Преобразователь параметров емкостного датчика в длительность электрических импульсов

(51) 5 7 Оо ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНИЯ ИОАН ВИДЕТЕЛЬСТВУ И АВТОРСКОМ Бюл. еев55 (088.8)е свидетелС 01 В 7/ ство СС0 1977 аво СССРО, 1982. свидетельс С О 1 В 7/(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ЭЛЕК ТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к измери" тельной тех 1 ике и может быть использовано для преобразования неэлектри;ческих величин в электрический сигнал, 1 например величины перемещения в дликостно т ичес змериносит Изобретение. тельной технике зовано в.систем рования в качес неэлектрических датчиками в эле пример величинь и может быах контролятве преобравеличин с исполь регуливателякостными ктрический сигнал, наперемещения в длитрических .нмпуль - . льность в ение точэобретения - поз еобразования и уп Целости рощение пре/ аления неи счет уст актеристи ия элемен теля э сти ха образов дентичн источника в устройключен а и ств турная ов ем На чертеже приведена стема яре браэователя пара(46) 5.01.9 (21) 4401170 (22) 01.04.8 (72) В.А.Сер (53) 53 .717 (56) Авторск В 750259,.клАвторское У 91133, кл тельность электрических импульсовЦелью изобретения является повышениеточности преобразования и упрощение .преобразователя. Напряжение на плечипервичного емкостного датчика преоб"разователя подается от источника тока попеременно через ключи, управля,емые также, как и два других ключа,подключенных параллельно конденсаторам датчика, от триггера, на синхровод которого поступают сигналы с компаратора. Один вход компаратора соединен с источником тока, а другойс источником опорного напряжения.Формируемые сигналы на выходе триггера являются выходными сигналами преобразователя. 1 ил. датчика в длительность элекр ких импульсовПреобразователь содержит компаратор 1, первичный емкостный датчик 2 .с конденсаторами 3 и 4 в плечах, ключи 5 и 6,. включенные параллельно конденсаторами 3 и 4 датчика 2, ключи ;7 и 8, источник 9 тока, источник 10опорного напряжения и триггер 11. Ключи 7 и 8 с одной стороны подключены соответственно к конденсаторам 3 и 4, а с другой в .к выходу однополярного источника 9 тока и к одному из входов компаратора 1, торой вход файф которого подключен к гточнику 1 О опорного напряжения, Выход компаратора 1 подключен к счетному входу триг-, гера 11, выход которого ппдключен к управляющим входаи кт чс: 5 - 8 и яв1522862 а 1, выходное напряжение его вновь ринимат высокий уровень. При этом оложительный фронт этого напряжения ереводит триггер 1 в следующее сос" двоякие, при котором на его выходе воз- икает низкий уровень напряжения, Под ействием этого уровня напряжения клю- и 5 и 8 размыкаются, а ключи б и 7 амыкаются. В результате конденсаторначинает быстро разряжаться через опротивление ключа б, а конденсатор.начинает линейно заряжаться током сточника 9 через замкнутый ключ 7,. ак как в это время ключ 5 разомкнут, ри размыкании ключа 8 и замыкании люча 7 напряжение на первом входе омпаратора 1 скачком снижается с выокого уровня заряженного конденсато" а 4 до низкого (нулевого) уровня раэ" яженного конденсатора 3. Поэтому выодное напряжение компаратора 1 таке становится низкого уровня. Однако трицательный фронт этого напряжения е вызывает изменения состояния триггера 11. По мере заряда конденсатора.3 увеличивается напряжение на йервом ходе компаратора 1 до момента его срабатывания. Таким образом, описаные процессы повторяются, а на выхое триггера 11 генерируются прямоуольные импульсы, длительность котоых связана с параметрами емкостного атчика. Поскольку емкости С датчиа 2 заряжаются токомот источника 9 стабильного тока до напряжения 0, источника 10 опорного напряжения, тоительность заряда Сопределяется сдедующим выражениемф щ ею Йеюее эаэ0 С3 )т Поэтому длительность импульсовравна ОьС а длительность пауз между импуль"сами ь9 Если первичный емкостный датчик 2 содержит два дифференциальных вывода. 