Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков

(5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСГ 1 АТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕНТУ ть изобретения. преобразов ит емкостный датчик 1, два опе усилителя 2 и 3, высокочаст ор, пострсенный на однопе нзисторе 4, двух резисторах аторе 7, трансформатор 9 с о 10, 13, симистор 11, диод 12. В генератора высокочастотн ведение трансформатора 9, истора 11 позволило упростит атель и повысить точность. 1 и льнойтехниматериалов,(21) 4919065/21(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРРЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ(57) Использование; в измеритеке для измерения параметров Сущнос содерж онных гене рат ном тра конденс ками 8, нение также в 12, сим образов атель раЧИ. отный реход 5 иб, бмотг ыполым, а диода ь пре5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 65 Изобретение относится к измерениям параметров материалов физическими методами и позволяет повысить точность измерения. Наиболее важным параметром для диэлектрических материалов является их диэлектрическая проницаемость, катаруа определюот через емкость чувствительного элемента,Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности преобразования,Нэ чертеже изображена принципиальная электрическая схема заявляемого пре.образователя,Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков содержит первичный емкостный датчик 1, операционные усилители 2 и 3, высокочастотный генератор, построенный на однопереходном транзисторе 4, двух резисторах 5 и б, конденсаторе 7, и трансформатор . 9 с обмотками 8, 10, 12. Обмотка 10 трансформатора подключена к управляющему электроду симистора 11 через диод 12, а обмотка 13 соединена с выходом операционного усилигеля 3,Схема работает следующим образом, Высокочастотный генератор на однопереходном транзисторе 4 через разделительный конденсатор подает сигнал на неинвертирующий вход операционного усилителя 2 переменный сигнал. Величина сигнала на выходе операционного усилителя зависит от частоты и амплитуды переменного сигнала и значения емкости первичного датчика 1 равна их произведению с соответствующим коэффициентом), Для работы многих усгройств необходимо фиксировать переход через определенное значение емкости емкостного датчика 1, поэтому ат источника опорного напряжения подается соответствующее напряжение, В случае превышения заданного значения емкости нэ выходе операционного усилителя 3 появляется переменный сигнал, Этот сигнал, усиленный операционным усилителем 3, подается на обмотку 23 трансформатора 9.Обмотка 8 трансформатора 9 обеспечивает отрицательную обратную связь по произведению частоты сигнала на его амплитуду.Напомним, что стабильность напряжения на выходе операционного усилителя 2 пропорциональна стабильности произведения частоты сигнала на его амплитуду. Чем глубже указанная обратная связь, тем выше стабильность характеристики преобразования заявляемого устройства. Простота и небольшое число элементов, определяющих стабильность частоты высокочастотного генератора, позволяет с небольшими эатратами получить высокую стабильность характеристики преобразования емкости первичногапреобразователя.Сопоставление признаков заявляемого преобразователя и аналогов: емкостный датчик совпадает с прототипом, наличие двух операционных усилителей - существует в заявляемом устройстве и прототипе; высокочастотный генератор на аднопереходном транзисторе - тсутствует в прототипе и аналогах, но известен из литературы; трансформатор на выходе второго операционного усилителя отсутствует в прототипе и аналогах, но известен из литературы; высокочастотный генератор нэ аднопереходном транзисторе, имеющий отрицательную обратную связь по произведению частоты нэ амплитуду сигнала, отсутствует в аналогах инеизвестен из литературы,В предлокенной схеме возможно исключение элементов; отдельного высокочастотного генератора и диода 12, В первом случае используется паразитное самовазбуждение операционного усилителя 2, Для управления частотой и амплитудой высокочастотного сигнала третья обмотка 9 трансформатора подключается к соответствующему входу операционного усилителя 2. Во втором случае диод 12 закорэчивеется,Заявляемая схема содержит небольшое число элементов, обеспечиьэющих повышенную стабильность характеристики преобразования. За счет ее простоты в заявляемой схеме отсутствуют такие явления, свойственные прототипу, как ска чкообразное изменение частоты высокочастотного генератора. Слабо проявляет себя временный дрейф частоты, так как аднопереходным транзисторам в наименьшей степени, па сравнению с другими активными полупроводниковыми приборами, характерен временный уход параметров только в области эмиттера имеется градиент концентрации примеси), Наличие симистора на выходе заявляемого преобразователя позволяет при малой мощности выходного сигнала операционного усилителя 3 коммутировать мощные цепи переменного тока. В целом схема заявляемого преобразователя выгодна отличается от известных малой мощностью потребления при возможности коммутации сильнатачных цепей перемен- наго тока,Следует отметить также безопасность эксплуатации предложенной схемы во взрыва- и пожароопасных производствах. Электрический сигнал, снимаемый с датчика 1 - мал (милливальты), э наличие симисто1827029 Составитель А. ЩеголеватыхРедактор С.Кулакова Техред М. Моргентал Корректор Е,Папп Заказ 2332 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ра 11 исключает искрение при коммутациисильноточных электрических цепей,Формула изобретенияИзмерительный преобразователь сиг- .налов емкостных датчиков, содержащий емкостный датчик, два операционныхусилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения и повышения точностипреобразования, генератор выполнен высокочастотным, в измеритель введены выходной трансформатор с тремя обмотками,диод, симистор, выход высокочастотного генератора соединен с инвертирующим входом первого определенного усилителя,инвертирующий вход которого соединен с 15первым выводом емкостного датчика, выходпервого операционного усилителя соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и с источником порогового напряжения, выход второго операционного усилителя соединен с первым выводом первой обмотки трансформатора, первый вывод второй обмотки трансформатора через диод и симистор соединен с первой выходной клеммой, вторая выходная клемма соединена с вторым выводом второй обмотки трансформатора и другим выводом симистора, третья обмотка трансформатора подключена между базой однопереходного транзистора высокоча. статного генератора и первым выводом его конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, второй вывод первой обмотки выходного трансформатора соединен с неинвертирующими входами усилителей, вторым выводом конденсатора высокочастотного генератора и вторым выводом емкостного датчика.