Преобразователь параметров емкостного датчика Советский патент 1979 года по МПК G01R27/26 H03K13/20 

3 частоты, причем выход последнего через интегратор соединен с одним из входов сумматора, другой вход которо соединен с выходом делителя частоты другим входом фазового детектора, а выход сумматора соединен со входом управляемого генератора при этом вхо делителя частоты соединен с выходом вспомогательного генератора и с одним из входов дополнительного фазового детектора, другой вход которого соединен с выходом фазового детектора, а выход - с входом фильтра низкой частоты. На фиг. 1 предоставлена функционал ная электрическая схема предлагаемог преобразователя параметров емкостного датчика; на фиг. 2 - векторная диаграмма работы устройства. Устройство содержит резонансный контур 1 с включенным в него емкостным датчиком, резонансный контур 1 соединен с управляемым генератором 2 а также вспомогательный генератор 3, амплитудный детектор 4, соединенный с фазовым детектором 5, интегратор 6 делитель 7 частоты, дополнительный фазовый детектор 8, фильтр 9 .низкой частоты и сумматор 10. Устройство работает следующим образом. Собственная емкость емкостного датчика, включенного в резонансный контур 1, и индуктивность контура об разуют перестраиваемый резонансный контур, собственная частота которого определяется величиной емкости датчика, а следовательно, емкость датчика определяет положение пика (экстрело ма) резонансной кривой напряжения контура на частотной оси. Определение положения резонансного пика на оси частот производится мето дом гармонического пробного сигнала. Синусоидальное опорное напряжениеUcn подается с вспомогательного генерато ра 3 через делитель 7 частоты на сум матор 10 и суммируется с напряжением выхода интегратора б.Просуммированный сигнал поступает на управляелмй гене ратор 2, Напряжение, управляющее с в хода управляемого генератора 2, равн Ugx -A cosSlt + A где А - амплитуда сигнала вспомо гательного генератора 3; 51 - частота выходного напряжения вспомогательного генератора 3; AQ - постоянная составляющая выходного напряжения интегратора б. Выходная частотаC(D,jp управляемого генератора намного меньше частоты управления S1 вспомогательного rekepa тора 3. SI. Управляемый генератор 2 является в этом случае безынерциальным пропориональным звеном, а его частота раваlU UJo4Ct)COSSlt, где Шд- постоянная составл.лощая выходной частоты управляемого генератора 2; 01) - амплитудное значение девиации выходной частоты управляемого генератора 2. На выходе резонансной системы, описываемой нормированной функцией rujoi относительное изменение амплитуды при расстройке дел относительно резонансной частоты (Л);, f - обобщенная расстройка резонансного контура с добротностьЮС) при отклонении текущего значения частоты (Л) от резонансной частоты оу. l- L oпри совпадении центральной частоты управляемого генератора 2 с резонансной частотой контура 1 продетектированное напряжение резонансного контура имеет только двойную частоту по отношению к частоте вспомогательного генератора 3, которая равна в этом случае 2fl. В случае рассогласования центральной частоты управляемого генератора 2 и резонансной частоты контура 1 на выхоце резонансного контура 1 присутствуют как двухчастотные колебания, так и одночастотные, т.е. при совпадении выходное напряжение амплитудного детектора 4 записывается в ви/е . а при рассогласовании Ugt,, u-vu,co9ftt 4U cos2Slt. В случае рассогласования фазовый гол между а следовательо, UQ (опорное напряжение вспомогаельного генератора) периодически меяется с частотой 2 Si , Изменение фаового угла определяется при помощи ервого фазового детектора 5. При U О фазовый угол имеет потоянную составляющую, случае и, О постоянная составляющая фазовоо угла равна нулю. Таким образ.ом, включение на выходе азового детектора 5 дополнительного азового детектора 8 позволяет выдеить постоянную составляющую фазового гла%,и Выходной сигнал фазового детектора фильтруется фильтром 9 низких часот и подается на интегратор б. В слуае, если постоянная составляющая на 56 выходе фильтра 9 не равна нулю, что эквивалентно несовпадению центральной частоты управляемого генератора 2 с резонансной частотой контура 1, с интегратора 6 на yпpaвляe вJй генератор 2 поступает линейно-изменяющийся сигнал, который или увеличивает, или уменьшает (в зависимости от знака от клонения) постоянную составляющую Шд частоты выходного напряжения управпяемого генератора 2, что вызывает смещение центральной Частоты управляемого генератора 2 и уменьшает до нуля выходное напряжение фильтра 9. Это продолжается до совпадения центрапьной частоты управляемого генератора 2 с резонансной частотой контура 1. В этот момент постоянная составляющая на выходе фильтра 9 низких частот станет равна нулю, а с выхода интегратора 6 поступает постоянный сигнал, удерживая управляемой генера тор 2 в настроенном на экстремум состоянии. В этом случае при изменении емкости датчика появляется новое рас согласование можду частотами, которо устраняется цепью. Формула изобретения Преобразователь параметров емкостного датчика, содержащий управляемый 1 генератор, соединенный с резонансным контуром, в который включен емкостной датчик, а резонансный контур соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с одним входом фазового детектора, а также вспомогатепьный генератор, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности преобразования, в устройство дополнительно введены интегратор, сумматс, делитель частоты, допапнительный фазовый детектор и фильтр низкой частоты, причем выход последнего через интегратор соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом делителя частоты и другим входом фазового детектора, а выход сумматора соединен с входом управляемого генератора, при этом вход делителя частоты соединен с выходом вспомогательного генератора и с одним из входов дополнительного фазового детектора, другой вход которого соединен с выходом фазового детектора, а выход - с входом фильтра низкой частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3716782, кл. 324-GOR, 13.02.73. 2.Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., Энергия, 1970, с. 18-20.