Преобразователь параметров параллельных RC-цепей в напряжение Советский патент 1990 года по МПК G01R27/26 

mz.l

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в преобразователях для емкостных датчиков.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет измерения активной составляющей на переменном

токе.

На фиг. 1 приведена функциональная схеме преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит генератор 1 прямоугольного напряжения (ППН), исследуемую / С-цепь 2, первый и второй разделительные конденсаторы 3 и 4, вспомогательный резистор 5, опорный конденсатор 6, опорный резистор 7, первый и второй операционные усилители (ОУ) 8 и 9, амплитудный детектор (АД) 10, выпрямитель (В) 11, зажимы 12 и 13 для подключения / С-цепи, первый из которых соединен с выходом генератора 1 прямоугольного напряжения, а второй зажим 13 соединен через первый и второй разделительные конденса- торы 3 и 4 соответственно с инвертирующими входами операционных усилителей 8 и 9 неинвертирующие входы которых подключены к общей шине. Опорные конденсатор 6 и резистор 7 подключены между выходными и инвертирующими входами операционных усилителей 8 и 9 соответственно. Вспомогательный резистор 5 подключен параллельно опорному конденсатору б, выходы операционных усилителей 8 и 9 подключены соответственно к входам амплитудного детектора 10 и выпрямителя 11.

Преобразователь работает следующим

образом.

Б связи с тем, что потенциалы суммирующих точек ОУЗ и 9 равны нулю, а емкости разделительных конденсаторов 3 и 4, значительно больще С,, то при поступлении на измеряемую R,C,-u.enb опорного прямоугольного напряжения периодом 2То, скважностью 2 и амплитудой ±2 Ео, через нее течет ток, определяемый значениями С и RX- Этот ток расщепляется на два равных тока, протекающих через разделительные конденсаторы 3 и 4 к ОУ 8 и 9.

При этом, напряжение на выходе ОУ 8 будет в комплексной форме описываться выражением

U,(P)|-° -Jui«(P),

где Zo(P) -комплексное сопротивление цепи обратной связи ОУ 8, определяемое конденсатором С и сопротивлением Rg; Z(P) - комплексное сопротивление измеряемой цепи CjcRx , (Р) - опорное напряжение ГПН. Переходя от величины Z к величинам С, RX и Со, Re, это выражение можно переписать в виде

,, m rR8(CxR.P+l) Е

и-«,(р)± - с7к7Р +ТГр- Сх Р+4 -I- -V- . --

Со P+f Р 1в

-Ц- ()

Со P4-J- ,Р(Р+)

где 1х - постоянная времени TO - постоянная времени ReCo. Переходя от комплексной плоскости к действительной, выражение (1) можно пре- образовать в следующий вид

и.ь,м (1 -е- / .)

±С.Е(е- Ао+ Т. е- /) 20СоТх Гх

Схг

(1-е- / ).

(2)

Из выражения (2) видно, что максимальное значение напряжения на выходе ОУ 8

(фиг. 2) принимает в момент времени .

При этом максимальное значение напряжег

ния . Напряжение выхода

Со

ОУ 8 подается на вход АД 10, в результате чего на его выходе появляется напряжение со значением

и. Ео. Со

(3)

35 Одновременно под воздействием входного напряжения на .выходе ОУ 9 возникает напряжение

Ue«.(Eo-fRoC.-°).(4)

40

dEo

Составляющая выражения (4) RoCxпредставляет собой функцию амплитудой Но и площадью, близкой к нулю, поэтому вы- 45 ражение (4) можно переписать в следующем виде

,,, Rop GX р

Uin«2 ± д-Ьо р Е.О.

(5)

Напряжение с выхода ОУ 9 поступает 50 на выпрямитель 11, в результате чего на его выходе появляется постоянное напряжение со значением

UR ЕС. GO

(6)

55 Из формулы (2) и (5) видно, что напряжения на выходах ОУ 8 и 9 зависят только от реактивной и активной составляющей соответственно.

Использование двух каналов измерения позволяет сохранить высокую чувствительность и возможность раздельного выбора пределов по .активной и реактивной составляющим путем изменения значений опорных элементов Ro и Со, а использование в качестве опорного напряжения меандра, позволяет измерять активную составляющую на переменном токе, что расширяет функциональные возможности преобразователя, так как предлагаемый преобразователь может использоваться не только для измерения параметров параллельных RC-цепей электронного оборудования, но может работать с различны-ми видами емкостных датчиков, использоваться для измерения параметров конденсаторов и т. д.

Формула изобретения

Преобразователь параметров параллельных RC-цепей в напряжение, содержащий генератор прямоугольного напряжения, два операционных усилителя, амплитудный детектор, зажимы для подключения RC-цепи, разделительный и опорный конденсаторы, опорный резистор, один из выводов которого подключен к выходу второго операцион

ного усилителя, при этом инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен через разделительный конденсатор с вторым зажимом для подключения RC-цепи,

выход первого операционного усилителя соединен с входом амплитудного детектора и одним из выводов опорного конденсатора, неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей щи ной, отличающийся тем, что, с целью расширения o6j ласти применения, в него введены второй разделительный конденсатор, вспомогательный резистор и выпрямитель, вход которого подключен к выходу второго опера цион- ного усилителя, второй разделительный конденсатор одним из выводов соединен с вторым зажимом для подключения RC-цепи, а вторым выводом соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и вторым выводом опорного резистора, вспомогательный резистор подключен параллельно с опорным конденсатором, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход генератора прямоугольного напряжения подключен к первому зажиму для подключения RC-цепи.

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в преобразователях для емкостных датчиков. Цель изобретения - расширение области применения. Преобразователь содержит генератор 1, исследуемую RC-цепь 2, разделительные конденсаторы 3 и 4, вспомогательный резистор 5, опорные конденсатор 6 и резистор 7, операционные усилители 8 и 9, амплитудный детектор 10, выпрямитель 11. Использование в качестве опорного напряжения меандра позволяет измерять активную составляющую на переменном токе, что расширяет область применения преобразователя. 2 ил.

г.

J

вь. л.

ОУгЗ О

-и и

вь/х

ВП Q

Редактор Н. Я пол а Заказ 3052

Составитель С. Петро

Техред А. КравчукКорректор М. Шароши

Тираж 558Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при I МП и(Д.1

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., д. 4;о Производственно-издательский комбинат «Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина. 1(11

Фиг. 2

Составитель С. Петро

Техред А. КравчукКорректор М. Шароши

Тираж 558Подписное