Преобразователь параметров конденсатора в напряжение

Преобразователь параметров конденсатора в напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для снятия параметров емкостного датчика при диэлькометрическом методе контроля параметров материалов. Цель изобретения - увеличение быстродействия. Преобразователь параметров конденсатора в напряжение содержит генератор 1, операционный усилитель 2, делитель напряжения 3, блок вычитания 4 и фазовый детектор 5. Введение в преобразователь регулятора 6 и сдвоенного переменного сопротивления 7 позволяет автоматизировать процесс преобразования и одновременного измерения напряжений, пропорциональных емкости C X и активной проводимости G X. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Г 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4409243/24-21 (22) 12.04.88 (46) 23.09.90. Вюл. Р 35 (71) Пермский политехнический институт (72) И.Г.Мезрин, В.Г.Иелентьев, А.С.Патрикеев, А.А.Рябуха и А.А.Старков (53) 68 1.237.6 (088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

Р 1242850, кл. С 01 R 27/26, 1985. . Авторское свидетельство СССР

К 1246021, кл. Г 01 R 27/26, 1985.

„.SU„„1594450 A 1

2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

КОНДЕНСАТОРА В НАПРЯ ЖНИЕ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для снятия параметров емкостного датчика при диэлькометрическом методе контроля параметров материалов ° Цель изобретения — увеличение быстродействия. Преобразователь параметров конденсатора в напряжение содержит генератор 1, операционный усилитель 2, делитель напряжения 3, блок вычитания 4 и фазовый детектор

5. Введение в преобразователь регулятора 6 и сдвоенного переменного сопротивления 7 позволяет автоматизировать процесс преобразования и одновременного измерения напряжений, пропордионачьных емкости С„ и активной проводимости Г . 2 ил .

1594450

Z о

+ х

П =П -U,=U (1

U, Ro 4) Rx Cx+1

/ 2

f(u (К )С +1

1 с/геЕцс/ йкСх е х — —.— — — — — — ои" с Гlf /А./ Йо Со е емкость образцового конденсатора; соответственно емкость и сопротивление потерь измеряемого конденсатора делителя 3 напряжения; — сопротивления функционально связанных резисторов сдвоенного переменного сопротивления 7; входное напряжение блока 4 где С, к

К иR сс/ Со.1

+

ЗЫСо

1+jM8 С

I

-iдс1%/d "о. С

Ro e

3 1+и (R )г С, Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров конденсаторов, имеющих диэлектрические потери, например емкостных датчиков„ используемых при .диэлькометрическом методе контроля качества материалов.

Пель изобретения — увеличение быстродействия.

На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг„2— функциональная схема регулятора и управляемого сопротивления.

Преобразователь параметров конденсатора в напряжение содержит генератор 1, первый операционный усилитель

2, делитель 3 напряжения, блок 4 вычитания, фазовый детектор 5, регулятор 6, сдвоенное переменное сопротивление 7, второй операционный усилитель Я.

Преобразователь работает следующим образом.

Выходные напряжения генератора 1

1 с/ и блока 4 вычитания U связаны

1 между собой зависимостью

R

1 //С х R к

Z = — — — - -— --— - = — —.— —— у 1 1+jcoR C „ к

-1о/rс EC мйхсх

Ех е

<1+югк С2 х к

1О

Если угол сдвига фаз между напряжениями на входах фазового детектора отличен от нуля, на его выходе появляется напряжение, величина которого зависит от величины и знака угла рассогласования. Это напряжение, пропорциональное рассогласованию, отбрасывается регулятором, на выходе которого появляется управляющее воздействие, которое изменяет сопротивление резистора R, до тех пор,пока не выполнится условие

RCх Ro Со °

Управляющее воздействие на R/è R о регулятором вырабатывается следую\ щим образом. При включении устройства напряжение на выходе регулятора

I/ /

30 U =0 В. <, затемнен ° При полностью затемненном резисторе В о = а> и (/, оВереКаеТ U3 следовательно, arctg4J R о С, ) arctic

ulR C „. Пусть при этом напряжение

35 на выходе фазового детектора 5 имеет знак плюс. Тогда на выходе регулятора появится напряжение, изменяющееся по закону

U =- — — — Udt

//

1 г

40 RC

Напряжение это будет нарастать, световой поток оптрона также нарастает, сопротивление уменьшается, напряжение на входе регулятора уменьшается с уменьшением разбаланса фаз. Это будет происходить до тех пор, пока не выполнится условие К С =В.„Г„.

