Устройство для измерения емкостей конденсаторов Советский патент 1993 года по МПК G01R27/26 

Изобретение отмоется к измеритель- й и импульсной технике и предназначено я формирования выходного напряжения, юпорционзльного емкости измеряемого нденсатора.

Целью изобретения является уменьше- ie времени измерения.

На фиг.1 показана функциональная ема устройства для измерения емкостей нденсаторов; на фиг.2 - переходные ха- ктеристики функциональных блоков, по- няющих работу устройства для измерения лкости конденсаторов; на фиг.З - пример полнения преобразователя напряжения напряжение, обратно пропорциональное одному.

На фиг.1 показаны клеммы 1 и 2 для дключения выводов измеряемой емкости нденсатора Сх, первая 1 из которых соединена с общей шиной 3, а вторая 2-е выходом источника 4 тока, реле времени 5,

размыкающий контакт 6, блок 7 выборки и хранения, преобразователь 8 напряжения в напряжение, обратно пропорциональное входному, выход которого соединен с выходной шиной 9 устройства, вход - с выходом блока 7 выборки и хранения, первый вход которого соединен с клеммой 1 и с первым выводом размыкающего контакта 6, второй вход -.с клеммой 2 и с вторым выводом размыкающего контакта 6, вход управления -- с выходом реле времени 5, вход которого соединен с сигналом воздействия 10.

На фиг.З показаны преобразователь 11 напряжения в ток. преобразователь 12 тока в сопротивление, выходная шина 9. резистор 13 и источник постоянного напряжения 14.

Преобразователь тока в напряжение содержит операционный усилитель 15, выход которого соединен с затворами полевых

00

с

СХ)

со ч ю

Јь СО

транзисторов 16 и 17, и шину 19 установки коэффициента преобразования.

Назначение реле времени & заключается о том. что его запуск осуществляется с одновременным размыканием размыкающего контакта 6 от воздействия по сигналу 10, который может быть как механический, так и электронный, и оно спустя некоторое заданное значение формирует на своем выходе импульс управления. Сигнал запуска 10 может быть кратковременным или же длительным, т.е. больше времени формирования на выходе реле 5 времени импульса. Назначение блока 7 выборки и хранения заключается в том, что после поступления на его вход управления импульса на его выходе устанавливается, а затем хранится, величина напряжения, равная величине напряжения на его входе в момент поступления на его вход управления импульса.

Назначением преобразователя 8 напряжения в напряхсение, обратное величине входного,является формирование на выходе величины напряжения, обратно пропорционального входному напряжению.

Работа устройства для замера емкости конденсатора заключается в следующем.

В отсутствие сигнала управления 10 ток от источника 4 тока через замкнутый контакт 6 отекает в общую шину 3, величина напряжения с выхода блока 7 выборки и хранении соответствует предыдущему такту измерения.

В момент времени ti поступил сигнал воздействия 10, вследствие чего разомкнулся контакт б и запустилось реле 5 времени.

Размыкающий контакт 6 может быть как механическим, например в виде размыкающей кнопки, так и электронным, например выполненным на транзисторах, так и сигнал управления .10 может быть механическим или электрическим.

После размыкания контакта 6 ток от источника 4 тока начинает протекать через клемму 2, .измеряемый конденсатор Сх, клемму 1 на общую шину 3.

По мере протекания тока через конденсатор Сх он заряжается и напряжение на иом увеличивается. В идеальном случае, когда источник. гока/1 с большим внутренним сопротивлением, напряжение -на конденсаторе Сх нарастает по линейному закону Uc, как показано,на фиг,2.

Чем более емкость конденсатора Сх. тем более медленнее происходит нарастание напряжения между обкладками измеряемого конденсатора, т.е. напряжение на измеряемом конденсаторе нарастает обратно пропорционально емкости измеряемого конденсатора Сх.

