Импульсный конденсаторный частотомер Советский патент 1980 года по МПК G01R23/00 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ КОНДЕНСАТОРПЫП ЧАСТОТОМЕР

1

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для измерения частоты и скорости вращения различных агрегатов, в системах автоматического регулирования скорости врашения малоинер-ционных агрегатов, где требуется быстродействие.

Извест-ны частотомеры, содержащие транзисторный переключатель заряда конденсатора, транзистор для управления переключателем и усилитель, напряжения l .

Недостаток устройства - низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является частотометр, содержащий сгд,аживающий фильтр, усилительпостоянного тока, усилитель-ограничитель входного сигнала и переключателей заряд-разряд дозирующего конденсатора 2 .

Недостаток этого устройства - низкая точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Она достигается тем, что в импульсный конденсаторный частото мер, содержащий сглаживающий фил.тр , «;,,S l:.,v

усилитель постоянного тока, усили тель-ограничитель входного сигнала,

парафазные выходы которого соединены с соотвётствукхдими входами переклю- .

5 чателей заряд-разряд дозирующегЬ конденсатора,выходы первого и второго переключателей заряд-разряд подключены к одг1Ой обкладке дозирующего конденсатора, выходы

О третьего и четвертого переключателей заряд-разряд подключены к другой обкладке дозирующего конденсатора, а выход сглаживающего фильтра соединен с вторым выходом четвертого переключателя заряд-разряд, введены дифференцирующий блок, первый и второй дополнительные переключатели и запоминающий конденсатор,при этом выходы дифференцирующего блока соединены с первыми входами дополнительных переключателей, вторые входы которых подключены к выходу четвертого перек.пючателя зарядразрядf выход первого дополнительного переключателя соединен с входом сглаживающего Фильтра, выход второго дополнительного переключателя подключен к инвертирующему входу усилителя постоянного тока и

30 запоминающему кЬнденсатору, вторая

об:.ладка которого соединена с общей шиной устройства а вход дифференцирующего блока соединен с входом первого переключателя зарядразряд .

На фиг. 1 изобраясёна схема предлагаемого частотомера; на фиг, 2 - эгпоры напряжений частотомера.

Устройство содержит усилительограничитель 1 входного Сигнала с парафазнййй вйхрдйми, переключатели 2, 3, 4, 5, сглаживающий фильтр

6,состоящий из конденсатора 7 и резистора 8 нагрузки, дозирующий конденсатор 9, дополнительные переклкиатели 10, 11, запоминакяций конденсатор 12, усилитель 13 постоянного тока, дифференцирующий блок 14, резистор 15 заряда, резистор 16 разряда. . .

Устройство ра.ботает следующим образом.

На вход усилителя-ограничителя 1 поступает синусоидальный сигнал от датчика (эпюра-а). На выхОд усилителя .ограничителя формируются парафазные сйгналы прямоугольной Формы (эпюры-б, в) . Во время ,jпереключатели 2,5, 10 открыты, а переключатели. 3 , 4, 11 закрыты напряженИём, поступающим соответственно с вы ходов усилителя ограничителя 1 и выходов дифференци Ующего устройсттва 14. При этом конденсатор 7 заряжается по цепи: одна обкладка конденсатора 7, минусовая шина истбчника питания, плюсовая шина источника питания, резистор 15, переключатель 2, дозирующий конденсатор 9, другая обкладка конденсатора

