Электрометрический преобразователь заряда

Электрометрический преобразователь заряда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для преобразования сигналов с пьезоэлектрических датчиков давления . Электрометрический преобразователь заряда содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий - конденсатор 2, разрядный ключ 3,. то козадающий резистор 4, двухпозиционные переключатели 5, 11, двухпрлярный источник 6 напряжения смещения, ограничительный резистор 7, дифференциальный усилитель 8, диоды 9, 10 потенциометр 12, шину (Ш) 13 Сброс начальной установки выходного напряжения преобразователя и Ш 14 выбора п полярности сигналов. Изобретение повышает точность преобразования однократных импульсов заряда и тока, 2 ил. /J „ Cfpoc О (П с оо ел -vj 00 СП О5 8ь/бор ПО ЯрНОС/7 / сриг. 1

А1 (19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<д1) 4 С 01 К 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сдрос

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4034720/24-21 (22) 10.03.86 (46) 07.12.87. Бюл. У 45 (72) А.В. Есаулов (53) 621.317.7.(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1145292, кл. G 0 1 R 19/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР й9 1104426, кл. G 01 R 19/00, 1984. (54) ЭЛЕКТРОИЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗАРЯДА (57) Изобретение может быть использовано для преобразования сигналов с пьезоэлектрических датчиков давления. Злектрометрический преобразователь заряда содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, разрядный ключ 3, токозадающий резистор 4, двухпозиционные переключатели 5, 11, двухполярный источник 6 напряжения смещения, ограничительный резистор 7, дифференциальный усилитель 8, диоды 9, 10, потенциометр 12, шину (Ш) 13 "Сброс" начальной установки выходного напряжения преобразователя и Ш 14 выбора ч полярности сигналов. Изобретение повьппает точность преобразования однократных импульсов заряда и тока, 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для преобразования сигналов с пьезоэлектрических датчиков давления.

Цель изобретения — повышение точности преобразования однократных импульсов заряда и тока за счет исключения погрешности, обусловленной интегрированием тока смещения электрометрического усилителя в течение времени ожидания поступления входного импульса.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг ° 2 — временные диаграммы сигналов на выходе устройства при отсутствии входного сигнала и при его поступлении.

Преобразователь заряда содержит электрометрический усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, разрядный ключ 3, токозадающий резистор 4, первый двухпозиционный переключатель 5, двухполярный источник 6 напряжения смещения, ограничительный резистор 7, дифференциальный усилитель 8, первый

9 и второй 10 диоды, второй двухпозиционный переключатель 11, потенциометр 12, шину 13 "Сброс" начальной установки выходного напряжения преобразователя и шину 14 выбора полярности сигналов.

К входу устройства подключены первая обкладка конденсатора 2, первый вывод ключа 3, неинвертирующий вход усилителя 1 и первый вывод резистора 4. Второй вывод токозадающего резистора 4 соединен с подвижным контактом переключателя 5, первый и второй неподвижные контакты которого соединены соответственно с выходами положительного и отрицательного напряжения источника 6, между выходами источника 6 подключены также крайние выводы потенциометра 12. Выход усилителя 1 через .резистор 7 соединен с инвертирующим входом усилителя 8.

Катод диода 9 и анод диода 10 подключены к инвертирующему входу усилителя 8, неинвертирующий вход которого соединен со средним выводом потенциометра 12. Вторые выводы диодов 9 .и

10 соединены соответственно с первым и вторым неподвижными контактами переключателя 11. Подвижный контакт переключателя 11, вторая обкладка конденсатора 2, второй вывод ключа 3 и выход усилителя 8 подключены к вы7856

2 ходу устройства. Вкод управления ключа 3 соединен с шиной l3 "Сброс" устройства, а входы управления переключателей 5 и 11 подключены к шине 14

6 выбора полярности игнала. Инвертирующий вход усилителя 1 соединен с общей шиной устрой"тва.

