Преобразователь емкости конденсатора Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА Изобретение относится к эпектроиаме- Зрительной технике, а более конкретно, к преобразоватеп51М параметров пассивных электрических цепей и быть испояь эовано при измерении емкости кондеиса торов, например, в автоматике, .тетюме ханике и,связи. Известен преобразователь параметров двухполюсников, который характеризуется необходимос1ъю разделения составпйюшах переходных процессов и пригоден для измерения одного или нескрльких парамёт-. ров двух и в ряде случаев трехэлементных двухполюсников. В известном устройстве для обработки сигналов испопь опот дифференциатор tll Недостатком известного, преобраэбватепя является низкая точность измер1вння. Наиболее близким к предлагаемо ° является быстродействующее устро йство поэлементного пускового контроля параметров сложных электрических пепеЙ, содержащее операционный усилитель, вход которого через исследуемый двухполюсник состоящий из параллельно вкшоченных кости, активного сопротивления и индуктивности, подключен к источнику постоянного напряжения, конденсатор, катушка индуктивности, активное соп ротивпенЕе включенные в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, интеграторы, дифференциаторы, сумматоры, коммутатор, двухпороговые схемы ера нения 2. . Недостатком известного устройства я шется низкая точность измерения вследствие использования двфференкиатЬров в тракте преобразования. Цель найобретения - повышение точности измерения. Поставленная цепь достигается тем, что преобразователь емкости конденсатора, содержащий операционный усилитель, свключеивойн еритепьной цепью на вхо де и образцовым элементом в цепи Обратной связи, два интегратора, вход одг ного из которых соединен с выходом операционного усилителя, коммутатор и блок сравнения, снабжен генератором прямоугольных импульсов, источником регулиpyejvfbix по амплитуде прямоугольных импульсов тока, источником трех опорных напряжений и инвертором, причем выход генератора прямоугольных импульсов сое динен с другим выводом измерительной цепи, а выход операционного усилителя соединен с одним из входов коммутатора и блока сравнения, другой вход последне го соединен с выходом источника трех опорных напряжений, а выход - с другим входом коммутатора, выходы которого непосредственно и через инвертор соединены с входом другого интегратора, выход которого соединен с управляющим входом источника регулируемых по амплитуде прямоугольных импульсов тока, который включен параллельно измеритель ной цепи. На чертеже приведена структурная схема преобразователя. Преобразователь содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, включенный через измерительную цепь 2, состоящую из последовательно соединенных активного сопротивления 3 и емкости 4, параппепьно которым включено активное сопро тивление 5, ко входу операционного усилителя 6, в цепь отрицательной обратной связи которого включен активный резистор 7. Выход операционного усилителя 6 соединяют с интегратором 8, через коммутатор 9 и инверторЮс интегратором 1 соединенным с источником 12 регулируеMbix по амплитуде прямоугольных импульсов тока, через блок 13 сравнения с источником 14 трех опорных напряжений. Ком мутатор 9 соединяют с интегратором 11 Блок 13 сравнения соединен с комму та- тором 9. Преобразователь работает следующим образом. При подаче напряжения генератором 1 прямоугольных импу гвьсов и тока источ ника 12 регулируемых по амплитуде прямоугольных импульсов тока на выходе операционного 6 получают напряжение1 f 0 4- 0 - П Ч RZ RI где R) - активное сопротивление 3; Rj - активное сопротивдение 5; С)( - измеряемая емкость 4; Rj - активное сопротивление резистора 7; I - амплитуда импульсов источника 12 регулируемых по ампли- туде прямоугольных импульсов тока; Е - амплитуда импульсов генератора 1 прямоугольных импульсов. Считают, что переходные процессы за время прямоугольных импульсов и промежутков между ними затухают. При достижении Ug первого опорного напряжения U, , задаваемого источником 14 трех опорных напряжений, блок 13 сравнения коммутатором 9 подключает к выходу операционного усилителя 6 интегратор 11. При достижении VJg второго опорного напряжения tJj блок 13 сравнения подключает коммутатором 9 интегратор 11 через инвертор 10 к выходу операционного усигштепя 6. При достижении L/6 третьего опорного напряжения Uj интегрирование прекращают. При достижении U напряжение на вь1ходе интегратора 11 .C ,--«/ERo Е (-R7 rIfo)dt jERp lR)-(ti,,-ti,)-.K,,(f V „e-4/R,cx-), гдetvJ t,, - время достижения Ug опорных, напряжений l/j и 1/2, К и - коэ4)фициент пропорционапьности, вносимый интегратором 11. При достижении напряжение на выходе интегратора 11 (- )(2tu2-tu,-toj)f,i4-f,ifERoC, X X (2 е -Е -е ) где ti/j - время достижения UjПри условии l/2-U,-L/3-U2 на выходе интегратора 11 получают напряжение в ре- з:ультате двухтактного интегрирования п rfl5ff-tp Vov .1. .. т.е. и,| не /II R Ц fj/ зависит от С X и R X Изменение тока 1 источника 12 регулируемых прямоугольных импульсов тока продолжают до полной компенсации постоянной составляющей напряжения на выходе операционного усилителя 6, когда V,1 0. Тогда на выходе интегратора 8 подучают напряжение после затухания перехЬдных процессов пропорциональное измеряемой емкости Ж1а р- / dt KgER,C;, гле Kg -г- коэффициент пропорциональности вносимый интегратором 8,