Устройство для преобразования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину

 

Союз Советсккн

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е < 9?430О

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 14.02,7Й (21) 2723007/18-21 с присоединением заявки М (23),приоритет

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень %42

Дата опубликования описания 15.11.82 (51)М. Кл.

601 R 27/26

3Ьеудвретмнный коинтвт

CCCP ао делан изобретений н открмтнй (53) УДК621. .3 17.737

{088.8) Г. А. Трясогузов, В. Ф. Иванчиков, В. Н. Колганов, Д. В. Лебедев, А. Н, Любезнов, А. Ф. Прокунцев и Г. И. Шаронов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО

ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

В АКТИВНУЮ ВЕЛИЧИНУ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для преобразования относительного изменения индуктивности или емкости датчиков в активную величину.

Известно устройство, содержащее гене- s ратор питания, один из зажимов которого соединен с обшей шиной и с одним из зажимов электронно-измерительного блока, второй зажим генератора питания соединен с вершиной цепи, составленной из последовательно соединенных конденсаторов связи, и включенной в диагональ питания кольцевого диодного моста, пер= вая и вторая вершины которой подключены ко второму и третьему зажиму электронно-измерительного блока соответственно, а первая и вторая вершины измерительной диагонали кольцевого диодного моста подключены соответственно к первой и и второй вершинам диагонали питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивления, хотя бы один из

2 которых переменный, а вершина измерительной цепи соединена с общей шиной Г1).

Недостатком устройства является невозможность использования одного коаксиального кабеля как для возбуждения моста, так и для снятия выходного сигнала, что делает невозможным раснолагать датчик вдали от генератора и электронно-измерительной аппаратуры.

Известно также устройство преобразования, содержащее генератор питания, один из зажимов которого соединен с оплеткой коаксиального кабеля и с одним из зажимов электронно-измерительного блока, второй зажим генератора питания соединен через конденсатор связи со вторым зажимом электронно-измерительного блока и через внутренний проводник коак сиального кабеля - с одной из обкладок опорного конденсатора и с одной из вершины диагонали питания кольцевого диодного моста, вторая вершина диагонали питания кольцевого диодного моста соединена со второй обкладкой опорного кон(20<-09 ) ° СЬ - 09 - Сg

3 97430 денсатора и через опорный резистор с оплеткой коаксиального кабеля и с вершиной измерительной цепи, включенной в измерительную диагональ кольцевого диодного моста и составленной из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивления, хотя бы один из которых переменный (2 3 .

Недостатком этого устройства является узкий динамический диапазон преобра- 10 зования относительного изменения эле( ментов полного сопротивления в активную величину из-еа наличия прямого падения напряжения на диодной цепи.

Бель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет расширения динамического диапазона преобразования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину. 20

Бель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор, питания, один из выходов которого соединен с оплеткой коаксиального кабеля и с корпусом устройства, а другой выход упомянутого генератора соединен через конденсатор связи с одним из входов устройства и через внутренний проводник коаксиального кабеля - с одним из выводов опорного конденсатора, с первым выходом первого диода и с вторым выводом четвертого диода, первый вывод которого соединен с одним из входов последовательно включенных двух элемен тов полного сопротивления,.один из кото35 рых хотя бы переменный, и с вторым выводом третьего диода, первый вывод которого подключен к второму выводу опорного конденсатора и к одному из выводов резистора, второй вывод .которого

49 соединен с оплеткой коаксиального кабеля и с корпусом элементов полного сопротивления, второй выход которых подключен к второму выводу первого диода и к первому выводу второго диода, 45 введены второй опорный конденсатор и второй резистор, соединенный одним из . выводов с вторым выводом второго диода H с одним из выводов второго конденсатора, второй вывод которого подключен к внутреннему проводнику коаксиального кабеля, оплеткой соединенного со вторым выводом второго резистора.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 — схемы подклк чения устройства; на фиг. 4 - зависимость 55 амплитуды выходного сигнала от относи- тельного измен ния (ьС/C ) преобразуемой величины при различных постоянных

0 4 значениях напряжения питания генератора (график (1) соответствует напряжению питания генератора RO В, а график (2) - 40В).

Устройство содержит два опорных конденсатора 1 и 9, два опорных резистора-2 и 10, диодные цепи, составленные из диодов 3, 4 и 7, 8, цепь, состоя-. щую из двух последовательно соединенных элементов полного сопротивления

5 и 6, в качестве которых, например, может быть использован дифференциальный конденсатор, двухпроводный кабель

11, например коаксиальный, генератор

13 и конденсатор связи 12. Выходное напряжение устройства снимается с зажимов 14 и 15, подключенных к внутреннему 16 и внешнему 17 (оплетке) ,проводникам коаксиального кабеля 11 соответственно.

