Преобразователь емкости датчика в частоту

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Пензенский политехнический институт (72) В.П.Арбузов, С,Е.Ларкин, В,П,Маланин и Д.В,Лебедев(56) Попов В.С. Измерительные преобразователи параметров электрических цепей в частоту.М,: Энергия, 1977, с, 88, рис. 32,фритш. Линейный емкостной датчик перемещения с частотным выходом. Приборы для научных исследований, 1987, М 5,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЕМКОСТИ ДАТЧИКА В ЧАСТОТУ Изобретение относится к электроиэмерительной технике, а именно к преобразованию информативного параметра емкостного датчика, и может быть использовано для преобразования информативного параметра различных датчиков в частоту.Целью изобретения является повышение точности преобразования емкости датчика в частоту.Сравнение известных технических решений с предлагаемым показало, что существенными отличительными . признаками предложенного устройства является наличие в заявляемом устройстве новых узлов и функциональных связей,На чертеже представлена функциональная схема преобразователя емкости датчика в частоту,Он состоит иэ генератора 1, измеряемой 2 (Сх) и образцовой 4 (С 0) емкостей датчика, фазовращателя 3, образцового реан.Ы оп 1 822647 А 1(57) Использование: в электроиэмерительной технике. Сущность изобретения: преобразователь емкости датчика в частоту содержит генератор 1, усилитель 6, измеряемую емкость 2 датчика, образцовый резистор 5 и схему сравнения, а также синфазный 7 и квадратурный 8 фазочувствительные выпрямители, фазовращатель 3 и образцовый конденсатор 4. Положительный эффект: повышение точности преобразования емкости датчика в частоту за счет уравновешивания двух напряжений, одно иэ которых пропорционально измеряемой емкости датчика, а другое образцовой емкости, причем одно из напряжений зависит от частоты. 1 ил,зистора 5 (В 0), усилителя 6, синфазного 7 и квадратурного 8 фаэочувствительных выпрямителей и схемы сравнения.Напряжение с выхода генератора 1 подается на фазовращатель 3, управляющие входы синфазного 7 и квадратурного 8 фаэочувствительных выпрямителей и на измеряемую емкость 2 (Сх) датчика, другой вывод которой соединен со входом усилителя 6, между входом и выходом которого подключен образцовый резистор 5 и с образцовым конденсатором 4 (С 0) датчика, другой вывод которой соединен с выходом фазовращателя, напряжение с выходе усилителя подается на входы синфазного и квадратурного фазочувствительных выпрямителей, причем напряжение с выхода синфазного фазочувствительного выпрямителя подается на первый вход схемы сравнения 9, а напряжение с выхода квадратурного фазочувствительного выпрямителя подается на второй входОф =О ) вС,где ВС - постоянная времени дифференциатора, 20Выходное напряжение усилителя будет определяться из следующего уравнения;-- Я 0) Сх+ О) Со+) о) Ск+ - )= О 1 1 Ку Йо О 1) В Сх +)И С, + В С+1 Ло Ку оР Сх 35% где Сх - емкость кабеля связи датчика спреобразователем. 40Синфазный 7 и квадратурный 8 фазочувствительные выпрямители выделяют действительную и мнимую часть выходногонапряжения усилителя 6, а схема сравнения9 изменением частоты генератора 1 добивается равенства этих составляющих, откудапри 1 еОо О 1 = 1 щОо О 1 50 будем иметь оРСойС= Сх 55 1 Сх 2 й С Сосхемы сравнения, чей выход соединен с управляющим входом генератора.Преобразователь работает следующим образом,Напряжение с выхода генератора подается на измеряемую емкость 2 (Сх) датчика и через фазовращатель 3 на образцовую емкость датчика 4 (Со), Выводы измеряемой 2 (Сх) и образцовой 4 (Со) емкостей датчика подключены ко входу усилителя 6, между "0 входом и выходом которого подключен образцовый резистор 5 (йо). Если в качестве фазовращателя использовать дифференциатор, то напряжение с выхода дифференциатора Офе будет равно 15 В случае использования в качестве фазовращателя 3 интегратора, выражение для частоты генератора будет иметь следующий вид;1 Со2 й С Сх Как видно из зависимостей частоты генератора от измеряемой емкости датчика, частота генератора зависит от постояннойвремени фазовращателя и образцовой, и измеряемой емкостей датчика, От коэффициента усиления усилителя и емкости кабелячастота генератора не зависит, т,е, погрешность преобразования емкости датчика в частоту равна нулю,Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает компенсацию погрешностиот емкости кабеля и неидеальности коэффициента усиления усилителя,По сравнению с прототипом использование предлагаемого преобразователя позволяеткомпенсировать погрешность от емкости кабеля;компенсировать погрешность от неидеальности коэффициента усиления усилителя.Формула изобретенияПреобразователь емкости датчика в частоту, содержащий генератор, схему сравнения, выход которой соединен с управляющимвходом генератора, усилитель и клеммы дляподключения измеряемой емкости датчика,подключенные между выходом генератораи входом усилителя, между входом и выходом которого подключен образцовый резистор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности преобразования за счет компенсации погрешности отемкости кабеля и неидеальности коэффициента усиления усилителя, в него введеныфазовращатель, образцовый конденсатор,синфазный и квадратурный фазочувствительные выпрямители, выходы которых соединены с первым и вторым входами схемысравнения соответственно, образцовый конденсатор датчика, подключенный между инвертирующим входом усилителя и выходомфазовращателя, вход которого соединен свыходом генератора и с управляющими входами синфазного и квадратурного фазочувствительных выпрямителей, входы которыхобъединены и подключены к выходу усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной,1827647 30 35 40 45 50 Составитель В, АрбузовТехред М.Моргентал Корректор М, Андрушенко Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2358 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5