2,5, 10 закрыты, а переключатели

3,4, 11 открыты. При этом управляющее напряжение на выходах диффе ренцирующего устройства 14 получается из заднего фронта управлякйего напряжения с выхода усилителя-ограничителя 1 (эпюры-1, ). В это время дозирующий конденсатор -Э разрятётся через переключатели 3, 4 и резистор 16, а запоминающий .конденсатор 12 через пёреключател ь 11 подключается к сглаживающему конденсатору 7f и последних ус ан&влйвается среднее арифметическое напряжение. Во вpeмяt5 tд переключатели 2, 5, 11 закрыты, а переключаели 3, 4, 10 открыты. При Жозирукший конденсатор 9 продолжает разряжаться через переключатели i, 4 и резистор 16. Сглаживанмий конденсатор 7 раэряжаётсй черё п- ключатель 10 и резистор 8 (эпюра- ). Запоминающий конденсатор 12 практйЧёёКй не разряжается, таккгГк пё| ёКлкяатель 11 закрыт, а вход о е п 6т1йшлёние усвдйтеля постоянШгВ тока более 10® Ом.Поэтому напржкение на сглаживающем конденсаторе не йме

ет переменной составляющей (эпюрй-з с,Ь).

Так как в данном частотомере можно применять небольшие конд енсаторы (емкостью не более 0,1-0,5 мкф) , То выходное напряжение определяется выражением:

.

(t)

и

вых

л-

гдеЪ,- выходное напряжение частотомера;

, Е - напряжение источника питания;

i - частота входного сигнала; Со - емкость дозирующего конденсатора;Pg сгопротивление резистора наРУЗКИ,.

представляет собой практически линейную зависимость от частоты, так как член и выражении (Df-Cg g при отсутствии пульсаций выходного напрящн-кя можно сделать много меньше единицы.

За первый период входного напряжения на запоминающем конденсаторе 12, при равных величинах емкости конденсаторов 7 и 12 образуется напряжение величиной в худшем случае раной пЪлвгШЯё йапр-яжения на сглаживакяцем конденсаторе 7. А за п периоДОВ входного напряжения на запоМинающемконденсаторе 12 установится напряжение величиной:

. (1)

и JUi..., П 2 А

где Uy|,j -н:апЕ$Яжение На запоминающем :конденсаторе 12;

и - ййпряжёниё на сглаживающем

конденсаторе 7; п - количество периодов входног

с.игнала,

Таким образом чтобы напряжения на конденсаторах 7, 12 отличались с точностью не менее 0,1%, требуется Не более 10 периодов входного сигнаЛа, что значительно меньше, чем в известных устройствах.

Формула изобретения -Импульсный конденсаторный частотомер, содержащий сглаживающий фильт усилитель постоянного тбка/ усилитель-ограничитель входного сигнала, па,1р.афаэн1л выхОды которого соединены С с60тв%тс1ейукШйМй входами переклюзаряд-разряд.

чатайей

дозирующего конрёнсатбра, вШОйа первого и )0гб переключателей заряд-разряд подключены к одной обкладке ДозирукШёго конденсатора, выходы трётьёгб и четвертого переключателей заряд разряд подключены к другой об йаДкёДозирующего конденсатора, а вьосод сглазкивающего фильтра соединён с вторым выходом четйёртОгб переключателя заряд-разряд , о т .л и чающийся тем, что, с целью повышенияточности измерения, в него введены дифференцирующий блок, первый и второй дополнительные переключатели и запоминающий конденсатор, при этом выходы дифференцирующего блока соединены с первыми входами дополнительных переключателей, вторые входы которых подключены к выходу четвертого переключателя заряд - разряд выход первого дополнительного переключателя соединен с входом сглаживакядего фильтра, выход второго дополнительного переключателя подключен к инвертиfei« uia-..-iMj-.L-- : - - -- ---- - ---avla -1 -,..,-.L..

Jry -aiVi i-Vf-i-Tjr -. i:ia;-i si y v-K i Sfo - J---

.70268

рующему входу усилителя постоянного тока и запоминающему конденсатору, вторая обкладка которого соединена с общей шиной устройства, а вход

дифференцирукиего блока соединен d ,„„ I ,

-е.--,-- завходом первого переключателя 1 I

ряд-разряд .

Источники информации, принятые во, внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 189943, кл. а 01 R 23/06, 1966.

521528, кл. G 01 R 23/06, 08.05.75.

n|- tiiii ГПГДУ 1 В

w KKfu-.-.. Л

Г «,

«b

748268

lUli

- t