Цифровой измеритель емкости

 

Союз Советскин

Социаписсическин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»>940086 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22)Заявлено о1.09.80 (21) 2975002/18-21 с присоединение>и заявки .%— (23)Приоритет

Опубликовано 30. 06. 82. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 30.06.82 (5()M. Кл.

G 01 R 27/26

6 еударсгвеннын комнтег

СССР но делам нэабретеннй н открытнй (53) УДК 621. 317.

335(088.8) (72) Авторы изобретения

В. И, Котельников и В. А. Семенов.

>!

Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени:

3 завод электроиэмерительных п>риборов (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым измерителям емкости.

Известен простой цифровой измеритель емкости, содержащий одновибратор, пусковое устройство, счетчик, цифровой индикатор, в которых емкость преобразуется в интервал времени (1).

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, позволяющая применять указанное устройство для грубых измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровой измеритель емкости, содержащий генератор тока, входные зажимы для подключения емкости, источник опорного напряжения, пороговое устройство (компаратор), счетчик, индикатор (2J.

Однако известное устройство обеспечивает невысокую точность преобразования. Кроме того, создается неудобство в отсчете показаний, так как преобразуемая величина числа импульсов является обратной величиной измеряемого значения емкости.

Цель изобретения — повышение точности измерения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель емкости, содержащий источник образцового напряжения, генератор тока, соединенный с одним из входов компаратора и с одним из зажимов для подключения измерительной емкости, другой зажим соединен при этом с земляной шиной, счетчик, соединенный с индикатором, и первый ключ, введены три ключа, дополнительный генератор тока, генератор опорной частоты, элемент совпадения, причем источник образцового напряжения через второй ключ соединен с другим входом компаратора и с выходом первого ключа, а выход ком94008

В исходном состоянии второй ключ

3 замкнут, а первый ключ 2 разомкнут, соответственно, один вход компаратора

4 имеет напряжение, близкое к напряжению общей точки. На выходе компаратора 4 напряжение также равно нулю и третий и четвертый ключи 6, 7 закрыты, генератор 8 тока и дополнительный генератор 9 не работают. В этом состоянии и второй вход компаратора 4 напряжений, соединенный с измеряемым конденсатором 5 через входные зажимы

14 и 15, имеет напряжение, близкое к

3 паратора через третий и четвертый ключи соединены соответственно с входами генератора тока и дополнительного генератора тока, другие выходы третьего и четвертого ключей 5 соответственно соединены с первым и вторым входами элемента совпадения, третий вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход элемента совпадения соединен 10 с входом счетчика.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства.

Схема содержит источник 1 образцового напряжения, первый и второй 15 ключи 2 и 3, компаратор 4 напряжения, измеряемый конденсатор 5, третий и четвертый ключи 6 и 7, генератор 8 тока, дополнительный генератор 9 тока, генератор 10 опорной частоты, эле-щ мент 11 совпадения, счетчик 12, индикатор 13, зажимы 14 и 15 для подключения емкости.

Источник 1 образцового напряжения через первый ключ 2 соединен с вторым д ключом 3 и одним из выходов компаратора 4 напряжения.

Другой вход компаратора 4 напряже-. ний через один входной зажим 14, измеряемый конденсатор 5 и второй входной эв зажим 15 подключен к общей точке устройства.

Одновременно вход компаратора напряжений соединен с выходами генератора 8 тока и дополнительного генератора 9 тока, входы которых через третий и четвертый ключи 6 и 7 соединены с выходом компаратора 4 напряжений.

Одновременно третий и четвертый ключи 6 и 7 соединены с элементом 11, вход которого подключен к генератору

10 опорной частоты, а выход - к счетчику 12 и индикатору 13.

Устройство работает следующим образом.

45 напряжению общей точки. Счетчик 12 сброшен и на индикаторе сформировано значение цифр, равное нулю.

Далее второй ключ 3 размыкается, а первый ключ 2 замыкается и к первому входу компаратора 4 подключается источник 1 образцового напряжения.

