Преобразователь емкости в интервал времени Советский патент 1985 года по МПК G01R27/26 

«Pt/г.г

.

Изобретение относится к злектроизмерштельной технике и может использоваться в измерительных приборах и системах, например в измерителях добротности.

Цель изобретения - расширение функциональных возмржностей преобразователя. .

На фиг. 1 представлена функциональная , схема преобразователя; на фиг. 2 - блоксхема блока управления.

Преобразователь состоит из последовательно соединенных колебательного контура 1 (измерительного двухполюсника), усилигеля 2, детектора 3, блока выделения экстремума 4, триггера 5, а. также последовательно соединенных функционального преобразователя 6, источника пилообразного напряжения 7, блока управления 8, а. также из вьюоКочастотного генератора 9, источника напряжения смещения 10, ключа 11, злементов развязки 12 и 13, преобразуемой емкости 14.

В состав колебательного контура входят катушка индуктивности, конденсатор и цепочка с последовательно включенными конденсатором и варикапом. Конденсатор этой цепочки служит для разделения по постоянной составляющей варикапа и источника напряжения смещения. Источник напряжения смещения 10 служит для задания необходимого режима по постоянному току при измерении емкости варикапа и не оказывает влияния на работу преобразователя при измерении емкости. конденсаторов.

Элементы развязки 12 и 13 служат для развязки цепей постоянного и переменного напряжений.

В исход юм состоянии на зажимах преобразуемая емкость отсутствует. Высокочастотный генератор 9 вырабатывает напряжение синусоидальной формы, которое прикладывается к колебательному контуру 1. На выходе источн ка пилообразного напряжения 7 действует . пилообразное напряжение. Это напряжение . поступает на функциональный преобразователь 6, с выхода которого изменяющееся напряжение подается на варикап колебательного контура. При минимальном Изменяющемся .нап ряжении на варикапе последний имеет максимальную емкость, и контур настраивается . в резонанс. Из контура напряжение синусоидальной формы поступает на вход усилителя 2, ас его выхода - на детектор 3. Далее про детектированное .напряжение колоколообразной формы подается на вход блока выделения экстремума 4.. Последний вырабатывает импульс напряжения в момент экстремума входного сигнала. Импульс с выхода блока 4 поступает на раздельный вход триггера 5,

52912

При измерении емкости (конденсатора или варикапа) 14 он подключается к зажимам

, преобразователя.

Как и в первом случае напряжение пило5 образной формы поступает на вход функционального преобразователя 6. Функциональный преобразователь формирует из пилообразного напряжения напряжение смещения UCM () которое подается на варикап кол.ебательного

)0 контура. Функциональный преобразователь формирует напряжение тактовой формы, чтобы емкость варикапа колебательного контура имела линейную зависимость от времени. В ка честве функционального преобразователя

15 может использоваться кусочно-линейный аппроксиматор. Емкость варикапа колебательного контура изменяется по закону

, Ce .Kt , .

где С| - емкость колебательного контура, 20. при котором наступает резонанс

на рабочей частоте;. .

К - крутизна изменения емкости варикапа колебательного контура, постоянная величина;.

25 t - время, О t Т , где Т- длительность напряжения пилы. При поступлении напряжения смещения на варикап колебательного контура последний изменяет значение своей емкости от максимального значения до минимального.

С поступлением изменяющегося напряжения на варикап колебательного контура последний периодически с частотой поступления изменяющегося напряжения настраивается в резонанс. . Если момент резонанса в контуре без преобра зуемой емкости i , а с преобразуемой емкостью 2 то емкость варикапа колебатель. ного контура изменится за значение, равное .величине преобразования емкости

.)Сх

или

.0) .

где k - крутизна изменения емкости варикапа колебательного контура постоян. ная величина.

Из (1) следует, что измеряемая емкость

пропорциональна интервалу времени ui

Изменение напряжения смещения на выходе функционального преобразователя 6 начинается от уровня, при котором контур 1 без измеряемой емкости 14 настроен в резонанс. Начало изменения напряжения смещения синхронизируется через источник пилообразного напряжения 7 блоком управления 8, который устанавливает триггер 5 в этот момент времени 55 () в единичное состояние. При поступлении измеряемой емкости 14 на измерительные позиции при настройке контура в резонанс (момент времени i) выходе блока выделения экстремума 4 появится импульс, который сбросит триггер 5 в другое состояние При наличии емкости 14 процесс выработки входных импульсов триггера 5 циклически повторяется. На выходе триггера 5 будут действовать импульсы длительностей Ai- , т. е. пропорционально Су. В момент времени (tj ti ) на выходе генератора пилообразното напряжения будет напряжение, пропородональное С, которое поступает через ключ 11 на второй выход устройства, ключ управляется выходным импульсом блока.. Следовательно, преобразователь позволяет получить два параметра электрического сигна ла - длительность импульса и напряжение, которые пропорциональны измеряемой емкост Cj(, что определяет его более широкие функциональные возможности. Блок управления (фиг. 2) содержит генера тор импульсов 15 и блок задержки 16. Выхо генератора импульсов соединен с входом гене ратора импульсов блока задержки. Сигнал с выхода генератора импульсов поступает, кроме того, на вход источника пилообразного напряжения 7, а с выхода блока задержки соответствующий вход триггера 5.

HaffHH Ж 914 Формула изобретения Преобразователь емкости в интервал времени, содержащий емкостный датчик, включе1гаый в измертельный двухполюсник . с модулируемыми параметрами, высокочастот ный генерагср, блок выделения экстремума, триггер, ключ, причем вход блока выделения экстремума подключен к двухполюснику через последовательно соединенные усилитель и детектор, а его выход - к одному из входов триггера, выход которого подключен к управляющему входу ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные блок управления, генерагор пилообразного напряже1гия, функциональный преобразователь и источник напря- т жения смещения, выход .генератора пилообразного напряжерия соединен с рабочим входом ключа, а выход функционального преобразователя соединен через элемент развязки с варикапом измерительного двухполюсника, а управляющий вход ключа соединен с выходом блока вьщеления экстремума и входом триггера, выход источника напряжения смещения соединен через элемент развязки с зажимом для подключения измеряемого конденсатора, временным выходом преобразователя является выход триггера.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться в измерительных приборах и системах, например в измерителях доброшоСтк. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя. Преобразователь состоит из последовательно соединенных колебательного контура 1, усилителя 2, детектора 3, блока выделения зкстремума 4, триггера 5,- а также последовательно соединенных функционального преобразователя 6, источника пилообразного напряжения 7, блока управления 8, а также из высокочастотного генератора 9, источники напряжения смеще- . ния 10, ключа 11, элеменгов развязки 12 и 13, преобразуемой емкости 14. Колебательный контур образован из катушки индуктивности конденсатора и цепочки с последова-. л тельно включеннь1ми конденсатором и варикапом. Конденсатор этой цепочки разделяет § постоянную составляющую варикапа и источника 10. 2.ИЛ. , (Л

flOf/e. 2