Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков

Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в измерительной технике для измерения параметров материалов. Сущность изобретения: преобразователь содержит емкостный датчик 1, два операционных усилителя 2 и 3. высокочастотный генератор, построенный на однопереходном транзисторе 4, двух резисторах 5 и 6, конденсаторе 7, трансформатор 9 с обмотг камиЗ, 10,13, симистор 11, диод 12. Выполнение генератора высокочастотным, в также введение трансформатора 9, диода 12, симистора 11 позволило упростить преобразователь и повысить точность. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 6 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОсг1Атент сссР) ) l3 g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4919065/21 (22) 12.03,91 (46) 07,07.93. Бюл. hh 25 (76) А.С.Щеголеватых и H.Â.Tèìóøêèí (56) Авторское свидетельство СССР

% 1215058, кл. 6 01 R 27/26, 1984. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГHA110B ЕМКОСТН61Х ДАТЧИКОВ (57) Использование; в измерительной технике для измерения параметров материалов, Сущность изобретения. преобразователь содержит емкостный датчик 1, два операционных усилителя 2 и 3. высокочастотный генератор, пострсенный на однопереходном транзисторе 4, двух резисторах 5 и 6, конденсаторе 7, трансформатор 9 с обмот-. ками 8, 10, 13, симистор 11, диод 12. Выполнение генератора высокочастотным, а также введение трансформатора 9, диода

12, симистора 11 позволило упростить преобразователь и повысить точность. 1 ил.

Изобретение относится к измерениям параметров материалов физическими методами и позволяет повысить точность измерения. Наиболее важным параметром для диэлектрических материалов являетсл их диэлектрическая проницаемость, катару а определл от через емкость чувствительного элемента.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности преобразования, Нэ чертеже изображена принципиальная электрическая схема заявляемого пре.образователя, Измерительный преобразователь curíà loB eMKocTHblx датчиков содержит первичный емкостный датчик 1, операционные усилители 2 и 3, высокочастотный генератор, построенный на однопереходном TpGHзисторе 4. двух резисторах 5 и б, конденсаторе 7, и трансформатор: 9 с обмотками 8, 10. 12. Обмотка 10 трансформатора подключена к управляющему электроду симистора 11 через диод 12, а обмотка 13 соединена с выходам операционного усили геля 3.

Схема работает следующим образом.

Высокочастотный генератор на одноперехадном транзисторе 4 через разделительный конденсатор подает сигнал на неинвертирующий вход операционного усилителя 2 переменный сигнал. Величина сигнала на выходе операционного усилителя зависит от частоты и амплитуды переменного сигнала и значения емкости первичнага датчика 1 (равна их произведению с соответствующим коэффициентом), Длл работы многих усграйств необходимо фиксировать переход через определенное значение емкости емкостного датчика 1, поэтому ат источника опорного напряжения подается соответствующее напря>кение, В случае превышения заданного значения емкости нэ выходе операционного усилителл 3 полвллетсл переменный сигнал. Этот сигнал, усиленный операционным усилителем 3, подается на обмотку 23 трансформатора 9.

Обмотка 8 трансформатора 9 обеспечивает отрицательную обратную свлзь по произведению частоты сигнала íà ere амплитуду.

Напомним, что стабильность напряжения на выходе операционного усилителя 2 пропорциональна стабильности произведения частоты сигнала на его амплитуду. Чем глубже указаннал обратная свлзь, тем выше стабильность характеристики преобразования заявляемого устройства. Простота и небольшое число элементов, определяющих стабильность частоты высокочастотного генератора, позволяет с небольшими эатратами получить высокую стабильность характеристики преобразования емкости первичнога преобразователя.

Сопоставление признаков заявляемого преобразователя и аналогов: емкостный датчик совпадает с прототипом, наличие двух операционных усилителей — существует в заявляемом устройстве и прототипе; высокочастотный генератор на аднопереходном транзисторе — тсутствует в прототипе и аналогах, на известен из литературы; трансформатор на выходе второго операционного усилителя отсутствует в прототипе и аналогах, но известен из литературы; высокочастотный генератор нэ аднопереходном транзисторе,- имеющий отрицательную обратную связь по произведению частоты нэ амплитуду сигнала, отсутствует в аналогах и неизвестен из литературы, В предло>кенной схеме возможно иск- . лючение элементов: отдельного высокочастотного генератора и диода !2, В первом случае используется паразитное самовазбуждение операционного усилителя 2, Для управления частотой и амплитудой высокочастотного сигнала третья обмотка 9 трансформатора подключаетсл к соответствующему входу операционного усилителя 2. Во втором случае диод 12 закорачивеется, 35

5

Зал вляемал схема содержит небольшое число элементов, обеспечиьающих повышенную стабильность характеристики преобразования. За счет ее простоты в заявляемой схеме отсутствуют такие явления, свойственные прототипу, как скачкообразное изменение частоты высокочастотного генератора. Слабо проявляет себя временный дрейф частоты, так как аднопереходным транзисторам в наименьшей степени, па сравнению с другими активными полупроводниковыми приборами, характерен временный уход параметров (только в области эмиттера имеется градиент концентрации примеси), Наличие симистора на выходе заявляемого преобразователя позволлет при малой мощности выходного сигнала операционного усилителя 3 коммутировать мощные цепи переменного тока. В целом схема заявляемого преобразователя выгодна отличается от известных малой мощностью потребления при возможности коммутации сильнотачных цепей переменнаго тока.

Следует отметить также безопасность эксплуатации предложенной схемы во взрыва- и пожароопасных производствах.

Электрический сигнал, снимаемый с датчика 1 — мал (милливальты), э наличие симиста1827029

Составитель А. Щеголеватых

Редактор С.Кулакова Техред М. Моргентал Корректор Е.Папп

Заказ 2332 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ра 11 исключает искрение при коммутации сильноточных электрических цепей.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь сиг- . налов емкостных датчиков, содержащий ем- 5 костный датчик, два операционных усилителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности преобразования, генератор выполнен высокочастотным, в измеритель введены выход- 10 ной трансформатор с тремя обмотками, диод, симистор, выход высокочастотного генератора соединен с инвертирующим входом первого определенного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с 15 первым выводом емкостного датчика, выход первого операционного усилителя соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и с источником порогового напряжения, выход второго операционного усилителя соединен с первым выводом первой обмотки трансформатора, первый вывод второй обмотки трансформатора через диод и симистор соединен с первой выходной клеммой, вторая выходная клемма соединена с вторым выводом второй обмотки трансформатора и другим выводом симистора, третья обмотка трансформатора подключена между базой аднопереходного транзистора высокочастотного генератора и первым выводом его конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, второй вывод первой обмотки выходного трансформатора соединен с неинвертирующими входами усилителей, вторым выводом конденсатора высокочастотного генератора и вторым выводом емкостного датчика.