Преобразователь величины емкости конденсатора во временной интервал напряжения Советский патент 1979 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к преобразователям одной физической величины в другую, а именно величины емкости конденсатора в длительность импульса напряжения, и может найти применение в измерителях электрических величин.

Известно устройство для измерения величины емкости конденсатора, использующее преобразование ее величины во временной интервал напряжения, содержащее тактовый генератор, генератор пилообразного напряжения и компаратор 1 .

Однако это устройство имеет значетельную погрешность преобразования, обусловленную влиянием а1ктивной составляющей сопротивления конденсатора.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, соединенный с входом генератора пилообразного напряжения, линейный усилитель с регулируемым козффициентом усиления, амплитудный компаратор, дифференциальный усилитель, сумматор напряжений, соединенный первым входом с источником опорного напряжени.ч, и измеряемую емкость. Генератор пилообразного напряжения выполнен на разрядном транзисторном ключе, шунтирующем измеряемую емкость, коллектор которого являете выходом генератора и .соединен через резистор и диод с выходом сумматора напряжений, а общая точка соединения диода и резистора через дополнетельный конденсатор соединена с выходом линейного усилителя с регулируемым коэффищ1ентом, усиления, вход которого соединен с коллектором транзистора и входом амплитудного компаратора 2.

Однако зтот преобразователь имеет низкую точность преобразования малых величин емкостей с большой активной составляющей сопротивления исследуемого емкостного элемента.

Цель изобретения - повышение точности преобразователя за счет исключения влияния активной составляющей сопротивления измеряемой емкости.

Это достигается тем, что в преобразователь дополнительно Введен амшиггудный детектор, соединенный через диффере11циа; ьный усшиггель с вторым входом сумматора напряжений, а вход амплитудного детектора соединен с входо амплитудного компаратора. Такой преобразователь позволяет получить линейную зависимость между емкостью исследуемого конденсатора и длительностью выходноге импульса напряжения. На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема преобразователя величины ем кости во временной интервал напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Преобразователь величины емкости конденса тора во временной интервал напряжения содержит генератор 1 тактовых импульсов, соединен ный с входом генератора 2 пилообразного напряжения, конденсатор 3 (Сд), линейный усилитель 4с регулируемым коэффициентом усиления, амплитудный компаратор 5( дифференциальный усилитель 6, амплитудный детектор 7 и сумматор напряжений 8. Генератор 2 пилообразного напряжения выполнен на разрядном транзисторном ключе Vi, коллектор которого является выходом генератора и соединен через резистор из и диод Vj с выходом сумматора напряжений 8, а общая точка соединения диода Vj и резистора Rg через дополнительный конденсатор СI соединена с выходом линейного усилителя 4, вход которого. соединен с кол лектором транзистора .Vj и входом амплитудного компаратора 5. Дополнительно введенный амплитудный детектор 7 соединен через дифференциальный усилитель 6 с вторым входом сумматора напряжений 8, а вход амплитудного детектора 7 соединен с входом амплитуд ного компаратора 5, На фиг. 2, а представлена временная диаграмма напряхсения на выходе генератора 1 тактовых импульсов, на фиг. 2, в - временны диаграммы на выходе генератора 2 пилообразного напряжения (bi) на выходе дифференци ального усилителя 6 (bj), на фиг. 2, с - временная диаграмма на выходе компаратора. Преобразователь работает следующим образом.. От генератора 1 тактовых импульсов запускается генератор 2. В определенный момент времени линейно-изменяющееся напряжение на выходе генератора 2 достотает опорного напря жения (Upn) на компараторе 5, последний перебрасывается в другое положение, так что на выходе компаратора 5 формируется времен ной интервал, линейно-зависимый от величины емкости первичного преобразователя. Через время t 5РзСд напряжение на выходе генера тора 2 практически перестает изменяться. Величина этого напряжения определяется соотношением между, значениями сопротивления утеч ки Йу емкостного элемента и зарядного сопротивления Яз. Амплитудный детектор , 7 преобразует пилообразное напряжение в постоянное, линейно-зависимое от Ry, и подает его на первый вход дифференциального усилителя 6, на второй вход которого подается опорное напряжение, соответствующее напряжению на выходе амплитудного детектора при Ry -со. Разностное напряжение с дифференциального усилителя 6, несущее информацию о погрещности, вносимой в преобразование сопротивлением Ry, подается на сумматор напряжений 8, его выходное напряжение увеличивается и, следовательно, увеличивается зарядный ток конденсатора 3. Таким образом, линейный усилитель постоянного тока компенсирует изменение крутизны импульса пилообразного напряжения на входе компаратора 5, вызванное сопротивлением Ry емкостного датчика и обеспечивает независимость длительности выходного импульса от Ry. Испытания данного преобразователя показали, что максимальная погреишость преобразователя составляет 0,7%. Благодаря использованию вновь введенного амплитудного детектора и соответствующих функциональных связей достигается уменьшение погрешности преобразования величины емкости измеряемого конденсатора во временной интервал напряжения. Если измеряемый конденсатор является датчиком, регистрирующим изменение внешних условий, то повышение точности измерений дает ощутимый экономический эффект от использования изобретения. Формула изобретения Преобразователь величины емкости конденсатора во временной интервал напряжения, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный с входом генератора пилообразного напряжения, линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, амплитудный компаратор, дифференциальный усилитель, сумматор напряжений, соединенный первым входом с источником опорного напряжения, и измеряемую емкость, причем генератор пилообразного напряжения выполнен на разрядном транзисторном ключе, шутирующем измеряемую емкость, коллектор которого является выходом генератора и соединен через резистор и диод с выходом сумматора напряженш, а общая точка соединения диода и резистора через дополнительный конденсатор соединена с выходом линейного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, вход которого соединен с коллектором транзистора и входом амплитудного компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет

684733

исключения влияния активной составляюшейИсточники информации,

сопротивления измеряемой емкости, в негопринятые во внимание при экспертизе

дополнительно введен амплитудный детектор,. Шляндин В. М, и др. Время-импульсиос

соединенный через дифференциальный усилитель измерение RC-параметров, Измерительная тех с вторым входом сумматора напряжений, а вход амплитудного детектора соединен с вхоJD(QM амплитудного компаратора.

5 ника, № 11, 1968, с.45-48.

2. Авторское свидетельство СССР Г 207980, кл. Н 03 К 11/00, 1966.

Фиг.1

Вг.