Измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может использоваться для измерения различных неэлектрических величин перемещения, угла поворота, уровня вещества и т.д.) и предназначено для преобразования изменений емкости рабочего конденсатора датчика в изменения постоянного напряжения.

Известны измерительные преобразователи неэлектрических величин с емкостными датчиками,, построенные на основе автокомпенсационных схем с питанием переменным синусоидальным напряжением, содержащие емкостной датчик с рабочим и образцовым конденсаторами, генератор синусоидального напряжения и систему автоматического уравновешивания, причем уравновешивание производится изменением амплитуды синусоидального си нала на одном из сравниваемых конденсаторов при постоянной амплитуде противофазного синусоидального напряжения на втором ij .

Недостаток известного устройства заключается в том, что информативны выходным параметром их является амплитуда переменного синусоидального напряжения, для преобразования которой в постоянное напряжение необходим измерительный выпрямитель, яв ляющийся достаточно сложным узлом и .вносящий существенную погрешность.

Известно также устройство для измерения уровня раздела двух сред, которое содержит генератор синусоидального напряжения стабилизированн амплитуды, выход которого подключен к потенциальному электроду рабочего конденсатора емкостного датчика и к управляющему входу преобразовател постоянного напряжения в синусоидалное (аналогового управляемого элемента ), образцовый конденсатор емкостного датчика, токовый электрод которого соединен с токовым электро дом рабочего конденсатора и с входо усилителя, который своим выходом содинен с входом фазочувствительного детектора. Выход фазочувствительного детектора подключен к информационному входу преобразователя постоянного напряжения в синусоидальное . Выходное напряжение последнего подается в качестве уравновешивающего напряжения на потенциальный электрод образцового конденсатора и одновременно через измерительный выпрямитель поступает на выходные зажимы всего устройства 2.

Главным источником погрешностей данного устройства является погрешность измерительного выпрямителя.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком, содержащий рабочий и образцовый конденсаторы, усилитель и фазочувствительный дететор, в котором токовые электроды рабочего и образцового конденсаторов соединены и подклк чены через усилитель к входу фазочувствительного детектора, введены источник стабильного постоянного напряжения, два К1эммутатора и генератор прямоугольного напряжения, причем выход источника стабильного постоянного напряжения соединен с первым информационным входом первого коммутатора, вторыге информационные входы обоих коммутаторов подключены к общей шиие устройства, выхрда ксяунлутатЬ-ров подключены к потенциальным элек тродам рабочего и образцового кон.денсаторов соответственно, выход фазочувствительного детектора под- ключей к первому информационному входу второго кс лмутатора и к вы- i ходньм зажимам устройства, а выход генератора прямоугольного напряжения соединен с управляющи ии входами коммутаторов и опорньи г вхрдом фазочувствительного детектрра.

На чертеже изображена структурная схема измерительного преобразователя.

Устройство содержит источник 1 стабильногсэ постоянного напряжения, коммутаторы 2 и 3, генератор4 прямоугольного напряжения, рабочий 5 и образцовый б конденсаторы, .усилитель 7, фазочувствительньЕй детектор 8. При этом два информационных входа коммутаторов подклвучены к общей шине, второй информационный вход первого коммутатора подключён к источнику постоянного напряжения, второй инфор гационный вход второго - к выходу устройства, выходы KOMiviyTaTopoB подключены к электродам измеряемого и образцового конденсаторов, вторые электроды которых подключены к входу усилителя, выход которого подключен к входу фазочувствительногс детектора, выход генератора прямоугольного напряжения подключен к управляющим входам коммутаторов и опорному входу фазочувствительного детектора. Выход фазочувствительного детектора прдключе к выходным зажимши 9 устройства.

Устройство работает следующим образом. На потенциальные электродй рабочего 5 и образцового б конденсаторов подаются противофазные прямоугольные напряжения, фоглчируемые коммутаторе 2 из постоянного напряжения источника 1 и коммута тором 3 из выходного напряжения 31 всего устройства. Коммутаторы управ ляются генератором прямоугольного напряжения 4. Токовые электроды рабочего 5 и образцового б конденсаторов соединены вместе и подключены к входу усилителя 7. Фаза прямоугольного сигнала на .выходе последнего будет зависеть от знака неравновесия схемы. Это прямоугольное напряжение подается на вход фазочувствительного детектора 8, формируювдего на своем выходе постоянное напряжение, которое подается на выт ход устройства, в уравновешенном состоянии при достаточно больших ,коэффициентах усиления усилителя 7 фазочувствительного дётёктЬjpa 8 напряясение .на выходе 82. устройства описывается выражением. - и 2 ст .сГ выходное напряжение устройства -{действующее нд зажимах 9) стабилизированное постоянное напряжение источника 1J &тостя рабочего 5 и образцового б конден- саторов. В результате использбвания предлагаемого технического решения устройство получается проще, имеет меньшие габариты и массу и более вы-. сокую точность.4

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НЕЭЛЕКТРИЧЁСКИХ ВЕЛИЧИН С ЕМКОСТНЫМ ДАТЧИКОМ, содержащий рабочий и Образцову конденсаторы, усилитель и фазочувствительный детектор, причем токовые электроды рабочего и образцового конденсаторов соединены и подключены через усилитель к входу фазочувствительного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены источник стабильного постоянного напряжения, два коммутатора и генератор прямоугольного напряжения, при этом выход источника стабильного постоянного напряжения соединен с первым информационным входом первого коммутатора, вторые информационные входы обоих коммутаторов подключены к общей шине устройства, выходы коммутаторов подключены к потенциальным электродам рабочего и образцового ,конденсаторов соответственно, выход фазочувствительного детектора под(Л ключен к первому информационному входу второго коммутатора и к выходс ,ным зажимам устройства, выход гене ратора прямоугольного напряжения .соединен с управляющими входами кс 1мутаторов и опорным входом фазо чувствительного детектора. Ul эо X) N3