Преобразователь параметров параллельных rc-цепей в напряжение

(51) 5 6 01 К 27/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ческии инстКрысин,ый о СССР6, 1983.СССР6, 1987. Ж г.1 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПАРАМЕТРОВ ПАРАЛЛЕЛЪНЫХ йС-ЦЕПЕЙ В НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в преобразователях для емкостных датчиков. Цель изобретения - расширение области применения. Преобразователь содержит генератор 1, исследуемую ЯС-цепь 2, разделительные конденсаторы 3 и 4, вспомогательный резистор 5, опорные конденсатор 6 и резистор 7, операционные усилители 8 и 9, амплитудный детектор 10, выпрямитель 11. Использование в качестве опорного напряжения меандра позволяет измерять активную составляющую на переменном токе. что расширяет область применения преобразователя. 2 ил.Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в преобразователях для емкостных датчиков.Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет измерения активной составляющей на переменном токе.На фиг. 1 приведена функциональная схемЬ преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Преобразователь содержит генератор 1 прямоугольного напряжения (ППН), исследуемую ЯС-цепь 2, первый и второй разделительные конденсаторы 3 и 4, вспомогательный резистор 5, опорный конденсатор 6, опорный резистор 7, первый и второй операционные усилители (ОУ) 8 и 9, амплитудный детектор (АД) 10, выпрямитель (В) 11, зажимы 12 и 13 для подключения ЯС-цепи, первый из которых соединен с выходом генератора 1 прямоугольного напряжения, а второй зажим 13 соединен через первый и второй разделительные конденса торы 3 и 4 соответственно с инвертируюшими входами операционных усилителей 8 и 9, неинвертирующие входы которых подключены к обшей шине. Опорные конденсатор 6 и резистор 7 подключены между выходными и инвертирующими входами операционных усилителей 8 и 9 соответственно, Вспомогательный резистор 5 подключен параллельно опорному конденсатору 6, выходы операционных усилителей 8 и 9 подключены соответственно к входам амплитудного детектора 10 и выпрямителя 11.Преобразователь работает следующим образом.В связи с тем, что потенциалы суммирующих точек ОУ 8 и 9 равны нулю, а емкости разделительных конденсаторов 3 и 4, значительно больше Сх, то при поступлении на измеряемую ЯСх-цепь. опорного прямоугольного напряжения периодом 2 То, скважностью 2 и амплитудой +2 Ео, через нее течет ток, определяемый значениями С, и Я. Этот ток расщепляется на два равных тока, протекающих через разделительные конденсаторы 3 и 4 к ОУ 8 и 9. При этом, напряжение на выходе ОУ 8 будет в комплексной форме описываться выражениемБа ,(Р)= --.)в (Р),Х(р)х(р)где Хо(Р) - комплексное сопротивление цепи обратной связи ОУ 8, определяемое конденсатором Сои сопротивлением Кв,Х(Р) - комплексное сопротивление измеряемой цепи СКх;ЛЯ(Р) - опорное напряжение ГПН.Переходя от величины Х к величинамС, Ки Со, Ка, это выражение можно переписать в виде=+ - Ео е Ъ + - (1 - е " ) , (2)СотхИз выражения (2) видно, что максималь ное значение напряжения на выходе ОУ 8(фиг. 2) принимает в момент времени 1=0.При этом максимальное значение напряжеСхния 1= +. - Ео. Напряжение выходаСо30 ОУ 8 подается на вход АД 10, в результатечего на его выходе появляется напряжение со значением Сх1.3, = - " Ео (3)Со35 Одновременно под воздействием входного напряжения на,выходе ОУ 9 возникаетнапряжение1 вых,=-(- (, - Ео+КоС - -) (4)Ко с 1 Ео- Кх " Й 40дЕоСоставляющая выражения (4) КоС, - - "с 1 представляет собой функцию амплитудой Ео и площадью, близкой к нулю, поэтому вы ражение (4) можно переписать в следующем виде Ко бЗвъи 2=.+ - Ео= - " ЕоК, бо(5) Напряжение с выхода ОУ 9 поступает 50 на выпрямитель 11, в результате чего на его выходе появляется постоянное напряжение со значением(6)бо55 Из формулы (2) и (5) видно, что напряжения на выходах ОУ 8 и 9 зависят только от реактивной и активной составляющей соответственно. 5 Сх Р+- Е(1,) 10о р+, р(р+где тх - постоянная времени К,С,;то - постоянная времени КвСо.Переходя от комплексной плоскости кдействительной, выражение (1) можно преобразовать в следующий вид1.) "=+. - Еое ф+ (1 - е ф)3=1597781 Вых. Гпн 1 Юьгх у дЦ Еьь ЛДО ЦВьгхвп д 1 етровКорректПолнили Отк 1)ытии 1наб., л. 4г. Ужгород,Сост Техрел А. Тираж 55 го комитета по из Москва, Ж - 35,льский комбинатвитель С.Кравчук Редактор Н. ЯцолЗаказ 3052 р М 11 арос ыри ГКН 1ь Гагарины. НИИПИ Государствен 113035,Производственно-издаИспользование двух каналов измерения позволяет сохранить высокую чувствительность и возможность раздельного выбора пределов по активной и реактивной составляющим путем изменения значений опорных элементов йо и Со, а использование в качестве опорного напряжения меандра, позвол яет измерять активную соста вляющую на переменном токе, что расширяет функциональные возможности преобразователя, так как предлагаемый преобразователь может использоваться не только для измерения параметров параллельных КС-цепей электронного оборудования, но может работать с различными видами емкостных датчиков, использоваться для измерения параметров конденсаторов и т. д.Формула изобретенияПреобразователь параметров параллельных КС-цепей в напряжение, содержащий генератор прямоугольного напряжения, два операционных усилителя, амплитудный детектор, зажимы для подключения КС-цепи, разделительный и опорный конденсаторы, опорный резистор, один из выводов которого подключен к выходу второго операционного усилителя, при этом инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен через разделительный конденсатор с вторым зажимом для подключения КС-цепи, выход первого операционного усилителя соединен с входом амплитудного детектора и одним из выводов опорного конденсатора, неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей шиной, отяичаюигийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены второй разделительны й конденсатор, вспомогател ьный резистор и выпрямитель, вход которого подключен к выходу второго операцион.ного усилителя, второй разделительный конденсатор одним из выводов соединен с вторым зажимом для подключения КС-цепи, а вторым выводом соединен с инвертирую 1 цим входом второго операционного усилителя и вторым выводом опорного резистора, вспомогательный резистор подключен параллель но с опорным конденсатором, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход генератора прямоугольного напряжения подключен к первому зажиму для подключения 1 сС-цепи.