Функциональный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G06G7/26 

СО

с

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем и систем автоматического контроля. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет преобразования относительной разности емкостей двух конденсаторов в напряжение постоянного тока. Функциональный преобразователь содержит включенные последовательно источник 1 опорного напряжения, ключи 2, 3, 8 и 9, интггратор 4, блок 5 выборки-хранения, запоминающие конденсаторы 6, 7, блок 10 управления, ключи 11, 12, 13. Преобразователь может быть использован, например, для разбраковки конденсаторов по относительному отклонению емкостей. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем и систем автоматического контроля.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей функционального преобразователя за счет обеспечения возможности преобразования относительной разности емкостей двух конденсаторов в напряжение лостоянного тока.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Функциональный преобразователь содержит включенные последовательно источник 1 опорного напряжения, ключи 2 и 3, интегратор 4 и блок 5 выборки-хранения, выход которого подключен к выходу функционального преобразователя, запоминающий конденсатор 6, включенный между общим выводом ключей 2 и 3 и нулевой шиной нулевого потенциала, запоминающий конденсатор 7, ключ 8, включенный между первой обкладкой конденсатора 7 и входом интегратора 4, ключ Э, соединенный с выходом преобразователя, и блок 10 управления, соединенный с управляющими входами ключей 2, 3, 8 и 9, ключ 11. включенный между первой обкладкой конденсатора 7 и шиной нулевого потенциала, ключ 12, подключенный к второй обкладке конденсатора 7 и к шине нулевого потенциала, и ключ 13, включенный между второй обкладкой конденсатора 7 и выходом источника 1 опорного напряжения, причем ключ 9 тоже подключен к второй обкладке конденсатора 7, а управляющие входы ключей 11, 12 и 13 подключены к блоку 10 управления. Приме00

оо

ром построения блока 10 управления может служить последовательное включение генератора 14 тактовых импульсов, счетчика 15 импульсов и дешифратора 16.

Преобразователь работает циклично. В каждом цикле блок управления (фиг.2) формирует пять упрэ-вляющих сигналов Ф1....Ф5. Во время действия сигналов Ф1....Ф4 замыкаются соответсвенно ключи 2 и 13 (по Фз), 3, 8 и 12 (по Фа), 9 (по Фз) и 11 (по ФА), а во время действия короткого импульса Фб осуществляется выборка и запоминание выходного напряжения интегратора 4 блоком 5 выборки-хранения. Таким образом, в каждом цикле конденсатор 6 заряжается до напряжения Е0 источника 1 опорного напряжения, а затем разряжается на вход интегратора 4, конденсатор 7 один раз заряжается тоже до напряжения Е0 от источника 1 опорного напряжения, а второй раз - до напряжения, действующего на выходе преобразователя, разряжаясь оба раза на вход интегратора 4.

Предположим, что перед началом первого из рассматриваемых циклов выходное напряжение преобразователя было равно UH. После окончания первого цикла оно станет равным

ЕоСу , ,, UHC

Сп

+ UH Сп

-UHQ

где Сп, Сб и С - емкости конденсатора интегратора 4 конденсаторов 6 и 7, соответственно

С7

А С Се - С ; Q 1 Сп

После окончания 2-го цикла ЕоСе Е0С

U2

r +Ui - Ln

(1 + Q ) + UHQ2 .

У|С7 Cn

После окончания n-ro цикла

Un JE°AC.ЈQJ-i +UnQn.

j 1

Последнее выражение состоит из двух слагаемых, первое из которых является геометрической прогрессией со знаменателем програссии, равным Q, сходящейся при выполнении условия , и убывающего по абсолютной величине (когда п - оо) при выполнении этого же условия члена UHQn. Воспользовавшись известной формулой для определения суммы бесконечного числа членов геометрической прогрессии, можно определить выходное напряжение преобразователя в установившемся режиме в следующем виде

Е0Д С 1 ,- АС иоо.Ео-ег.

Это выражение является уравнением преобразования преобразователя, т.е. выходное напряжение преобразователя пропорционально относительной разности

емкостей конденсаторов б и 7 (разности емкостей конденсаторов 6 и 7, отнесенной к емкости конденсатора 7). При этом скорость переходного процесса установления выходного напряжения преобразователя

(скорость сходимости геометрической прогрессии) зависит от значения знаменателя прогрессии Q. Так, если значения Су и Сп таковы, что ,1, переходной процесс заканчивается практически за несколько

циклов.

Функциональный преобразователь может быть использован, например, для разброк овки конденсаторов по относительному отклонению емкостей. Применив

такой преобразователь в составе автоматизированной системы, в которой есть цифровой вольтметр, из нее можно исключить цифровой измеритель емкости, который является по сравнению с предложенным

преобразоватрлем более дорогостоящим прибором.

Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий включенные последовательно источник опорного напряжения, первый и второй ключи, интегратор и блок выборки- хранения, выход которого является выходом функционального преобразователя,

первый запоминающий конденсатор, включенный между общим выводом первого и второго ключей и шиной нулевого потенциала, второй запоминающий конденсатор, третий ключ, включенный между первой обкладкой второго конденсатора и входом интегратора, четвертый ключ, первый информационный вывод которого соединен с выходом преобразователя, и блок управления, соединенный с управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого ключей и блоком выборки-хранения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности преобразования

относительной разности электрических емкостей двух конденсаторов в напряжение, в него дополнительно введены пятый, шестой и седьмой ключи, причем вторая обкладка второго запоминающего конденсатора соединена с вторым выводом четвертого ключа и через шестой и седьмой ключи соединена соответственно с шиной нулевого потенциала и с источником опорного напряжения, первая обкладка второго запоминающего конденсатора соединена через пятый ключ

516244886

с шиной нулевого потенциала, управляю- соответственно седьмого и третьего, пятого щие входы второго и первого ключей соеди- ключей, а управляющий вход пятого ключа нены с управляющими входами соединен с блоком управления.

Г

т,

O(7V5

#

44

:

Ю

к

i1

or-I.I w

Ч 4 N | ТУ т f 7 I

е

Ф1

h

n

Фг

ОQ

ПQ

Фз |

п

w

h

h

1 h

1

:

Ю

к

L

П П i П

ИL

h