Устройство для измерения электрической емкости Советский патент 1990 года по МПК G01R27/26 

фиг. 7

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для автоматического измерения параметров конденсаторов, представляемых параллельной двухэлементной схемой замещения.

Целью изобретения является повышение точности измерения электрической емкости.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства{ на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство состоит из генератора 1 прямоугольных импульсов, объекта 2 измерения, представленного параллельной схемой замещения, состоящей из измеряемой емкости (С ) и сопротивления утечки (Rx), интегратора 3, делителя 4, компаратора 5, дифференциального усилителя 6, запоминающего блока 7, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8, генератора 9 тактовых импулвсов, реверсивного счет- чика 10.

I

Выход генератора 1 прямоугольных импульсов через делитель 4 с коэффициентом деления К соединен с одним входом компаратора 5 и -через объект 2 измерения - с входом интегратора 3, Подключенного к другому входу компаратора 5, вых,од генератора 9 тактовых импульсов соединен со счетным входом реверсивного счетчика JO, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора 5 а выход - к управляющему входу запоминающего блока 7, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразова- теля.,

Устройство работает следующим образом.

По внешнему сигналу Пуск запу- скается генератор 1 прямоугольных импульсов и генератор 9 тактовых им- пульсов, а реверсивный счетчик 10 устанавливается на сложение. Генератор 1 ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ ВЫ-

рабатывает импульс напряжения U, подаваемый через делитель 4 на один вход компаратора 5, а также через объект 2 измерения и конденсатор с потерями CXR х , представленный параллельной схемой замещения, - на вход интегратора 3, в цепь обратной связи которого включен опорный конденсатор емкостью С0. Выходное напряжение интегратора 3 изменяется во времени следующим образом:

Напряжение U3(t) подается на другой вход компаратора 5, вырабатывающего импульс в момент tt (фиг.2в) равенства U3(t) KU, т.е.

с0в

(задается С0 )

В течение интервала времени t1 реверсивный счетчик 10 работает на сложение, фиксируя п импульсов генератора 9 тактовых импульсов (фиг.2г). Импульс с выхода компаратора 5 переключает реверсивный счетчик 10 на вычитание. Таким образом, к моменту t 2t, (фиг.2г) реверсивный счетчик 10 об- нулится, сигнал обнуления переводит запоминающий блок 7 в режим хранения выходного напряжения дифференциального усилителя 6, выполненного с отношением коэффициентов передачи по второму и первому входам, равным 2К, благодаря чему значение Ut(t) равно

Ј Со

U6(tz) 2B3J - U3(t2) - 2KU - UJf 2(K

Сх

Это напряжение преобразуется с помощью АЦП 8 в цифровой код. Так как опорное напряжение АЦП 8 равно U,

то код N с не зависит от значе х С 0

ния IJ (фиг.2е), что снижает требования к длительной стабильности последнего. Функция преобразования линейна, результат измерения не зависит от сопротивления потерь в широких пределах. Устраняется коммутация аналоговых информативных сигнало осуществляемая в прототипе и приводящая к появлению погрешности.

Формула изобре тения

1 . Устройство для измерения электрической емкости, содержашее генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с одним из зажимов для подключения измеряемого объекта,

другой зажим соединен с входом интегратора, выход которого соединен с одним из входов компаратора, дифференциальный усилитель, запоминающий блок, аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности изобразователя, сигнальный вход послед него соединен с выходом дифференциального усилителя, подключенного пер вым входом к выходу интегратора, а вторым - к выходу генератора прямоугольных импульсов, соединенному с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя, суммирующий вход

мерения, в него введены генератор тактовых импульсов, р еверсивный счетчик, Ю реверсивного счетчика и управляющие делитель напряжения, причем выход ге- входы генератора тактовых импульсов нератора прямоугольных импульсов че- и генератора прямоугольных импульсов рез делитель напряжения соединен с Другим входом компаратора, а выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом реверсивного счетчика, управляющий вход которого

соединен с шиной Пуск1

15

подключен к выходу компаратора, а выход - к управляющему входу запоминающего блока, выход которого соединен с входом аналого-цифрового пре1/Г

а

20

«2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что делитель напряжения выполнен с коэффициентом деления К, а дифференциальный усилитель выполнен с отношением коэффициента передачи по второму и первому входу, равным 2К.

1539680

образователя, сигнальный вход последнего соединен с выходом дифференциального усилителя, подключенного первым входом к выходу интегратора, а вторым - к выходу генератора прямоугольных импульсов, соединенному с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя, суммирующий вход

реверсивного счетчика и управляющие входы генератора тактовых импульсов и генератора прямоугольных импульсов

реверсивного счетчика и входы генератора тактов и генератора прямоуголь

соединен с шиной Пуск1

реверсивного счетчика и управляющие входы генератора тактовых импульсов и генератора прямоугольных импульсов

«2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что делитель напряжения выполнен с коэффициентом деления К, а дифференциальный усилитель выполнен с отношением коэффициента передачи по второму и первому входу, равным 2К.

L& Фи.г.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения параметров конденсаторов, представляемых параллельной двухэлементной схемой замещения. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, интегратор 3, делитель 4, компаратор 5, дифференциальный усилитель 6, запоминающий блок 7, аналого-цифровой преобразователь 8, генератор 9 тактовых импульсов, реверсивный счетчик 10. Устройство позволяет повысить точность измерения электрической емкости за счет формирования момента съема информации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.