Устройство работает следующим об1а ра-oM °

В начальный момент времени между выводами разрядного ключа 3 имеется некоторый уровень напряжения, обусловленный переходными процессами в схеме в момент подачи питающего напряжения (фиг. 2в, интервал времени t -t,). После поступления команды на шину 13 "Сброс" выходное напряжение преобразователя определяется выходным напряжением дифференциального усилителя 8. При этом, благодаря балансировке потенциометра 12, выходное напряжение преобразователя устанавливается близким к нулю. Ео

2„ входной цепи электрометрического усилителя 1 в отсутствии входного сигнала протекает ток сдвига, определяемый величиной выходного напряжения источника 6 напряжения смещения и величиной резистора 4. Ток сдвига превышает ток смещения нуля усилителя 1, поэтому по ледний находится в насыщенном состоянии, а полярность его выходного напряжения определяется

35 выбором полярности входного сигнала.

При поступлении входного сигнала, например воздействии на вход электрометрического преобразователя электри. ческого заряда с выхода пьезоэлек4, трического датчика,, нагружаемого импульсом P ударного давления (фиг. 2а, в течение интервала времени t>-t >), во входной цепи преобразователя протекает ток I (фиг. 2б) .

Выходное напряжени» электрометричес. кого усилителя 1 меняет полярность, при этом один из диодов 9 или 10, который находится в проводящем состоянии, запирается (другой при этом отключен переключателем 11) и дифференциальный усилитель 8 функционирует с разомкнутой обратной связью.

Его коэффициент усиления К значительно больше единицы, поэтому весь входной ток протекает через конденсатор 2 обратной cz,ÿçè, а выходное напряжение преобразователя пропорционально величине Q входного элекВх трического заряда

Q Bx 1

»» » С, ) +k) 13578

Формула где С вЂ” величина емкости конденсатора 2. 5

Так как k» 1, то погрешность преобразования устройства определяется неидеальностью входного каскада усилителя 1, нелинейностью коэффициента

f0 усиления и инерционностью усилительных звеньев. Длительность интервала времени,-t z на диаграмме (фиг. 2п). т.е. интервала ожидания прихода преобразуемого сигнала практически не

15 ограничена, так как ошибка измерения, вызванная интегрированием тока смещения электрометрического усилителя, не накапливается.

Таким образом, предлагаемое устройство повышает точность преобразого вания однократных импульсных сигналов тока и заряда. и з о б Р е т е н H a 25

Злектрометрический преобразователь заряда, содержащий электрометрический усилитель, выход которого подключен к первому выводу ограничительного резистора, вход преобразователя соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первыми выводами токозадающего резистора и разрядного ключа, к второй обкладке интегрирующего конденсатора подключены выход преобразователя и второй вывод разрядного ключа, вход управления кото56 4 рого соединен с шиной "Сброс" преобразователя, два диода, двухполярный источник напряжения смешения, к выходам которого подключены крайние выводы потенциометра, первый двухпозиционный переключатель и дифференциальный усилитель, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования однократных импульсов заряда и тока, в него введен второй двухпозиционный переключатель, подвижный контакт которого соединен с выходом преобразователя, а первый и второй неподвижные контакты подключены к аноду первого и катоду второго диодов соответственно, неинвертирующий вход электрометрического усилителя соединен с входом преобразователя, а инвертирующий вход — с общей шиной, катод первого и анод второго диодов объединены и подключены к инвертирующему входу дифференциального усилителя и второму выводу ограничительного резистора, неинвертирующий вход дифференциального усилителя подключен к среднему

1 выводу потенциометра, а выход — к выходу преобразователя, подвижный контакт первого двухпозиционного переключателя соединен с вторым выводом токоэадающего резистора, неподвижные контакты подключены к выходам двухполярного источника напряжения смещения, управляющие входы первого и второго двухпозиционных переключателей соединены с шиной выбора полярности, 1357856

Составитель С. Рыбин

Редактор О. Головач Техред А.Кравчук KoppeKTop M. Шароши

Заказ 5994/45 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул., Проектная, 4