Преобразователь значения емкости конденсатора в код
Патент 892350
Авторы
Преобразователь значения емкости конденсатора в код
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН Ия
К АЗТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социап истическмк
Республик („892350. (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(51)М. Кл. (22)5аявлено 11.04.80 (21) 2907514/18-21 с присоединением заявки М
G 01 R 27/26
Н 03 К 13/20
ГевударствкккыИ комитет (23)Приоритет "
Опубликовано 23.12.81, Бюллетень Фт 47
Дата опубликования описания 23.12.81 по делам нэабретеним ! к открыткй (53) УДК 621.317..733(088.8) A.Ô.Ïè÷óãèH и В.С.Попов (72) Авторы изобретения
Московский ордена Ленина энергетичес институт (7l ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗНАЧЕНИЯ ЕМКОСТИ
КОНДЕНСАТОРА 8 КОД
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к злект" ронным устройствам. измерения емкости конденсатора, и может быть применено в различных автоматических измерительных приборах.
Известно устройство для преобра" зования значения емкости конденса" тора в напряжение постоянного тока, содержащее два синхронных переключателя, между перекидными контактами которых включен измеряемый конденсатор, их первые неподвижные контакты соединены со входами дифференциального повторителя напряжения, а вторые неподвижные контакты соединены с выходами блока источника образцового напряжения, разряжающий ключ параллельно соединенный с образцовым конденсатором, один выход которого соединен с неинвертирующим входом повто" рителя напряжения, а другой соединен с нулевой шиной источника питания P1) Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования, обусловленная наличием у дифференциального повторителя напряжения смещения и тока смещения.
Наиболее близким техническим решением,к изобретению является устройство для преобразования значения емкости конденсатора в напряжение постоянного тока, содержащее два синхрон10 ных переключателя, между перекидными контактами которых включен измеряемый конденсатор, включенный последовательно с размыкающим ключом, их первые неподвижные контакты соединены
15 со входами дифференциального повторителя напряжения, а вторые неподвижные контакты соединены с выходами блока источника образцового напряжения, 20 разряжающий ключ параллельно соединенный с образцовым конденсатором, один выход которого соединен с образцовым конденсатором, один вывод которого соединен с неинвертирующим вхо92350 ключи 4 и 5, переключатель б, измеряемый конденсатор (Сх) 7, ключ 8,образцовый конденсатор (Со), аналого-цифровой преобразователь 10, вычислительный блок 11, блок 12 управления.
Процесс измерения емкости состоит из четырех циклов. Вначале замыкаются размыкающий ключ 4 и ключ 8. Измеряемый конденсатор (Сх) 7 подключен к выходу операционного усилителя 2 и приобретает заряд
3 8 дом повторителя напряжения, а другой соединен с нулевой шиной источника питания, дифференциальный усилитель, .один из входов которого подключен к выходу повторителя напряжения, а другой - к запоминающему конденсатору, второй вывод которого соединен с нулевой шиной источника питания, а также ключ, включенный между вхо" дами дифференциального усилителя 21.
Недостатком устройства является низкая точность измерения.
Цель изобретения - повышение точности преобразования.
Поставленная цель достигается ,тем, что в преобразователь значения емкости конденсатора в код, содержа". щий источник постоянного напряжения, два операционных усилителя, переключатель, первый неподвижный вывод которого соединен с первым входом одного из операционных усилителей, и с одной из обкладок образцового конденсатора, параллельно которому подключен ключ, подвижный вывод переключателя соединен с одним из зажимов для подключения измеряемого конденсатора, другой зажим для подключения измеряемого конденсатора, один из выходов источника постоянного напряжения, второй вход одного операционного усилителя и один из входов аналого-цифрового преобразователя соединень. с общей шиной, а выход аналого-цифрового преобразователя, соединен с вычислительным блоком,введены два разиыкающих ключа, причем выход источника постоянного напряжения через первый размыкающий ключ сое" динен со входом другого операционного усилителя и с одним из выводов второго размыкающего ключа, вывод которого соединен с общей шиной, а выход другого операционного усилителя соединен со вторым неподвижныи выводом переключателя, при этом другая обкладка образцового конденсатора соединена с выходом одного операционного усилителя и с другим входои аналого-цифрового преобразователя., На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя, На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя.
Преобразователь содержит источник
1 постоянного напряжения, операционные усилители 2 и 3, раэмыкающие
Qа= Сх. К -Е01 где Е - напряжение источника пос15 тоянного напряжения;
К - коэффициент усиления операционного усилителя 2.
Образцовый конденсатор (Со) 9 полностью разряжается.
В течение второго цикла переключатель б подключает измеряемый конденсатор (Сх) 7 ко входу второго операционного усилителя 3. В резуль" тате измеряемый конденсатор (Сх) 7
РазРяжается до напряжения смещения операционного усилителя 3 Е „, а образцовый конденсатор (Со) 9 приобретает заряд
= Сх ° К Е " Cx Е +1 мdt
30 где At - продолжительность второго цикла, l - ток смещения операционного усилителя 3.
Напряжение на выходе операционного усилителя 3 составит:
1 Q Сх — Есм = Ео—
Со Со
Сх см си Со Со
-Š(— -1)+ — Zt
Значение этого напряжения преобразуется аналого-цифровым преобразователем 10, в код N и записывается в память вычислительного блока 11.
45 В течение. третьего цикла замкну" ты размыкающий ключ 5 и ключ 8,изменяемый конденсатор (Сх) 7 подключен к выходу операционного усилителя 2.
В результате измеряемый и образцовый конденсаторы 7 и 9 полностью разряжаются.
В течение четвертого цикла измеряемый конденсатор Сх 7 подключается ко входу операционного усилителя 3.
Если длительность этого цикла равна длительности второго цикла д t, то выходное напряжение операционного усилителя в конце цикла составит
92350
11 Сх I, l3 =Е (1- — )+ — дт.
"эыи с<
Значение этого напряжения преобразуется аналого-цифровым преобразователем 10 в код и и записывается в
ll память вычислительного блока 11..
Разность напряжений 0 „ и 0 1 сост авит ц Сх
"вых "Вых= < — C Ео = " <4
Значение емкости (Сх) измеряемого конденсатора 7 вычисляет вычислительный блок 11 по алгоритму: и -и"
Сх = Со
Формула изобретения
Преобразователь значения емкости конденсатора в код, содержащий источник постоянного напряжения, два операционных усилителя, переключатель, г первый неподвижный вывод которого соединен с первым входом одного из операционных усилителей, и с одной иэ обкладок образцового конденсатора, параллельно которому подключен ключ, подвижный вывод переключателя соединен с одним из зажимов для подключе,ния измеряемого конденсатора, другой
Ь зажим для подключения измеряемого конденсатора, один из выходов источника постоянного напряжения, второй вход одного операционного усилителя и один из входов аналого-цифрового преобразователя соединены с общей шиной, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вычислительным блоком, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены два размыкающих ключа, причем выход источника постоянного напряжения че- рез первый размыкающий ключ соединен со входом другого операционного усилителя, и с одним из выводов второго размыкающего ключа, другой вывод которого соединен с общей шиной, а выход другого операционного усилителя соеди"
20 нен со вторым неподвижным выводом переключателя, при этом другая обклад" ка образцового конденсатора соединена с выходом одного операционного усилителя и с одним входом аналого-.цифрового преобразователя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Патент болонии 53-38939, кл. 1IÎ С О, 1978,(аналог).
30 2. Патент США М 38664447, кл. 324-60 СЛ, 1975 (прототип) .