Устройство для преобразования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

денсатора и через опорный резистор с оплеткой коаксиального кабеля и с верши ной измерительной цепи, включенной в измерительную диагональ кольцевого диод ного моста и составленной из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивления, хотя бы один из которых переменный Г 2 . Недостатком этого устройства 5шляется узкий динамический диапазон преобразованяя от1юсительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину наличия прямого падения нарряжения на диодной цепи. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрюйства за счет расширения динамического диапазона преобраеования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину, Цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор питания, один из выходов которого соединен с оилеткой коаксиального кабеля и с корпусом устройства, а другой выход упомянутого генератора соединен через конденсатор связи с одним из входов устройства и через внутренний проводник коаксиального кабеля - с одним из выводов опорного конденсатора, с первым выходом первого диода и с.вторым выводом четвертого диода, первый вьтод которого соединен с одним из входов последовательно включенных двух элемен тов полного сопротивления, один из которых хотя бы переменный, и с вторым вьгоодом треть eix диода, первый вывод которого подключен к второму выводу опорного ко1щенсатора и к одному из выводов резистора, второй вьюод которого соединен с оплеткой коаксиального кабеля и с корпусом элементов полного сопротивления, второй выход которых подключен к второму вьгооду первого диода и к первому вьгооду второго диода введены второй опорньй ко щенсатор и второй резистор, соединенный одним из . выводов с вторым выводом второго диода и с одним из выводов второго конден сатора, второй вьшод которого подключен к внутреннему проводнику коакс шяьного кабеля, оплеткой соединешюго со вторьгм вьгоодом второго резистора. На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг, 2 и 3 - схемы подключения устройства; на фиг, 4 - зависимост амплитуды выходного сигнала от относительного изменш ия ( д С / С ) преобразуемой величины при различных постоянных значениях напряжения питания генератора (график (1) соответствует напряжетнию питания генератора 0 В, а график (2) - 40В), Устройство содержит два опорных конденсатора 1 и 9, два опорных резистора-2 и 1О, диодные цепи, составленные из диодов 3, 4 и 7, 8, цепь состоящую из двух последовательно соединенных элементов полного сопротивления 5 и 6, в качестве которых, например, может быть использован дифференциаль- ньй. конденсатор, двухпроводные кабель 11, например коаксиальный, генератор 13 и конденсатор связи 12, Выходное напряжение устройства снимается с зажимов 14 и 15, подключенных к внут реннему 16 и внешнему 17 (оплетке) проводникам коаксиального кабеля 11 соответственно. Принцип работы устройства рассмотрим по схеме фиг, 2, представляюхцую собой часть схемзы устройства фиг, 1 без конденсатора связи 12, преобразован- yю в более удобный вид, при этом предполагаем, , что диоды работают как идеальные переключатели и емкость конденсаторов 12, 1 и 9 значительно боль-, ше емкостей конденсаторов 5 и 6, Схема (фиг. 2) работает следующим образом. При положительной полуволне напряжение генератора происходит заряд конденсатора 6 по цепи: генератор (зажнм 14), внутренний проводник 16 кабеля 11, диод 7, конденсатор 6, внешний проводник 17 кабеля 11, генератор (залснм 15), Конденсатор 6 заряжается до напряжения равного напряжению генератора ( Up ). При смене полярности напряжения генератора происходит заряд конденсатора 9 по цепи: генератор (зажим 15)внешний проводник 17 кабеля 11, конденсатор 6, диод 8, конденсатор 9, внутренний проводник 16 кабеля 11, генератор (зажим 14), Чистьй заряд, вьщеляемый в нагрузке (конденсаторе 9), в одном цикле равен - - я; ()где Up - aмплитyjцa напряжения генератора 13; Ug - напряжение на конденсаторе 9; G, - емкость конденсатора 6, Среднее напряжение, до которого зар51жается конденсатор 9, можно определить из следующего выражения (, C Ug-Cg, где Cg - емкость котаденсатора 9. Откуда г, Причем полярность напряжения на конденсаторе 9 такая, что плюс напряже ния прикладывается к катоду диода 8, а кишус к аноду диода 7. Для того, чтобы притя1 ть потенциалы обкладок конденса тора 9 к общей шине (оплетке 17 кабеля 11) необходимо включить резистор R 10 (фиг. 1) в связи с чем появляется необходимость отделить постоянную составляющую от генератора, т.е. включить конденсатор связи 12. Аналогично работает другая часть схемы, при этом конденсатор 1 заряжае ся до напряжения, определяемого величиной конденсатора 5, причем полярность напряжегшя на конденсаторе 1 противоположна напряжению на конденсаторе 9. С, . С5 Такимобразом, на конденсатор ах 1 к 9 формируются уровни положительнойi и отрицательной полярности(Е, Е) соответственно, резисторы 2 и 10 притяну ли эти уровни к общей шине, что позволяет получить разность этих уровней (фиг. 4), которые фиксируются на конден саторе связи 12. Выходное напряжение схемы с учетом что (С, Cj, Cj и Cjj Cg определяется выражением U ) причем знак выходного напряжения будет зависеть от соотношения емкостей конденсаторов 5 и 6. Максимально возможная величина выходного напряжения, зависящая от напряжения питания устройства, ограничена лишь максимально допустимой величиной обратного напряжения диодов и напряжением пробоя примененного емкостного датчика. 97 0 Формула изобретения Устройство для преобразования относи- тельного изменения элементов полного ;-,опротивления в активную величину, со ержащее генератор питания, один из вььходов которого соединен с оплеткой коаксиального кабеля и с корпусом устройст, а другой выход упомянутого генератора соединен через конденсатор связи с одним из входов устройства и через внутренний провод1Шк коаксиального кабеля - с одним из вьтодов опорного конденсатора, с первым выводом первого диода и с вторым вьшодом четвертого диода, первый вьтод которого соединен с одним из входов последовательно включенных двух элементов полного сопротивления, один из которых хотя бы переменный, и с вторым выводом третьего диода, первый вьувод которого подключен к второму выводу опорного конденсатора и к одному из выводов резистора, второй вывод которого соединен с оплеткой коаксиального кабеля и с корпусом элементов полного сопротивления, второй вькод ко торых подключен к второму выводу первого диода и к. первому вьгооду второго диода, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения динамического диапазона преобразования, в него введены второй опорный конденсатор и второй резистор, один из вьтодов которого соединен с вторым вьшодом второго диода и с одним из выводов второго конденсатора, второй вьтод которого подключен к внутреннему проводнику коаксиального кабеля, оплеткой соединенного с вторым вьтодом второго резистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3869676, кл. 329-204, 1970. 2.Патент США № 3883812, кл. 329-204, 1971 (прототип). W7.f / 0W t2 )f3 -0 f J

i

Й

-ф-,4 s

--Q

-j f

17

J --,

T

0ия.2

-0 /5

ui.3

%И,в