При этом напряжение на входе регу/ лятора U = О, а напряжение на его вы50 6/ ходе .U (t) = — — — U dt (где

RC f о момент синфазности) отлично от нуля (за счет напряжения, до которого зарядилась емкость С). При изменении

R „или С „, например при увеличении, разность фаз R„C

1594450

5 для U< получим 4=" КРос

= КР."

Rx.

1 где Гк=

R„ з 1 ос

Ro

Пз= П, к

U<

U= — — С=КС

1 К о

К =

1 где отрицательной полярности U а на выходе регулятора напряжение U" изменяется по закону

U!/ (С)=П о (t ) = — — 5 U" dt

RC т.е. будет уменьшаться по модулю, что приведет к уменьшению светового потока оптрона и увеличению Ro. Про- цесс будет продолжаться до тех пор, пока не выполнится условие R„C„=

= R С, при котором П =О, à U " "отрицательно и отлично от нуля. Положительной полярности напряжение U в схеме появиться не может, поскольку при уменьшении П " по модулю и соответствующему ему изменении светового потока оптрона всегда найдется Б " отрицательной полярности и соответствующее ему сопротивление резистора Ro/, при котором RÎСО =Р хсх

Таким образом, полярность выходного напряжения регулятора в процессе работы не изменяется. При этом угол сдвига фаз между напряжениями на входах фазового детектора становится равным нулю. Таким образом, фаза напряжения на выходе блока вычитания поддерживается регулятором за счет изменения сопротивления резистора R равной фазе напряжения генератора. Напряжение на выходе блока

4 вычитания при этом равно или, учитывая, что в случае синфаз1 ности напряжений II и Гз

I

Ro СА

К 0 получаем для модулей напряжений

II( — — — величина постоянная, С0 значение которой известно заранее.

Таким образом, напряжение на выходе блока вычитания пропорционально измеряемой емкости.

Напряжение П на выходе второго операционного усилителя 8 связано с. напряжением U следующим образом: (Roc Ro R oc

U,- =U -— --— --— - = П вЂ” ——

5 о x o

Учитывая, что у сдвоенного переменного резистора сопротивления R u и о

R изменяются синхронно, т. е. о

Ro

71 К2 constэ о активная проводимость конденсатора; величина постоянная и известная заранее.

Таким образом, напряжение на выходе второго операционного усилителя пропорционально активной проводимости конденсатора.

Положительный эффект заключается в знакительном уменьшении времени преобразования за счет автоматизации процесса и одновременного получения информации о величине параметров конденсатора Сх х °

Формула изобретения

Преобразователь параметров конденсатора в напряжение, содержащий генеЗС ратор, первый операционный усилитель, блок вычитания, фазовый детектор, причем abrxop генератора соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, первым вхо35 дом фазового детектора и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен со сред40 ней точкой делителя напряжения, подключенного к выходу первого операционного усилителя и состоящего из образцового конденсатора и клеммы для подключения измеряемого конден45 сатора, вторая клемма для подключения измеряемого конденсатора соединена с нулевой шиной, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены регулятор, сдвоенное переменное сопротивление, второй операционный усилитель и резистор обратной связи, включенный между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый резистор сдвоенного переменного сопротивления включен параллельно образцовому конденсатору, второй резистор

1594450

Составитель Pi, ×åáoòoâà L

Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Пекарь

Заказ 2826 Тираж 558 Подписное

SHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-3 5, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101 сдвоенного переменного сопротивления включен между выходом блока вычитания и инвертирующим входом второго операционного усилителя, управляюпщй вход сдвоенного переменного сопротивления: соединен с выходом регулятора, вход которого соединен с выходом Фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания и является первым выходом устройства, выход второго операционного усилителя явЛяется вторым выходом устройства.