Преобразователь емкости датчика в напряжение Советский патент 1993 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к преобразованию информативного параметра емкостного датчика, и может быть использовано для преобразования информативного параметра различных датчиков в напряжение.

Целью изобретения является повышение точности преобразования емкости датчика в напряжение.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя емкости датчика в напряжение.

Он состоит из генератора 1, преобразуемой 2 (Сх) и образцовой 3 (Со) емкостей; первого 4, второго 5, третьего 6, четвертого 7, пятого 8 и шестого 9 резисторов; первого 10 и второго 11 усилителей.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение с выхода генератора 1 поступает через преобразуемую емкость 2 на неинвертирующий вход первого операционного усилителя 10. Выходное напряжение Цг преобразователя будет определяться, исходя из двух уравнений: исходное уравнение для первого усилителя, найденное по известной формуле:

е+-е-

U

вых

(1)

будет иметь следующий вид:

Uo j 0 Сх +. Uo j (О Со .

1

О) Сх + j (О Со +

Re

«

fe

Ui iRi + U2I R4 Ui

1 КУГ

Ri T R4 Rs

(2)

а выражение для выходного напряжения LJ2 второго усилителя 8 будет описываться следующим известным выражением:

U2 -Ui

Вз

1

R2

1 +

R3

Куа

С+-ЙГ)

00

со

g

Ч)

к

откуда:

.«Г- ТБ- +ТЯ-Х1+- -)«

Подставляя уравнение (3) в (2), получим:

Uojft)Cx -4-UojfwCo

U2

R3

Г1 . 1 /Л .. кз -i

VR2 )J

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для преобразования параметров .датчиков с емкостной схемой замещения. С целью повышения точности в него дополнительно введены два резистора и дополнительная цепь компенсации погрешности от коэффициента усиления. 1 ил.

jft)Cx + j«Co +1 Re

Ra

(1+ж)

Откуда при условии равенства нуля правой части последнего выражения, т.е. при компенсации всех активных составляющих тока, зависимость выходного напряжения U2 преобразователя от преобразуемой емкости датчика будет иметь следующий вид::

U2 -Uo

Jk.

Со

Добиться равенства правой части уравнения (4) 0 можно подстройкой любого из сопротивлений преобразователя (кроме шестого резистора) до получения противо- фазности входного Uo и выходного Уз напряжений. Как видно из (5), погрешность преобразования равна 0 (yi 0), т.к. выходное напряжение U2 не зависит от коэффициентов усиления усилителей.

Методическая погрешность для прототипа описывается следующим выражением:

} -

С„ + Сх

(1 +Ку4)Со+Сх

Из сравнения выражений для yi м yi видно, что заявляемое устройство исключает погрешность преобразована емкости датчика Сх в напряжение IJ2, обусловленную конечным значением коэффициентов усиления усилителя,

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает повышение точности пре

+

JiL.

R4 R5

И)

образования емкости датчика в напряжение.

По сравнению с прототипом использование предлагаемого преобразователя по- зволяет:

-повысить точность преобразования емкости датчика-в напряжение; .

-расширить частотный диапазон работы преобразователя;

- повысить быстродействие,

Формула изобретения Преобразователь емкости датчика в напряжение, содержащий генератор, вход которого подключен к одному из выводов

емкости датчика, первый усилитель, выход которого соединен через первый резистор со своим инвертирующим входом, а через второй резистор -с инвертирующим входом второго усилителя, неинвертирующий вход

которого соединен с общей шиной, а его выход через третий резистор соединен со своим инвертирующим входом и через четвертый резистор - с инвертирующим входом первого усилителя, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены образцовая емкость, пятый и шестой резисторы, инвертирующий вход первого усилителя соединен через пятый резистор с общей шиной, а неинвертирующмй вход - с вторым выводом емкости датчика, через шестой резистор - с общей шиной и через образцовую емкость - с выходом второго усилителя,

4

-сз8

Vo Z

1г

Г

7

-оъ

s CZ

К

j -ih

г