Мостовая диодная схема измерительногопреобразователя емкости

Мостовая диодная схема измерительногопреобразователя емкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

в 1 Ф. 43 А Н И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii>796762

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 291276 (21) 2434850/18-21 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 1501„81. Бюллетень Н9 2

° Дата опубликования описания 25. 01. 81 (51)М. Кл.з

G, 01 R 17/10

G R 17/16

ГосуяарственныЯ комитет

СССР ле яелам нзобретеннЯ открытий (53) УДК 621. 317. 73:.011.4(088.8) (72) Авторы изобретения

П.П.Поливанов и А.B.Âèøíÿêoâ (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (541 МОСТОВАЯ ДИОДНАЯ СХЕМА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЕМКОСТИ

Изобретение относится к мостовым диодным схемам и может быть использовано в качестве измерительного преобразователя емкости при работе с емкостными датчиками.

Известны диодные мостовые схемы содержащие генератор переменного напряжения и подключенные к нему через диоды параллельные зарядозадающие цепочки, содержащие конденсаторы, шунтированные резисторами

I1l.

Однако, на выходе схем развивается постоянное напряжение, величина которого зависит от соотношения емкостей конденсаторов, включенных в схему.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является мостовая диодная схема, содержащая генератор переменного напряжения, последовательно соединенный с ним конденсатор связи и подключенные параллельно им через противоположно включенные диоды две зарядозадающие цепочки, в одну из которых включен конденсатор (емкостный датчк), шунтированный резистором 2 .

При питании схемы переменных напряжением на конденсаторе связи формируется постоя нная составляющая напряжения, величина которой пропорциональна емкости конденсатора (дат5

Недостатком данной схемы является: малая крутизна преобразования относительного изменения емкости датчика в относительное изменение выходного напряжения, которая зависит от частоты и формы напряжения питания схемы.

Цель изобретения — увеличение крутизны преобразования схемы.

Поставленная цель достигается тем, что параллельно конденсатору (емкост15 ному датчку)подключен ключевой эле- мент, например, МОП-транзистор, управляющий электрод которого соединен с общей точкой диодов, причем характеристика управления ключа такова, 20 что полярность напряжения, являющаяся открывающей для ключа, является запирающей для последовательно соединенного с ним диода и наоборот.

На фиг. 1 показана диодная мостовая схема измерительного преобразователя емкости; на фиг. 2 — вариант диодной мостовой схемы; на фиг. 3 диодная мостовая схема с полевыми транзисторами в качестве ключевых

30 элементов.

796762

fO

25

40

Схема содержит генератор 1 переменного сигнала, конденсатор 2 связи, диоды 3 и 4, емкостный датчик 5, резистор 6 и ключевой элемент 7, управляющий вход которого подключен к общей точке диодов. Характеристика управления ключа 7 такова, что полярность напряжения, открывающая диод

3, является запирающей для ключа 7 и наоборот.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении от генератора 1 напряжения положительной полярности открывается диод 3 и через него происходит заряд емкостного датчика 5.

Ключ 7 в это время закрыт. При отрицательной полярности напряжения генератора открывается Диод 4 и ток течет через резистор 6, B это время открывается ключ 7 и датчик 5 разряжается через него. При периодическом напряжении генератора 1 эти процессы повторяются. Величины зарядов, проходящих в разные полупериоды через диоды 3 и 4, зависят от величины сопротивления резистора 6 и емкости датчика 5. На конденсаторе 2 связи происходит суммирование этих зарядов и при их неравенстве на нем формируется постоянная составляющая напряжения, зависящая от емкости датчика

5 и являющаяся выходным сигналом схемы (Llg„„)

На фиг. 2 представлен вариант схемы, у которой в обеих зарядозадающих цепях включены конденсаторы 5 и 9, параллельно которым подключены ключи 7 и 8. Эта схема может быть использована для подключения дифференциального емкостного датчика.

В качестве ключевых элементов 7 и 8 могут быть использованы -различные приборы (электронные ключи, реле и т. и.) . Например, можно использовать ключи на МОП-транзисторах (фиг. 3).

Затворы транзисторов 10 и 11 подключены к общей точке диодов и управляются напряжением генератора 1, питающего схему. Транзистор 10 имеет индуцированный канал р-типа проводимости и открывается при отрицательной полярности напряжения генератора, когда диод 3 закрыт. Транзистор 11 имеет индуцированный канал и-типа и открывается при положительном полупериоде напряжения генератора, когда закрыт диод 4.

Использование ключевого элемента вместо резистора улучшает условия работы схемы: исключается доля заряда, обусловленная протеканием тока через резистор в периоды, когда диод, включенный последовательно с датчиком, открыт (сопротивление ключа в это время бесконечно велико); увеличивается степень разряда емкостного датчика в периоды, когда диод закрыт (сопротивление ключа в это время мало). Это повышает крутизну преобразования относительно изменения емкости датчика в относительное изменение выходного напряжения, что повышает реальную чувствительность датчика.

Формула изобретения

Мостовая диодная схема измерительного преобразователя емкости, содержащая генератор переменного напряжения, конденсатор связи и подключенные параллельно им через встречно включенные диоды две зарядозадающие цепочки, по крайней мере одна из которых содержит конденсатор (емкостный датчик), отличающаяся тем, что, с целью повышения крутизны преобразования схемы, параллельно конденсатору (емкостному датчику) подключен ключевой элемент, например, МОП-транзистор, управляющий электрод которого соединен с общей точкой диодов, причем характеристика управления ключа такова, что полярность напряжения, являющаяся открывающей для ключа, является запирающей для последовательно соединенного с ним диода и наоборот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3012192, кл. 32457, опублик. 1961.

2, Харрисон Д., Кервин Г.и Грегори Л. Двухклемная интегральная мостовая схема для подключения емкостного датчика давления.-"Приборы для научных исследований", 1970, 9 12, с. 87-92 (прототип).

796762

Риг.f

Pvt 2

Йа.3

Составитель A.Äàíèëêí

Редактор Е.Дорошенко Техред Ж.Кастелевич Корректор Н.Бабинец

Заказ 9

Тнразк одписиое

ВНИИПИ Государственногб комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал пп патент, г. агороп, ул. Роеитиая,