Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков Советский патент 1986 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерению параметров электрических цепей с сосредоточенными параметрами в частности к измерению емкости.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния температурного дрейфа на величину коэффициента преобразования.

На фиг. 1 изображена схема измерительного преобразователя; на фиг,2 осциллограммы формирования импульсов управления.

Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков содержит последовательно соединенные датчик 1 усилитель 2, демодулятор 3, инвертирующий усилитель 4, а также генератор 5 и последовательно соединенные модулятор 6, усилитель 7, демодулятор 8, инвертирующий усилитель 9 .и формирователь 10.

Датчик 1 состоит из 2-х конденсаторов, один из которых - измеряемый, а другой - опорный.

В схеме устройства имеются два идентичных канала: один, входящий в соста в генератора импульсного сигнала и включаюпщй в себя усилитель 2, демодулятор 3 и инвертирующий усилитель 4, второй - измерительный канал, включающий в себя усилитель 7, демодулятор 8 и инвертирующий усилитель 9. Генератор импульсного сигнала содержит также генератор 5 импульсовj модулятор 6 и формирователь 10.

Емкостный датчик 1 через усилители 2 и 7 подключен к входам демодуляторов 3 и 8, выходы которых подключены к входам инвертирукнцих усилителей 4 и 9. Генератор 5 через формирователь 10 соединен с входами демодуляторов, второй выход формирователя 10 подключен к модулятору 6, один из выходов которого соединен с инвертирующим усилителем 4, а выход подключен к датчику 1.

Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков работает следующим образом.

Генератор 5 вырабатывает импульсы прямоугольной формы (фиг. 2c), которые поступают на вход делителя частоты, выполненного на двух триггерах формирователя 10. Выходные импульсы 1-го триггера (фиг. 2&) и второго триггера (фиг. 2R,t ) подаются на входы элементов совпаде10

15

20

ния формирователя 10. Симметричные противофазные импульсы второго триггера (фиг. 26,г) поступают также на входы управления коммутаторов модулятора 6. С объединенных выходов коммутаторов отрицательные прямоугольные импульсы с амплитудой Ugbim (фиг. 2А) поступают на общий вывод конденсаторов датчика 1. Сигнал датчика 1 с выхода измеряемого конденсатора поступает на инвертирующий вход усилителя 7 измерительного канала. Выходной сигнал данного усилителя представляет собой импульсы напряжения, которые затем подаются на вход демодулятора 8, На входы управления этих коммутаторов подаются импульсы с выходов элементов совпадения формирователя 10 (фиг. 2е,ж).

Импульсы управления коммутаторов демодулятора 8 с целью устранения влияния переходных процессов на результаты измерения сдвинуты относительно фронтов импульсов управления коммутаторов модулятора 6.

Отрицательное выходное напряжение демодулятора 8 сглаживается и поступает на вход инвертирующего 30 усилителя 9. Выходное напряжение измерительного канала, пропорциональное измеряемой емкости датчика 1, снимается с выхода этого усилителя.

Поступающие на вход измерительного канала с выхода модулятора 6 двух- полярные импульсы имеют амплитуду,

равную U,,,, гдеК,Ь; Кг коэффициент передачи компенсационного канала, равный произведению коэффициентов передачи усилителя 2, который примерно равен отношению р

-, демодулятора 3 и инвертирующего Llf

усилителя 4. Выходное напряжение измерительного канала определяется по формуле

25

35

45

и,т-к

и- i2I-;ii.K,-U ц-Кг 5

т

.Rj4

R,

где Кэ - коэффициент передачи измерительного канала, равный произведению коэффициентов передачи усилителя 7, демодулятора 8 и инвертирующего усилителя 9.

При изменении коэффициентов передачи К} и К4, которые, в основном, вызываются температурной зависимостью параметров усилителей 2 и 7, а также

31

изменением емкостей датчика 1, в схеме происходит компенсация погрешностей, если 1 и если усилители 2 и 7 и конденсаторы датчика 1 имеют близкие параметры.

Условие 1 + обеспечивается выбором необходимого коэффициента передачи инвертирующего усилителя 4, условие - применением в качестве усилителей 2 и 7 монокристального двухканального операционного усилителя.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков, содержащий генератор импульсного сигнала, выход которого через клеммы для подключениг измеряемого конденсатора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, при этом неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен

Составитель В.Стукан Редактор Е.Копча Техред О.Неце Корректор М.Максимишинец

Заказ 904/54 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, гiУжгород, ул.Проектная, 4

58

с общей шиной, выход первого операци-г онного усилителя соединен с входом демодулятора, выход которого соединен с входом инвертирующего усилителя, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, генератор импульсного сигнала содержит формирователь и модулятор , выход которого соединен с измеряемым и опорным конденсаторами, а входы - с выходами формирователя, второй вывод опорного конденсатора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, идентичного первому, выход которого соединен с входом дополнительного демодулятора (детектора), выход которого через дополнительный инвертирующий усилитель соединен

с входом модулятора, при зтом управляющие входы демодуляторов соединены с выходами формирователя, вход которого соединен с выходом генератора импульсов.

Фиг.1

Изобретение относится к измерениям параметров электрических цепей с сосредоточенными параметрами, в частности к измерению емкости. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния температурного дрейфа на величину коэффициента преобразования. Устройство содержит датчик 1, усилитель 2, демодулятор 3, ин- вертирунндий усилитель 4, генератор 5, Для достижения поставленной цели в него дополнительно введены модулятор 6, демодулятор 8, инвертирующий усилитель 9, формирователь 10. Схема устройства выполнена на двух идентичных каналах. Импульсы управления коммутаторов демодулятора 8 с целью устранения влияния переходных процессов на результаты измерений, сдвинуты относительно фронтов импульсов управления коммутаторов модулятора 6. Работа устройства поясняется по временным диаграммам в описании изобретения. 2 ил. Гл«,ГтГ