1 с емкостями= С+дС С+ = С,-дс, ляется информационным выходом преоб- р разователя.пПреобразователь работает следую", щим образом. 5В начальный момент времени конденсаторы 3 и 4 разряжены. При включении источника 9 на выходе триггера 11 по. является либо высокий, либо низкий уровень напряжения, в зависимости от 10 которого к источнику 9 тока подключен либо конденсатор 3, либо конденсатор 4 через соответствующие ключи 7 и 8. Если подключен конденсатор 3, то конденсатор 4 эакорочен ключом 6, 15 а если подключен конденсатор 4, то конденсатор 3 эакорочен ключом 5. Для определенности предположим, что ста-. бильный ток от источника 9 заряжает конденсатор 3, т.е. при низком уров не на выходе триггера 11 замкнуты р ключи 6 и 7. Напряжение на первом входе компараторалинейно возрас,тает в функции тока источника 9 тока и емкости конденсатора 3 первичного дат.25 чика 2. Когда оно станет равным напряжению на втором входе компарато ра 1, величину которого задает источник 10 опорного напряжения, выходное напряжение компаратора 1 скачком ме-, 30 н няется с низкого уровня на высокий. При этом положительный фронт выходного напряжения компаратора 1 переводит триггер 11 в другое состояние, при котором на его выходе возникает высокий уровень напряжения. Под действием этого уровня напряжения ключи 5 и 8 замыкаются, а ключи 6 и 7 размыкаются. В результате конденсатор 3начинает быстро разряжаться через 40 сопротивление ключа 5, а конденсатор 4 начинает линейно заряжаться током источника 9 через замкнутый ключ 8, так как к этому моменту времени ключ6 разомкнут. При размыкании ключа 7 45 и замыкании ключа 8 напряжение на первом входе компаратора 1 скачком снижается с.высокого уровня заряженного конденсатора 3 до низкого (нулевого) уровня разряженного конденса" тора 4. Поэтому выходное напряжение "компаратора 1 также становится низкого уровня, Однако отрицательный фронт этого напряжения не вызывает изменения состояния триггера 11.1(огда напряжение на конденсаторе 4, а следовательно, и на первом входе компаратора 1 становится равным напряжению на втором входе компарато-,:10 йе зависит от измеряемого параметра,а разность длительностей импульса ипаузы является прямой функцией изме,ряемого параметра 15 Составитель И.Рекуно Техред М.Ходанич рректор М. Максимишин ктор Н.федо раж 3,Заказ 67 Подписноенийм и открытиям при ГКНТ Сая наб д. 4/5 НИИПИ Государственного комитета по изобре 113035, Москва, Ж, РаушПроизводственно-издательский кдмбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 5,15228где Со - стабильная часть емкости,не зависящая от измеряемогопараметра;6 С - часть емкости, зависящая от,измеряемого параметра, топериод Т генерируемых импульсов Точность и стабильность функции преобразования параметров,емкостного датчика 2 в длительность импульсов ,20 зависит только от точности и стабильности двух параметров: напряжения Ц, компарирования и зарядного тока 3 б 2оФормула изобретенияПреобразоват ль параметров емкостного датчика в длительность электрических импульсов, содержащий емкост" ный первичный датчик, ключи, включенные параллельно двум плечам датчика, и компаратор, к одному из входов ко- . торого подключен иеточник опорного напряжения, а к другому - источник тока, о т л и ч а в щ и й с я тем, ф что, с целью повышения точности пре",. образования, источник тока выполнен однополярным, а преобразователь снаб жендвумя дополнительными ключами, подключенными с одной стороны к источнику тока и входу компаратора, а с другой - к соответствующему кон-. денсатору датчика, и триггером, счет" ныйвход которого соединен с выходом компаратора, а выход, являющийся выходом преобразователя, соединен с управляющими цепями ключей.