Принцип работы устройства рассмотрим по схеме фиг. 2, представляюшую собой часть схемы чстройства фиг. 1 без конденсатора связи 12, преобразованную в более удобный вид, при этом предполагаем, „что диоды работают как идеальные переключатели и емкость конденсаторов 12, 1 и 9 значительно боль-, ше емкостей конденсаторов 5 и 6.

Схема (фиг. 2) работает следующим образом.

При положительной полуволне напряжение генератора происходит заряд конденсатора 6 по цепи: генератор (зажим

14), внутренний проводник 16 кабеля

11, диод 7, конденсатор 6, внешний щюводник 17 кабеля 11, генератор (зажим 15). Конденсатор 6 заряжается до напряжения равного напряжению генератора (цг ). При смене полярности напряжения генератора происходит заряд конденсатора 9 по цепи: генератор (зажим 15), внешний проводник 17 кабеля

ll, конденсатор 6, диод 8, конденсатор

9, внутренний проводник 16 кабеля 11, генератор (зажим 14).

Чистый заряд, выделяемый в нагрузке (конденсаторе 9), в одном цикле равен = (2.и 09 ) сь где 0„- амплитуда напряжения генератора 13;

09 - напряжение на конденсаторе 9;

G — емкость конденсатора 6.

Среднее напряжение, до которого за-. ряжается конденсатор 9, можно определить из следующего выражения

974300 6

Формула изобретения

Причем полярность напряжения на конденсаторе 9 такая, что плюс напряжения прикладывается к катоду диода 8, а минус к аноду диода 7. Для того, чтобы притянуть потенциалы обкладок конденса- о тора 9 к обшей шине {оплетке 17 кабе- ля 11) необходимо включить резистор

К 10 (фиг. 1) в связи с чем появляется необходимость отделить постоянную составляющую от генератора, т.е. включить 1$ конденсатор связи 12.

Аналогично работает .другая часть схемы, при этом конденсатор 1 заряжается до напряжения, определяемого величиной конденсатора 5, причем полярность напряжения на конденсаторе 1 противоположна напряжению на конденсаторе 9. l 5

С1- С5

2$

Таким образом, на конденсатор ах 1 и 9 формируются уровни положительной. 1 и отрицательной полярности {E „, .Eg) co ответственно, резисторы 2 и 10 притянули эти уровни к общей шине, что позволяет получить разность этих уровней (фиг. 4), которые фиксируются на конденсаторе связи 12. Выходное напряжение схемы с учетом что С. =С =С =С, С

С и С Сс определяется выражением

10 3S

u=-u„- u< =- С. с - S) .t причем знак выходного напряжения будет зависеть от соотношения емкостей конденсаторов 5 и 6.

Максимально возможная величина вы40 ходного напряжения, зависящая от напряжения питания устройства, ограничена лишь максимально допустимой величиной обратного напряжения диодов и напряжением пробоя примененного емкостного датчика. !

5 где с - емкость конденсатора 9.

Откуда

20„Сь

U + c

Устройство для преобразования относи- тельного изменения элементов полного

::опротивления в активную величину, солержащее генератор питания, один иэ выходов которого соединен с оплеткой коак сиального кабеля и с корпусом устройстра, а другой выход упомянутого генератора соединен через конденсатор связи с однйм из входов устройства и через внутренний проводник коаксиального кабеля ««с одним из выводов опорного конденсатора, с первым выводом первого диода и c BTopbIM выводом четвертого диода, первый вывод которого соединен с одним из входов последовательно включенных двух элементов полного сопротивления, один иэ которых хотя бы переменный, и с вторым выводом третьего диода, первый вывод которого подключен к вто- рому выводу опорного конденсатора и к одному из выводов резистора, второй вы вод которого соединен с оплеткой коаю сиального кабеля и с корпусом элементов полного сопротивления, второй выход которых подключен к второму выводу перaoro диода и к, первому выводу второго диода, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения динамического диапазона преобразования, в него введены второй опорный конденсатор и второй резистор, один из выводов которого соединен с вторым выводом вторОгО диОда и с Одним иэ выводов вторОгО конденсатора, второй вывод которого подключен к внутреннему проводнику коаксиального кабеля, оплеткой соединенного с вторым выводом второго резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3869676, кл. 329-204, 1970.

2. Патент США № 3883812, кл. 329-204, 1971 (прототип).

974300

Составитель Л. Муранов

Редактор Н. Киштулинец Техред С. Мигунова Корректор М. Коста

Заказ 8689/63 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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