Устройство для измерения емкости Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

(54) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исзюльзовано при построении высокопроизводительных автоматических и полуавтоматических измерителей емкостей и в устройствахавтоматического контроля и управления. Известно устройство для измерения емкостей, содержащее генератор, емкост но-омический делитель, выпрямитель с фильтром, служащий для преобразования амплитуды синусоидального напряжения в постоянное, и двухкоординатный потенциометр для измерения выпрямленного напряжения tH . Недостатком этого устройства является малая точность и отсутствие цифрового кода. Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является устройств для измерения емкости, содержащее последовательно соединенные генератор, вентиль, R С-делитель, усилитель, ключ для выделения полуволн, интеграгор, ком паратор, выход которого соединен с триг гером, при этом ключ для выделения полуволн соединен через формирователь со счетчиком импульсов Г2 . Недостатком устройства является то, что точность измерений зависит от флуктуации в компараторе за счет опорного исгочника постоянного напряжения. Недосгатком является также наличие нелинейной шкалы, гак как значение измеренной емкости обратно пропорционально числу проинтегрованных полуволн . п - число проинтегрированных полуволн, подаваемых на счетчик; напряжение опорного источника; К - коэффициент усиления усилителя. Это приводит к усложнению пересчета и снижает точность измерений. Цель изофетения - повышение точности измерения за счет исключештя влияния фпуктуадий в кокшараторе и получение линейной шкалы. Поставленная цель достигается «тем, что в устройстве для измерения емкости, содержащем генератор синусоидального напряжения, последовательно соединенные RC-делитель, усилитель, ключ выделения полуволн, интегратор и компаратор, выход которого соединен с одним из входов триггера и через ключ сброса с вторым I входом интегратора, первый вход которого соединен с входом формирователя импульсов, опорный вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, Щ)угой вход триггера соединен с кнопкой Пуск, а выход - с одним из вхЬдов вентиля, и счетчик импу;льсов, BI качестве источника опорного напряжения используется генератор параболического напряжения, причем выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом R О-делителя, один вход генератора параболического напряжения соединен с кнопкой TlycK, другой вход с выходом ключа сброса, а выход формирователя импульсов соединен с другим входом вентиля, выход которого соединен jeo счётчиком импульсов. На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит кнопку 1 Пуск генератор 2 параболического напряжения, триггер 3, вентиль 4, генератор 5 синусоидальных напряжений, R С-делитель 6, усилитель 7, ключ 8 выделения полуволн интегратор 9, компаратор Ю, формирователь 11 импульсов, счетчик 12 импульсов, ключ 13 сброса. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии кнопка 1 Пуск не нажата. Интегратор 9 разряжен, триг гер 3 и генератор 2 параболического напряжения находятся в нулевом состоянии, в счетчике 12 импульсов записаны нули. С нажатием кнопки 1 Пуск запус кается генератор 2 параболического нап . жекия и триггер 3 взводится в единично состояние, которое открывает вентиль 4, при-этом выходное напряжение с гене ратора 5 синусоидальных напряжений U UQSlnujt поступает на входЯС-делителя 6. С выхода R С-дегоггеля 6 напряжения UsUgftto-CSinwrtnocTynaeT на вход усилителя 7 с коэффициентом усиления К Сигнал с 1&ыхода усилителя 7 через клю 8 выдеяения полуволн подается на вход интегратора 9, выходное напряжение ко1торого U UQ (п - число пронтегрированных полуволн) поступает а вход компаратора 10. Процесс инегрирования будет продолжаться до тех ор, пока выходное напряжение икгегатора 9 не достигнет значения параболиеского напряжения с выхода енератора 2 параболического напряжения. олуволны с выхода ключа 8 выделения олуволн через формирователь 11 импульов поступают на вход вентиля 4, который открыт, и далее на вход счетчика 12 . импульсов. В момент равенства напряжения интегратора 9 и напряжения генератора 2 параболического напряжения на выходе компаратора 1О появится сигнал, сбрасьтающий триггер 3 и через ключ 13 сброса интегратор 9 и генератор 2 параболического напряжения. Вет-иль 4 закрывается нулевым уровнем с выхода триггера 3, поступление импульсов прекращается и в счетчике 12 импульсов записывается прямой код, соответствующий измеренной емкости. При этом значение емкости прямо пропорционально числу проинтегрированных полуволн ( п ), поступающих на вход счетчика импульсов 12. 1 а- п. (1) 1 iK-Uo-R-n и Это приводит к наличию линейной шкалы при измерении емкостей, упрощению пересчета и повьпиению точности. Кроме того, введение параболического (квадратурного) генератора напряжения, как известно, значительно уменьшает влияние флуктуации в компараторе. Так, при измерении емкостей, в диапазоне 1.1000 пФ погрешность снизилась от 0,5 до 0,15%. Формула изобретения Устройство для измерения емкости,, содержащее генератор синусоидального напряжения, последовательно соединенные fiC-деяитець, усилитель, ключ выделения полуволн, интегратор и компаратор, выход которого соединен с одним КЗ входов триггера и через ключ сброса с вторым входом интегратора, первый вход которого соединен с входом формирователя импульсов, опорный вход компа- ратора соединен с выходом источника опорного напряжения, другой вход триггера соединен с кнопкой Пуск, а выход с одним из входов Вентиля, и счетчик

импульсов, отличающееся тем что, с целью повьпиения точности измерения, в качестве источника опорного напряжения используется генератор параболического напряжения, причем выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом R G-делителя, один Еосод генератора параболического напряжения соединен с кнопкой Пуск , другой вход - с выходом ключа сброса, а выход формирователя импульсов соединен с другим входом вентиля, выход которого соединен со счетчиком импутпьсов.

Источники информации,

принятые во внимание при ехспертиэе

2. Авторское свидетельство СССР по заявке hfe 2864665/18-21, кл. С, 01 R 27/26, О2.01.80.