На выходе компаратора 4 напряжения появляется сигнал, который воздействует на третий ключ 6. Он открывается и воздействует на генератор 8 тока, который начинает генерировать ток

1 строго определенной величины, соответствующей данному поддиапаэону измерения. Третий и четвертый ключи

6 и 7 работают противофазно: одна схема открывается на один знак напряжения на выходе компаратора 4 напряжения, другая — на другой. Измеряемый конденсатор 5, подключенный к второму входу компаратора 4 напряжений, начинает заряжаться. Напряжение на нем определяется из соотношения.1

V = — t сх С„x где V -- напряжение на конденсаторе

СХ

С, равное постояннои величине;

С1 — измеряемая емкость;

I ток определенной величины, соиъс задаваемый на каждом поддиапазоне измерения; — время заряда конденсатора.

Измеряемый конденсатор 5 заряжается до величины V „ = 1 сои равной соивт по абсолютной величине найряжению источника 1 образцового напряжения (что соответствует срабатыванию компаратора 1 напряжений). При достижении напряжением Ас„ на конденсаторе

5 уровня напряжения источника 1 образцового напряжения на обоих входах компаратора 4 напряжения равны, и на его выходе устанавливается напряжение, равное нулю, третий и четвертый ключи

6 и 7 отключаются, соответственно, генератор 8 тока также прекращает генерировать ток. Между моментами включения и отключения генератора 8 тока проходит время, равное

V соиМ С (2)

11

con 54

Из соотношения (2) видно, что время ty прямо пропорционально измеряе940086 мой емкости С„ конденсатора 5 при заданном значении напряжения V и соиМ тока Icons<

В момент срабатывания первого и третьего ключей 2 и 6 срабатывает эле мент 11 совпадения и на вход счетчика 12 попадает число импульсов Nx, пропорциональное измеряемой емкости

Сх

10 (3) gХ Z . ЕО

15 где f — частота генератора опорной частоты.

И, соответственно, на индикаторе

13 индицируется число, соответствующее измеряемой величине.

Для приведения устройства в исходное состояние первый ключ 2 отключа- ув ет источник 1 образцового напряжения, второй ключ 3 подсоединяет первый вход компаратора напряжений к общей точке. Соответственно, к другому входу компаратора 4 напряжения приложено13 напряжение, равное напряжению источника 1 образцового напряжения. На выходе компаратора 4 напряжения появляется сигнал, приводящий к срабатыванию четвертого ключа 7. Соответст- 1О венно, включается дополнительный генератор 9 тока, который разряжает кон денсатор 5 (Су) до напряжения, близкого к напряжению нулевой шины. На выходе компаратора 4 напряжений устанавливается напряжение, также равное нулю, четвертый ключ отключается и дополнительный генератор 9 тока прекращает генерировать ток. Устройство приходит в исходное состояние.

В предлагаемом устройстве сущест венно уменьшена погрешность преобра,зования за счет уменьшения влияния нестабильности по времени и температуре генератора образцовой частоты. !

Повышена линейность преобразования, отсутствует погрешность преобразова" ния емкости в частоту.

Формула изобретения

Цифровой измеритель емкости, содержащий источник образцового напряжения, генератор тока, соединенный с одним из входов компаратора и с одним из зажимов для подключения измерительной емкости, другой зажим соединен при этом с земляной шиной, счетчик, соединенный с индикатором, и первый ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три ключа, дополнительный генератор тока, генератор опорной частоты, элемент совпадения, причем источник образцового напряжения через второй ключ соединен с другим входом компаратора и с выходом первого ключа, а выход компаратор4 через третий и четвертый ключи соединены соответ" ственно с входами генератора тока и дополнительного генератора тока, а другие выходы третьего и четвертого ключей соответственно соединены с первым и вторым входами элемента совпадения, третий вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, а выход элемента совпадения соединен с входом счетчика.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов.

Под ред. Эпштейна. М., "Советское радио", 1978, с. 26, рис. 2, Зб,з.

2. Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов.

Под ред. Эпштейна. M., "Советское радио", 1978, с. 26, рис. 2, 3в (прототип} . 4ВО86

Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Закаэ 4661/67

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

Составитель Л. Сотникова

Редактор А. Маковская Техред М.Гергель Корректор М. Коста