Емкостный преобразователь давления с цифровым выходом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 51)4 С 01 1 9/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Ч БРЕТЕНИЯЬСТВУ Т(71) Государственный наувательский институт теплческого приборостроения(56) 1. Патент США Бф 412кл. 73-398, 1973.2, Патент США М 35185кл, 324-57, 1972.(протот(54)(57) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБДАВЛЕНИЯ С ЦИФРОВЫМ ВЫХОщий два дифференциальномерительных конденсатораопорного напряжения и перой управляемые ключи,ю щ и й с я тем, что,щения точности и расширенальных возможностей, воперационный усилитель,тельных управляемых ключинвертор, генератор такт чно-исследо- оэнергетиВ. А. Делим 80061 36,ип),РАЗОВАТЕЛЬДОМ,содержавключенных иэисточникрвый и втоо .т л и ч а .с целью повыния функционего введеныдва дополниа, компаратор овых импу ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ сов, генератор высокой частоты,счетчик, реверсивный счетчик, регистри блок управления, причем выходоперационного усилителя соединен сего инвертирующим входом через двепараллельные ветви, состоящие каждаяиз последовательно соединенных измерительного конденсатора и дополнительного управляемого ключа, а также свходом компаратора, при этом выходгенератора высокой частоты подключенк входам счетчика и реверсивногосчетчика при помощи блока управления, выходы компаратора,счетчика игенератора тактовых импульсов подключены к входам блока управления,выход источника опорного напряжениясоединен с входом .операционного усилителя через две параллельные ветви,одна из которых содержит первый управляемый ключ, а другая - последовательно соединенные инвертор и второй управляемый ключ, а управляющиевходы ключей соединены с выходамиблока управления, 119176Изобретение относится к приборостроению и может быть использованов приборах для измерения давленияемкостным способом.Известны устройства для измерения 5давления, содержащие два параллельновключенных конденсатора, емкость которых изменяется под действиям давления Я ,Недостатком этого устройства явля" 10ется погрешность, обусловленная вли 1янием нестабильности диэлектрическойпроницаемости диэлектрика конденсаторов на величину выходного сигнала,Наиболее близким к изобретениюявляется емкостный преабразовательдавления, содержащий два дифференци.ально включенных измерительных конденсатора, источник опорного напрл-"Ъ (Ъженил и первый и второй управляемые д 0ключи 12,Однако это устройство характеризуется недостаточной точностью измеренияи ограниченными функциональнымивозможностями,Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональныхвозможностей,Указанная цель достигается тем, ЗОчто в предлагаемое устройство введеныоперационный усилитель, два дополнительных управляемых ключа, компаратор, инвертор, генератор тактовыхимпульсов, генератор высокой часто- З 5ты, счетчик, реверсивный счетчик,регистр и блок управления, причемвыход операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом черездве параллельные ветви, состоящие 40каждая из последовательно соединенных измерительного конденсатора идополнительного управляемого ключа.а также с входом компаратора, приэтом вход генератора высокой частоты подключен к входам счетчика иреверсивного счетчика при помощиблока управления; выходы компаратора, счетчнка, реверсивного счетчика.и генератора тактовых импульсов подключены к входам блока управления,выход источника опорного напряжениясоединен с входом операционного усилителя через две параллельные ветви, одна из которых содержит управляемый ключ, а другая - последовательно соединенные инвертор и второйуправляемый ключ, а управляющие входы всех ключей соединены с выходамиблока управления,На чертеже показана блок-схемапредлагаемого устройства,Кмкостный преобразователь давлениясодержит источник опорного напряжения 1, управляемые ключи 2 и 3, дополнительные управляемые ключи 4 и5, инвертор 6, операционный усилитель7, переменные измерительные конденсаторы 8 и 9, емкости которых дифференциально изменяются при изменениивеличины измеряемого давления, генератор тактовых импульсов 10, генератор высокой частоты 11, компаратор12, счетчик 13, реверсивный счетчик14, блок 15 управления, регистр 16,Устройство работает следующим образом,С приходом тактового импульса от генератора 10 блок 15 управления выдает сигналы, открывающие управляемые ключи 2, 4 и 5 и включает счетчик 13. При этом напряжение на выходе операционного усилителя 7 измепяется по закону1 у 13 =, - Б йт 1 выхЕ(С+ С ) Оо где К - сопротивление на входе операционного усилителя 7;С С - емкости измерительныхконденсаторов 8 и 9,Счетчик 13 заполняется импульсами,поступающими через блок управленияс генератора высокой частоты 11 дотех пор, пока не будет достигнутозаданное числогде 2 - частота генератора 11;Т = Т - Т - время интегрирования за11которое счетчик 13 заполняется.После этого от счетчика 13 на блок 15 управления поступает сигнал, блок управлениявырабатывает сигналы: запирающие ключи 2 и 5, открывающий ключ 3; выключающий счетчик 13 и включающий вход "+" реверсивного счетчика 14, При этом опорное напряжение от источника 1 через инвертор 6 поступает на вход операционного усилителя 7 с противоположным знаком. В3 119176112 этот момент срабатывает компаратор .и подает сигнал на блок 15 управле-. ния, который, в свою очередь, вызы+11 евает запирание ключа 3, входа р версивного счетчика 14, а также обес печивает обнуление операционного усилителя 7. За этот промежуток времени на реверсивном счетчике записывается ч исло импульсов Б определяемоесиз выражения Число импульсов И определяетсясганалогично (3) И- К с С +С(43 На выходе реверсивного счетчикаполучается разность чисел Н с и 11 сг 1 О которая может быть записана в регистре 16: вью "С 1ИС, П,Г(2) получим Таким образом, выходной сигналпреобразователя, пропорциональныйвеличине измеряемого давления, может быть получен с высокой точностью 1определяемой числом разрядов числаБ, Например, при Б10000, возможно получение погрешности порядка0,017,Кроме того, благодаря цифровомувыходу становится возможной работаустройства непосредственно с микропроцессором, что расширяет егофункциональные возможности,(3) 20 акаэ 7148/38 Тираж 896 Подписное Н Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Филиал С приходом второго тактового импульса цикл работы устройства повторяется с той лишь разницей, что обратное интегрирование осуществляется через конденсатор 9, При этом импульсы с генератора высокой частоты 11 через блок управления 15 поступают на вход "-" реверсивного счетчика 14,С, - Сгф 1 11 11 ф сс 1 с С + С