Устройство для определения параметров конденсатора Советский патент 1987 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле параметров конденсаторов по параллельной схеме замещения .

Цель,изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение , стабильности измерения.

На чертеже представлена схема устройства дпя определения параметров конденсатора.

Устройство содержит клеммь: 1 дпя подключения исследуемого конденсатора, источник 2 напряжения смещения, управляемый генератор 3 тока, ограни читель 4 напряжения, повторитель 5 напряжения, пороговый блок 6, включающий компаратор 7 и резисторы 8-10 переменные резисторы 11 и 12, переключатель 13 и измеритель 14 дпитель ности импульсов.

Одна из клемм 1 для подключения измеряемого конденсатора подключена к источнику 2 напряжения смещения, а другая - к выходу управляемого ге- нератора 3 тока, к ограничителю 4 напряжения и через повторитель 5 .напряжения к сигнальному входу порогового блока 6. Пороговый блок 6 состоит из компаратора 7 и резисто- ров 8 и 9, общая точка соединения которых соединена с неинвертирующим входом компаратора 7, а противоположные выводы резистора 8 - с сигнальным входом порогового блока 6, а резистора 9 - с управляюш 1М входом порогового блока 6. Инвертирующий вход компаратора 7 соединен через резистор 10 с общей щиной. Неинвертирующий и инвертирующий выходы компа- ратора 7 через первый и второй переменные резисторы 11 и 12 соответственно соединены с общей шиной. Под- вижньй контакт первого переменного резистора соединен с управляющим вхо- дом порогового блока 6, подвижный контакт второго переменного резистора 12 соединен с входом управляемого генератора 3 тока. Неинвертирующий выход порогового блока 6 соединен с одним к контактов переключателя 13, а инвертирующий выход - с вторым контактом переключателя 13, подвижньй контакт переключателя 13 соединен с входом измерителя 14 длительности им пульсов,,

Устройство для определения параметров конденсатора работает следующим образом.

После подачи напряжения питания. устанавливают необходимую величину положительного напряжения на выходе источника 2 напряжения смещения. Измеряемый конденсатор начинает быстро заряжаться ограниченным током источника 2 напряжения через ограничитель 4 напряжения. На ограничителе 4 напряжения устанавливается положительный потенциал, равный по величине падению напряжения на открытом диоде. Так как этот потенциал больше по величине напряжения порогового уровня срабатывания блока 6, то он устанавливает пороговый блок 6 в положение, при котором на его выходе появляется сигнал отрицательной полярности. Этот сигнал, воздействуя на вход управляемого генератора 3 тока через переменный резистор 12, вызывает на его выходе отрицательное направление тока. Когда ток заряда от источника 2 напряжения смещения прекратится, измеряемый конденсатор начинает разряжаться ранее установившимся отрицательным выход- ным током управляемого генератора 3 до момента достижения потенциала на выходе повторителя 5 напряжения отрицательного пор огового уровня срабатывания блока 6. После срабатывания пороговый блок 6 меняет полярность на своем неинвертирующем выходе на противоположную, что приводит к изменению направления тока на выходе генератора 3. Измеряемый конденсатор начинает снова заряжаться, но теперь уже выходным током генератора 3. Когда потенциал на выходе повторителя 5 напряжения достигает положительного порогового уровня срабатывания блока 6, процесс повторяется и схема переходит в режим автоколебаний .

Переменным резистором 11 устанавливают величину напряжения порога срабатывания блока 6, а резистором 12 - величину выходного тока управляемого генератора 3,

Длительность t заряда от момента tj до момента t при измерении напряжения на емкости от U -U до Ц +UP определяется выражением

(1)

tM / у

- напряжение сметрния источника 2;

.,

i-b-S-i UcH7Rv

где и

см

Ujj, - напряжение порога срабатывания по сигнальному входу блока 6;

ip - выходной ток генератора 3. Длительность разряда емкости от момента времени t до момента времени t при изменении напряжения на ней от U(, +и до Utf, -Un определяется выражением

..--i--. (2)

-t t 2УпСх

2-Ч 2 i,+u,;:7R.

Выражения (l) и (2) справедливы

при условии сг - напряжение на конденсаторе, что вполне выполняется на практике.

Используя выражения (l) и (2), получим:

длительность периода колебаний напряжения на конденсаторе при наличии сопротивления потерь

1

(3)

Т- Т + -

1 г 1- 0(2 где TO - длительность периода колебаний напряжения на конденсаторе при отсутствии сопротивления потерь, равная 4 .()

d - коэффициент, равный

с1 Hi.

- ВТ

(5)

1 г у разность длительностей импульсов

ТосА

(6)

а также произведение длитель импульсов

То

41-2-4(

Решая совместно уравнения (6), получим

d

Решай совместно уравнения

(7), получим

Т /д .

о f + f

Используя формулы (3), (5 (9), получим выражения для оп ления параметров измеряемого сатора:

сопротивление потерь

,, () UcM

W,,Yir

ток утечки

Т Uc-.(T:i-T2) ir

емкость

С (t-i+fj Un

постоянную времени

.Т -D Г

ч - 7;Г IT 1 ТГ (, Ui,

тангенс угла потерь

„ AUr,

tg о -г---- -г-.- с -i 2 - сМ

. 5 ея

fO

15

20

25

30

35

40

, - 45

50

)

55

с помощью переключателя 13, подключая поочередно измеритель 14 длительности импульсов к инвертирующему и неинвертирующему выходам порогового блока 6, измеряем значения длительности положительных импульсов Т и,.

Подставляя в формулы (Ю), (П), (12), (13) и (14) измеренные значения длительностей импульсов i и а также значения параметров злемен- тов схемы и, , ip , и , получим необходимые параметры измеряемого конденсатора.

Формула изобретения

Устройство для определения параметров конденсатора, содержащее управляемый генератор тока и клеммы для подключения конденсатора, общий вывод которых соединен через повторитель напряжения с сигнальным входом порогового блока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения, в него введены источник напряжения смещения, ограничитель напряжения, два переменных резистора, переключатель и измеритель длительности импульсов, причем выход управляемого генератора тока и одна из клемм для подключения исследуемого конденсатора соединены с первым выводом ограничителя напряжения, а другая клемма - с первой щиной источника напряжения смещения, вторая шина которого соединена с вторым выводом ограничителя напряжения, с первыми выводами переменных резисторов и с общей шиной, второй вывод первого переменного резистора соединен с неинвертируюпшм выходом порогового блока и с одним из контактов переключателя, второй вывод второго переменного резистора соединен с инвертирующим выходом порогового блока и с другим контактом переключателя, подвижный контакт первого переменного резистора подключен к управляющему входу порогового блока, подвижршм контакт второго переменного резистора подключен к входу

5I28540J.6

управля;емого генератора тока, а под-чен к измерителю длительности имвижный контакт переключателя подклю- пульсов,

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерения. Она достигается тем, что в устройство для определения параметров конденсатора (к), содержащее управляемый генератор тока 3, повторитель напряжения (и) 5 и пороговый блок б, введены источник И смещения 2, ограничитель Н 4, включающий компаратор 7, резисторы (Р) 8-10, переменные Р 11, 12, переключатель 13, измеритель длительности импульсов 14. В описании изобретения даны математические выражения для расчета параметров измеряемого К. Устройство может быть использовано при контроле параметров конденсаторов по параллельной схеме , замещения. 1 ил. П 00 сд 4 О