Преобразователь значения емкости конденсаторов в код Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относите - к измерительной технике и можех быть использовано в приборах для измерения емкости. Известно устройство для измерения емкости, содержащее автогенератор с измеряемой емкостью, эталонный автогенератор, генератор импульсов, формирователи, пересчетные схемы, реверсивный счетчик 1. Недостатки, данного устройства низкая точность измерения, обусловленная возникновением во времени разности частот эталонного и измерительного генераторов, и сложность. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения ем кости конденсаторов, содержащее изме рительный генератор с колебательным контуром, выход которого соединен с зажимами для подключения измеряемого конденсатора, переключатели, один из которых включен параллельно с ко лебательным контуром измерительного генератора, а другой - последовательно с ним, импульсный кварцевый генератор, формирователь импульсов, счетчик, реверсивные счетчики, четы ре элемента И и блок управления 2 Недостаток известного устройства заключается в низком быстродействии Время преобразования значения емкос в код равно V(vfoiJ v o o), - коэффициент пересчёта счетчика; TJ(,TQ- периоды колебаний при подключении к измерительному генератору емкостей Сп+Сд+Сх и Со+Сп соответственно (Сп - емкость переключателей ; С - емкость измерительного генератора С - измеряемая емкость), Цель изобретения - повышение быст родействия устройства при сохранении простоты его аппаратурной реализации. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее измерительный генератор с колебательным ко туром, выход которого соединен с зажимс1ми для подключения измеряемого конденсатора, переключатели, один из которых включен последовательно с ко лебательным контуром измерительного генератора, а второй - параллельно с ним, причем выход измерительного генератора подключен к входу формирователя импульсов, выход которого под ключеН к входу счетчика, блок управл ния, первый, второй и третий выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих элементов И, четвертый выход соединен с входом Установка О реверсивного счетчика, пятый и шестой выходы подключены к управляющим входам первого и второго переключателей соответственно, причем второй вход первого элемента И соединен с выходом кварцевого генератора, а выходы второго и третьего элементов И подключены к суммирующему и вычитакяцему входам реверсивного счетчика соответственно, дополнительно введены суммирующий счетчик и импульсный перемножитель, причем выходы младших разрядов суммирующего счетчика подключены к сигнальным входам, а выходы старших разрядов этого счетчика - к управляющим входам перемножителя, выход которого подключен к вторым Ьходам второго и третьего элементов И, а выход первого элемента И соединен с входом суммирующего счетчика, вход Установка О которого подключен к седьмому выходу блока управления, первый вход которого в свою очередь подключен к выходу счетчика, а второй - к выходу формиров ателя импуль со-в. На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь содержит блок 1 управления, измерительный генератор 2, кварцевый генератор 3, переключатели 4 и 5, счетчик б, суммирующий счетчик 7, реверсивный счетчик 8, элементы И 9-11, импульсный перемножитель 12, формирователь 13 импульсов и измеряемый конденсатор 14, Работа устройства происходит в два периода. В первый период замыкается переключатель 4 и размыкается переключатель 5. К колебательному контуру подключена емкость CP+CQ+C. Колебания с измерительного генератора 2 поступают на вход счетчика б и на второй вход блока 1 управления. Блок 1 управления открывает на время (где k - коэффициент пересчета счетчика 6; Tj( - период колебаний на выходе измерительного генератора 2) элементы И 9 и 10. Импульсы частоты fo с выхода кварцевого генератора 3 поступают через открытый элемент И 9 на вход суммирующего счетчика 7. Суммирующий счетчик 7 и импульсный перемножитель 12 представляют собой j/стройство, работающее по принципу двоичного умножителя и реализующее зависимости вида N Н) г- - г N2-4 NO где 12 средняя частота следования импульсов на выходе перемножителя 1 2 ; NP - емкость суммирующего счетчика 7;

N-j(tJ fQf - число в суммирующем счетчике 7, нарастающее во времени по линейному закону. Выходные импульсы перемножителя 12 импульсов поступают через открытый элемент и 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика 8.

По окончании времени kTy в ревер- сивном счетчике 8 запишется число

или

)

М,

2Ы,

мент И 11 поступают на выч итгиощий вход реверсивного счетчика 8.

За время Т на вход реверсивного счетчика 8 поступит число Nn импульсов, равное

гЧт

о о

N. 2М„

to По окончании обоих периодов работы реверсивный счетчик 8 зафиксирует число

N-N.-N„-()

15

1 2- 2N,

или Окончание первого периода работы устройства характеризуется тем, что блок 1 управления закрывает элементы И 9 и 10 , а в реверсивном счетчике 8 записанном число N. Конец первого периода работы означает начало второго периода. При этом блок 1 управления размыкает переключатель 4 и замыкает переключатель. 5 и устанавливает суммирующий счетчик 7 в нулевое состояние. К кон туру подключена емкость . Первый импульс с выхода формирователя, поступает на блок 1 управления, от-т крывает элементы И 9 и 11. Время пре образования во втором периоде где TO - период колебаний на выходе измерительного генератора 2 при подключении к колебательному контуру емкости CO+CHИмпульсы с выхода импульсного перемножителя 12 через открытый эле 1с24ЛЧ -fcc 2N C;t-xc, Таким образом, в предложенном преобразователе по сравнению с про;тотипом достигнуто .значительное уве-личение быстродействия Л время преобразования Трл kT о + () . Увеличение быстродействия произошло практически без усложнения устройства, поскольку из состава, устройства исключен реверсивный счетчик, взамен коTOporo введены сукмирующий счетчик и импульсный перемножитель, состоящий в общем случае из группы элементов И, причем число элементов И равно половине числа разрядов суммирующего счетчика 7. Технико-экономическая эффективность от внедрения изобретения заключается в сокращении времени измерения.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗНАЧЕНИЯ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ В КОД, содержащий измерительный генератор с колебательным контуром, выход которого соединен с зажимами для подключения измеряемого конденсатора, перекч лючатели, один из которых включен . последовательно с колебательными контуром измерительного генератора, а второй - параллельно с ним, причем выход измерительного генератора подключен к входу формирователя импульсов, выход которого подключен к входу счетчика, блок управления, первый, второй и третий выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих элементов И, четвертый выход соединен с входом Уста- j новка О реверсивного счетчика, пятый и шестой выходы подключены к управляющим входам первого и второго переключателей соответственно, причем второй вход первого элемента И соединен с выходом кварцевого генератора, а выходы второго и третьего элементов И подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика соответственно, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены суммирующий счетчики импульсный перемножитель, причем вы- ходы младших разрядов суммирующего i счетчика подключены к сигнальным входам, а выходы старших разрядов W С этого счетчика - к управляющим вхог дам перемножителя, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего элементов и, а выход первого элетлента И соединен с входом суммирующего счетчика, вход Установка О которого подключен к седьмому выходу блока управления, первый вход которого в свою очередь подключен к выходу счетчика, а вто00 рой - к выходу формирователя импульсов. со