Емкостный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G01V3/26 

О

СЛ Ч)

ю о

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения уровня криогенных жидкостей и других параметров с использованием емкостного датчика.

Цель изобретения - повышение точности измерений и улучшение массога- баритных характеристик емкостного преобразователя.

На чертеже представлена схема емкостного преобразователя.

Устройство содержит емкостный датчик 1, образцовый конденсатор 2, трансформатор 3 с полуобмотками 4 и 5 с выходной обмоткой 6 и объемным витком 7, формирователь 8 пилообразного напряжения, состоящий из резистора 9 и конденсатора 10, шину 11 выходного сигнала, общую шину 12, усилитель 13 с генератором 14, демодулятором 15, модулятором 16 и усилителем 17, источник 18 опорного напряжения постоянного тока, соединительные кабели 19 и 20.

Емкостный датчик 1 и образцовый конденсатор 2 включены в соседние плечи измерительного моста, два других плеча которого образованы двумя полуобмотками 4 и 5 трансформатора 3. Трансформатор 3 имеет объемный виток 7, соединенный с экранами соединительных кабелей 19 и 20 и являющийся экраном трансформатора 3. Объемный виток 7 соединен с полуобмотками 4 и 5 и с выходом формирователя 8 пилообразного напряжения. Основной вход формирователя 8 пилообразного напряжения соединен с выходом источника 18 опорного напряжения. Выходные клеммы обмотки 6 питающего трансформатора 3 соединены с входами модулятора 16 интегрального операционного усилителя 13, являющимися его дифференциальными входами. Выходы задающего генератора 14 соединены с управляющими входами модулятора 16 и демодулятора 15. Выход модулятора 16 соединен с входом усилителя 17, а выход демодулятора 15 - с управляющим входом формирователя 8 пилообразного напряжения. Выход интегрального операционного усилителя 13 соединен с шиной 11 выходного сигнала. Точка соединения емко-- стного датчика 1 и образцового конденсатора 2 соединена с общей шиной 12. Вывод резистора 9 служит входом формирователя 8 и соединен с выходом источника 18 опорного напряжения, вывод конденсатора 10 соединен с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Ключевой элемент демодулятора 15 периодически открывается и закрывается

с частотой и скважностью, определяемыми задающим генератором 14. Происходит периодический заряд конденсатора 10 через резистор 9 и разряд через сопротивление открытого ключа демодулятора 15. В результате на выходе формирователя 8 пилообразного напряжения формируется требуемое пилообразное напряжение, поступающее на вход питания измерительного моста. Использование емкостного датчика 1 и образцового конденсатора 2 исключает наличие постоянной составляющей тока через полуобмотки 4 и 5 питающего трансформатора 3, сердечник которого благодаря этому не может быть насыщен.

На выходных клеммах обмотки 6 формируется напряжение разбаланса измерительного моста, пропорциональное разности емкостей датчика 1 и опорного образцового конденсатора 2. Это напряжение

подается на вход интегрального усилителя 13, где детектируется, усиливается и поступает на шину 11 выходного сигнала. Роль фазочувствительного детектора выполняет модулятор 16.

В качестве интегрального операционного усилителя может использоваться серийно выпускаемая микросхема К140УД13.

35

Формула изобретения

Емкостный преобразователь, содержащий источник переменного напряжения и усилитель, а также емкостный датчик и образцовый конденсатор, которые включены в

одни плечи измерительного моста, другие плечи которого образованы двумя полуобмотками трансформатора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения массогабаритных характеристик, в него введен формирователь пилообразного напряжения, а в качестве источника переменного напряжения и усилителя включен интегральный усилитель постоянного тока, выполненный по схеме модулятор демодулятор, при этом выходная обмотка трансформатора подключена к дифференциальным входам усилителя, выход демодулятора соединен с входом формирователя пилообразного напряжения, выход которого подключен к точке соединения полуобмоток трансформатора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня криогенных жидкостей и других параметров с использованием емкостного датчика. Цель изобретения - повышение точности измерений и улучшение массогабаритных характеристик емкостного преобразователя. Устройство содержит емкостный датчик 1 и образцовый конденсатор 2, которые составляют два плеча измерительного моста, трансформатор 3 с полуобмотками 4 и 5, которые составляют два других плеча измерительного моста. В качестве усилителя постоянного тока и генератора для формирования пилообразного напряжения используется интегральный операционный усилитель 13, работающий по принципу модулятор - демодулятор. В частности, в качестве такого усилителя может использоваться серийно выпускаемая микросхема К140УД13. Совмещение в интегральной микросхеме функций генератора и усилителя позволяет повысить точность и уменьшить габаритные параметры устройства 1 ил. fe