Преобразователь параметров емкостного датчика в длительность электрических импульсов Советский патент 1991 года по МПК G01B7/00 

(46)

№ 2

15.01.91. Бюл.

(21)4401170/28

(22)01.04.88

(72) В.А.Сергеев

(53)531.717.55 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР 750259,-кл. G 01 В 7/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

911133, кя. G 01 В 7/00, 1982.

( (54)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАЖТРОВ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ Ш-ШУЛЬСОВ

(57)Изобретение относится к измерительной тех1шке и может быть использовано для преобразования неэлектри ческих величин в электрический сигнал, j например величины перемещения в дли-

тельность электрических импульсов Целью изобретения является повышение точности преобразования и упрощение . преобразователя. Напряжение на плечи первичного емкостного датчика преобразователя Подается от источника тока попеременно через ключи, управля- .емые также, как И два других ключа, подключенных параллельно конденсаторам датчика, .от триггера, на синхро- вод которого-поступают сигналы с компаратора. Один вход компаратора соединен с источником тока, а другой - с источником опорного напряжения. Формируемые сигналы на выходе триггера являются выходными сигналами преобразователя. Гил.

i

(Л

с

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и регулирования в качестве преобразбвателя неэлектрических величин с емкостными датчиками в электрический сигнал например величины перемещения в длительность электрических импуль - . сов.

Цель изобретения - повьшение точности пр еобразования и упрощение преобразователя за счет устра 1ения неидентичности характеристик источника тока и исключения элементов устройства.

На Ч(ерт1;же приведена структурная схема пр.ч1Г р.-1:1опателя параметров емкостного Датчика в длительность электрических импульсов.

Преобразователь содержит компаратор .1, первичный емкостный датчик 2 с конденсаторами 3 и 4 в плечах, клю-- чи 5 и 6, включенные параллельно конденсаторами 3 и 4 датчика 2, ключи ;7 и 8, источник 9 тока, источник 10 опорного напряжения и триггер 11. Ключи 7 и 8 с одной стороны подключены соответственно к конденсаторам 3 и 4, а с другой -.к выходу однопо- лярного 1сточника 9 тока и к одному из входов компаратора 1, нторой вход которого подключен к источнику 10 опорного напряжения. Выход компаратора 1 подключен к входу триг- гера 11, выход которот о подключен к управляющим входам ключей 5 - 8 и являетсл информационным выходом преобразователЯо

Преобразователь работает следую- . щим образом,

В начальный момент-времени конденсаторы 3 и 4 разряжены. При включении йсточйика 9 на выходе триггера 11 появляется либо высокий, либо низкий уровень напряжения, в зависимости от которого к источнику -9 тока подключен либо конденсатор 3, либо конденсатор 4 через соответствующие ключи 7 и 8. Если подключен конденсатор 3, то конденсатор 4 закорочен ключом 6, а если подключен конденсатор 4, то конденсатор 3 закорочен ключом 5. Для определенности предположим, что ста- бильный ток от исто Гника 9 заряжает конденсатор 3, т„е, при низком урон- не на выходе триггера 11 замкнуты ключи 6 и 7. Напряжение на Первом входе компаратора 1 линейно возрас- .тает в функции тока источника 9 тока - и емкости конденсатора 3 первичного да чика 2, Когда оно станет равным на-- пряжению на втором входе компаратора 1, величину которого задает источник 10 опорного напряжения, выходное напряжение компаратора 1 скачком ме-. няется с низкого уровня на высокий. При этом положительный фронт выходного напряжения компаратора 1 переводит триггер 11 в другое состояние, при котором на его выходе возникает высокий уровень напряжения. Под Действием этого уровня напряжения ключи

5и 8 замыкаются 5 а ключи б и 7 размыкаются. И результате, конденсатор 3 начинает быстро разряжаться через сопротивление ключа 5, а конденсатор

4 начинает линейно заряжаться током источника 9 через замкнутый ключ 8, так как к этому моменту времени ключ

6разомкнут. При размыкании ключа 7 и замыкании ключа 8 напряжение на первом входе компаратора 1 скачком снижается с.высокого уровня заряженного конденсатора 3 до низкого (нулевого) уровня разряженного кондеиса- тора 4. Поэтому выходное напряжение

компаратора 1 также становится низ- icoro уровня. Однако отрицательный фронт этого напряжения не вызывает изменения состояния т риггера 11. Когда напряжение на конденсаторе 4, а следовательно, и на первом входе компаратора 1 становится равным напряжению на втором входе компарато- /

f

o 5 0 5 O

.Q

5

ра 1, выходное Напряжение еГо вновь принима«|Т высо кий уровень. При этом положительный фронт этого напряжения переводит триггер 1 в следующее состояние, при котором на его выходе возникает низкий уровень напряжения. Под действием этого уровня напряжения ключи 5 и 8 размыкаются, а ключи 6 и 7 замыкаются. В результате конденсатор 4 начинает быстро разряжатьйя через сопротивление ключа 6, а конденсатор 3 начинает линейно заряжаться током источника 9 через замкнутый ключ 7,. ; так как в это время ключ 5 р1азомкнут. При размыкании ключа 8 и замыкании ключа 7 напряжение на первом входе компаратора 1 скачком снижается с высокого уровня заряженного конденсатора 4 до низкого (нулевого) уровня разряженного конденсатора 3. Поэтому выходное напряжение компаратора 1 также становится низкого уровня. Однако отрицательный фронт этого напряжения не вызывает изменения состояния триггера 11. По мере заряда конденсатора. 3 увеличивается напряжение на Первом входе компаратора 1 до момента его ,сра.батывания. Таким образом, описанные процессы поззторяются, а на выходе триггера 11 генерируются прямоугольные импульсы, длительность которых связана с 11араметрами емкостного датчика. Поскольку емкости С датчика 2 заряжаются током i от источника 9 стабильного тока до напряжения U,o источника 10 опорного напряжения, то длительность заряда t определяется сдедующим выражением:

UjuQ.

Поэтому длительность импульсов

равна ..

а длительность пауз между импульсами

Если первичный емкостный датчик 2 содержит два дифференциальных вывода, с емкрстями

Сэ-Сд+йС ;

С. С,- ЛС ,

Составитель И.Рекунова Редактор Н.Федорова Техред М.Ходанич

:3аказ 674

Тираж 379

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при. ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор М.Максимишинец

Подписное