Через интервал времени, заранее заданный, с выхода реле 5 времени сформировался выходной импульс, от которого по входу управления на выходе устройства 7

выборки и хранения сформировалось напряжение, величина которого равна величине напряжения Uc на его входе в момент времени ta. Далее эта величина напряжения на выходе устройства 7 выборки и хранения

остается постоянной, и это напряжение Uy подается но вход преобразователя 8 напряжения в напряжение, обратно пропорциональное входному, в связи с чем выходное напряженно Use выхода блока 8 и на выход5 ной шине 9 11Вых9 оказывается пропорциональным величине емкости измеряемого конденсатора Сх. Подстроив время работы реле 5 времени или же скорректирован величину тока от источника 4 тока, который, в

0 частности, может из себя представлять источник постоянного напряжения с последовательно включенным резистором, можно установить равенство величины выходного напряжения величине емкости измеряемого

5 конденсатора, например 1 В выходного напряжения соответствует емкости измеряемого, конденсатора 1 мкФ, тогда при емкости измеряемого конденсатора, например, о 10 мкФ, выходное напряжение будет

0 равно 10 В и т.д.

На фиг.З показан пример выполнения преобразователя 8 напряжения е напряжение, обратно пропорциональное входному. Входное напряжение поступает на пре5 образователь 11 напряжения в ток, на выходе которого формируется ток, величина которого прямо пропорциональна входному напряжению U, преобразователь 12 тока в сопротивление предназначен для формиро0 вания выходного сопротивления, величина которого в обратной зависимости от величины входного тока.

Ток резистора 13 от источника постоянного напряжения 14, протекая через выход5 ное сопротивление преобразователя 12, формирует на его выходе напряжение, пропорциональное величине сопротивления на выходе преобразователя 12, а так как величина выходного сопротивления с

0 преобразователя 12 находится в обратной зависимости к входному напряжению на входе преобразовате/Гя 11, то выходное напряжение на шине 9 формируется также в обратной зависимости от величины

5 напряжения на входе преобразователя 11.

На фиг.З приведен пример выполнения преобразователя 12 тока о сопротивление, выполненного на операционном усилителе 15 и двух полевых транзисторах 16 и 17.

I Полевые транзисторы 16 и 17 подбира- (отся с равными или почти равными характеристиками.

: Работа преобразователя 12 заключает- :я в том, что входной ток подается на элек- грод транзистора 16 и одновременно на тервый вход операционного усилителя 15, эыход которого соединен с затвором поле- эого транзистора и является управляющим цля указанного транзистора, образуя глубо- ую отрицательную обратную связь, кото- эая стремится формировать напряжение на тервом входе операционного усилителя, эавное напряжению Uy на его втором входе. При изменении входного тока, например зго увеличении, для того, чтобы поддержать напряжение на его первом входе неизменным, с выхода операционного усилителя изменяется напряжение таким образом, что :опротивление между стоком и истоком транзистора 16 уменьшилось настолько, то падение напряжения на его электродах оказалось равным напряжению. А так сак транзисторы 16 и 17 использованы с эдинаковыми характеристиками и на их за- гворах имеются одинаковые напряжения, го и сопротивления между их электродами сток-исток также одинаковые. Если ток входной уменьшился,то сопротивление по аналогии с рассмотренным между стоком и истоком транзистора 16 и, как следствие, иежду истоком и стоком транзистора 17уве- шчивается. Таким образом формируется

выходное сопротивление, величина которого находится в обратной зависимости от величины входного тока.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения емкостей .конденсаторов, содержащее клеммы для подключения измеряемой емкости, одна из которых соединена с выходом источника тока, а другая - с о&щей шиной, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, в него дополнительно введены реле времени, размыкающий контакт, блок выборки и хранения, преобразователь напряжения в напряжение, обратно пропорциональное входному, выход которого соединен с выходной шиной, а вход - с выходом блока выборки и хранения, первый вход которого соединен с первой клеммой для подключения измеряемой емкости и с первым выводом размыкающего контакта, второй вход с второй клеммой для подключения измеряемой емкости и с вторым выводом размыкающего контакта, выход реле времени соединен с управляющим входом блока выборки и хранения.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что преобразователь напряжения в напряжение.обратно пропорциональное входному, выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя напряжения в ток, преобразователя тока в; сопротивление, резистора и источника постоянного напряжения.

Использование: в области измерения емкостей конденсаторов при отбраковке конденсаторов при массовом производстве. .Сущность изобретения: устройство содержит клеммы для подключения выводов измеряемой емкости конденсатора Сх, общую шину, источник тока, размыкающий контакт, преобразователь напряжения в напряжение, выходную шину. Устройство позволяет уменьшить время измерения. 3 ил.

Ъ

м

фиг.1

ff

1 it itth U

У/i

y

--H---H

// t /j Л /

Фа г I

WJf

PM.J