегратора 11

Щг ЕЯО ЕЯО -t/R,c„ и,,=к„1 (к к с "-тк,}ос=

М1

=к„(-п,) (tU)-tUg)tt„Ett,tg(t

2 - 1 /К,С,) где 11 tt1 - время достижения Об опор»

30 ных. напряжений U и U2, — коэффициент пропорционапьности, вносимый интегратором 11.

При достижении Ug напряжение на выходе интегратора 11

i Eeà ! („-(„-tRp)(2tp вц-с„}к„pppfElt с„° х г2 "2 Rt х п - M1/R ск p lip/Rtctt))

40 где tv - время достижения U> °

При условии Ц-V,=U>-у на выходе интегратора ll получают напряжение в результате двухтактного интегрирования

0 =(2-ЯЛ2В В В ) те 011 не и» ЕЯ м

%2 . "2 "1 "3

45 зависит от Сх и йх.

Изменение тока 1 источника 12 регулируемых прямоугольных импульсов тока продолжают до полной компенсации постоянной составляющей напряжения ERtt/É2 на выходе операционного усилителя 6, когда

U" = О, Тогда на выходе интегратора 8 получают напряжение после затухания переходных процессов пропорциональное из» меряемой емкости

- /RiCx

- /0 " / q .с = K<егоC>, О где Иб -. коэффициент пропорциональности вносимый интегратором 8, 30

Формула

5 9171 пропорционально измеряемой емкости C x.

Поэтому измеряемая емкость Н в скомпенсированном преобразоватепе пропорциональна амплитуде импульсов на вы- 5 ходе интегратора 8. Вспедствие испош зования топько операций интегрирования,, суммирования и сравнения, аппаратурно реализуемых с высокой точностью, устройство обладает высокими точностными характеристиками. изобретения

Преобразователь емкости конденсатора, содержаший операционный усипитепь с включенной измеритепьной цепью на входе и образцовым элементом в цепи обратной связи, два интегратора, вход одно-20

ro из которых соединен с выходом операционного усилителя, коммутатор и блок сравнения, о т и и ч а ю ш и й. с я тем, что,. с целью повышения точности изме- ° рения, он снабжен генератором прямо- 25 угопьных импульсов, источником регупируемых по амплитуде прямоугопьных импульсов тока, источником трех опорных напряжений и инвертором, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен с другим выводом измерительной цепи, а выход операционного усипителя соединен с одним из входов коммутатора и блока сравнения, другой вход последнего соединен с выходом источника трех опорных напряжений, а выход - с другим входом коммутатора, выходы которого непосредственно и через инвертор соединены с входом другого интегратора, выход которого соединен с управляюшим входом источника регулируемых по амплитуде прямоугопьных импупьсов тока, который включен параллепьно измеритепьной цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетепьство СССР № 457939, кп. G 01 R 27/00, 1973.

2. Авторское свидетепьство СССР № 421949, кп. G 01 Р 27/00, 1972, I

Составитель Л. Сотникова

Редактор Н. Ковапева Техред М.Гергель Корректор Н. Степ

Заказ 1882/66 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипиап ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проэктная, 4