Преобразователь значения емкости конденсатора в код Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 H03K13/20 

(З) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗНАЧЕНИЯ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА В КОД

Изобретение относится к измерительной технике,.в частности к электронным устройствам.измерения емкости конденсатора, и может быть применено в различных автоматических измерительных приборах.

Известно устройство для преобразования значения емкости конденсатора в напряжение постоянного тока, содержащее два синхронных переключателя, между перекидными контактами которых включен измеряемый конденсатор, их первые неподвижные контакты соединены со входами дифференциального повторителя напряжения, а втор1ые неподвижные (Контакты соединены с выходами блока источника обр азцового напряжения, разряжающий ключ параллельно соединенный с образцовым конденсатором, один выход которого соединен с неинвертирующим входом повторителя напряжения, а другой соединен с нулевой шиной источника питанияDl

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразо- , вания, обусловленная наличием у дифференциального повторителя напряжения смещения и тока смещения.

Наиболее близким техническим решением .к изобретению является устройство для преобразования значения емкости конденсатора в напряжение постоянного тока, содержащее два синхрон10ных переключателя, между перекидными контактами которых включен измеряемый конденсатор, включенный последовательно с размыкающим ключом, их первые неподвижные контакты соединены

15 со входами дифференциального повторителя напряжения, а вторые неподвижные контакты соединены с выходами блока источника образцового напряжения, разряжающий ключ параллельно соеди20ненный с образцовым Конденсатором, один выход которого соединен с образ-, цовым конденсатором, один вывод которого соединен с неинвертирующим вхоДОМ повторителя напряжения, а другой соединен с нулевой шиной источника питания, дифференциальный усилитель, .один из входов которого подключен к выходу повторителя напряжения, а другой - к запоминающему конденсатору, второй вывод которого соединен с нулевой шиной источника питания, а также ключ, включенный между входами дифференциального усилителя 22 Недостатком устройства является низкая точность измерения. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается ,тем, что в преобразователь значения емкости конденсатора в код, содержа щий источник постоянного напряжения, два операционных усилителя, переключатель, первый неподвижный вывод которого соединен с первым входом одного из операционных усилителей, и с одной из обкладок образцового конденсатора, параллельно которому подключен ключ, подвижный вывод переключателя соединен с одним из зажимов для подключения измеряемого конденсатора, другой зажим для подключения измеряемого конденсатора, один из выходов источника постоянного напряжения, второй вход одного операционного усилителя и один из входов аналого-цифрового преобразова теля соединены с общей шиной, а выход аналого-цифрового преобразовател соединен с вычислительным блоком,вве дены два размыкающих ключа, причем выход источника постоянного напряжения через первый размыкающий ключ со динен со входом другого операционног усилителя и с одним из выводов второ размыкающего ключа, вывод которого соединен с общей шиной, а выход друг го операционного усилителя соединен со вторым неподвижным выводом переключателя, при этом другая обкладка образцового конденсатора соединена с выходом одного операционного усили теля и с другим входом аналого-цифро вого преобразователя. , На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя. На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя. Преобразователь содержит источник 1 постоянжэго напряжения, операционные усилители 2 и 3, размыкающие 04 ключи и 5 переключатель 6, измеряемый конденсатор (Сх) 7, ключ 8,образцовый конденсатор (Со), аналого-цифровой преобразователь 10, вычислительный блок 11, блок 12 управления. Процесс измерения емкости состоит из четырех циклов. Вначале замыкаются размыкающий ключ и ключ 8„ Измеряемый конденсатор (Сх) 7 подключен к выходу операционного усилителя 2 и приобретает заряд (2о сх- К -EQ, где Е - напряжение источника постоянного напряжения; К - коэффициент усиления операционного усилителя 2. Образцовый конденсатор (Со) 9 полностью разряжается В течение второго цикла переключатель 6 подключает измеряемый конденсатор (Сх) 7 ко входу второго операционного усилителя 3. В результате измеряемый конденсатор (Сх) 7 разряжается до напряжения смещения операционного усилителя 3 Е(, а образцовый конденсатор (Со) 9 приобретает заряд Q Сх . К.ЕО- Сх . где Д1 - продолжительность второго цикла} I.CfA ток рмещения операционного усилителя 3. Напряжение на выходе операционного усилителя 3 составит: Р Сх 4.Е, CQ . о Со F ( -i) Wco Значение этогонапряжения преобразуется аналого-цифровым преобразователем 10, в код N и записывается в память вычислительного блока 11. В течение третьего цикла замкнуты размыкающий ключ 5 и ключ 8,изменяемый конденсатор (Сх) 7 подключен к выходу операционного усилителя 2. В результате измеряемый и образцовый конденсаторы 7 и 9 полностью разряжаются. В течение четвертого цикла измеряемый конденсатор Сх 7 подключается ко входу операционного усилителя 3. Если длительность этого цикла равна длительности второго цикла д t, то выходное напряжение операционного усилителя в конце цикла состабит 5 . IQM, (1 -) -гых см Со Со Значение это,го напряжения преобразуется аналого-цифровым преобразователем 10 в код N и записывается в память вычислительного блока 11. . Разность напряжений Ugj,,y составит: ЕО N-N -II -к вых Знамение емкости (Сх) измеряемого конденсатора 7 вычисляет вычислител ный блок 11 по алгоритму: Р ,, N -N Сх Со V .. Формула изобретения Преобразователь значения емкости конденсатора в код, содержащий источ ник постоянного напряжения, два операционных усилителя, переключатель, первый неподвижный вывод которого соединен с первым входом одного из операционных усилителей, и с одной из обкладок образцового конденсатора параллельно которому подключен ключ, подвижный вывод переключателя соединен с одним из зажимов для подключе|НИЯ измеряемого конденсатора, другой 0 зажим для подключения измеряемого конденсатора, один из выходов источника постоянного напряжения, второй вход одного операционного усилителя и один из входов аналого-цифрового преобразователя соединены с общей шиной, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вычислительным блоком, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены два размыкающих ключа, причем выход источника постоянного напряжения через первый размыкающий ключ соединен со входом другого операционного усилителя, и с одним из выводов второго размыкающего ключа, другой вывод которого соединен с общей шиной, а выход другого операционного усилителя соединен со вторым неподвижным выводом переключателя, при этом другая обкладка образцового конденсатора соединена с выходом одного операционного усили- теля и с одним входом аналого-.цифрового преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 53-38939, кя. tic С О, 1978,(аналог). 2.Патент США N 3866+4 7, кл, 321-60 СД, 1975 (прототип).