Преобразователь величины емкости конденсатора во временной интервал напряжения

(51)Ч, 1(л. Н 03 К 7/08 с присоединением заявки Ж Веударстееивй кеиитет СССР ее лелем изебретеиий и атирмтий(23) Приоритет Опубликовано 05.09,79 Бюллетень М ЗЗДата опубликования описания 05,09,79(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЛИЧИНЫ ЕМКОСТИ КОНЛЕНСАТОРА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к преобразователям одной физической величины в другую, а именно величины емкости конденсатора в длительность импульса напряжения, и может найти применение в измерителях электрических величин,5Известно устройство для измерения величины емкости конденсатора, использующее преобразование ее величины во временной интервал напряжения, содержащее тактовый генера. тор, генератор пилообразного напряжения и1 Окомпаратор 11)Однако это устройство имеет значительную погрешность преобразования, обусловленную влиянием активной составляющеи сопротивления конденсатора.15Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устроиство, содержащее генератор тактовых импульсов, соединенный с входом генератора пилообразного напряжения, линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, амплитудный компаратор, дифференциальный усилитель, сумматор напряжений, соединенный первым входом с источником опорного напряжения, и иэмеряе. мую емкость. Генератор пилообразного напряжения выполнен на разрядном транзисторном ключе, шунтирующем измеряемую емкость, коллектор которого являетса выходом генератора ч соединен через резистор и диод с выходом сумматора напряжении, а общая точка соединения диода и резистора через дополнительный конденсатор соединена с выходом линейного усилителя с регулируемым коэффициентом, усиления, вход которого соединен с коллектором транзистора и входом амплитудного компаратора (2).Однако этот преобразователь имеет ниэкук точность преобразования малых величин емкостей с большой активной составляющей сопро. тивления исследуемого емкостного элемента,Цель изобретения - повышение точности преобразователя за счет исключения влияния активной составляющей сопротивления измеряемой емкости.Это достигается тем, что в преобраэочатсти дополнительно введен амщпггудный детектор, соединенный через дифференциальный усилггель с вторым входом сумматора напряжений, а56847вход амплитудного детектора соединен с входоммплитудного компаратора.Такой преобразователь позволяет получитьлинейную зависимость между емкостью исследуемого конденсатора и длительностью выходного импульса напряжения.На фиг, 1 изображена принципиальная элек.трическая схема преобразователя величины ем.,кости во временной интервал напряжения; нафиг, 2 - временные диаграммы его работы.Преобразователь величины емкости конденсатора во временной интервал напряжения содержит генератор 1 тактовых импульсов, соединенный с входом генератора 2 пилообразного напряжения, конденсатор 3 (Сд), линейный усилитель 4 с регулируемым коэффициентом уси.ленни, амплитудный компаратор 5, дифференциальный усилитель 6, амплитудный детектор 7и сумматор напряжений 8. Генератор 2 пило. образного напряжения выполнен на раэряйном 20транзисторном ключе Ч 1, коллектор которогоявляется выходом генератора и соединен черезрезистор Вз и диод Ч с выходом сумматоранапряжений 8, а общая точка соединениядиода Ч и резистора Вэ через дополнительныйконденсатор С, соединена с выходом линейно.го усилителя 4, вход которого. соединен с кол.лектором транзистора Ч 1 и входом амплитудного компаратора 5, Лополнительно введенныйамплитудный детектор 7 соединен через дифференциальный усилитель б с вторым входомсумматора напряжений 8, а вход амплитудного детектора 7 соединен с входом амплитудного компаратора 5,На фиг. 2, а представлена временная диаграмма напряжения на выходе генератора 1тактовых импульсов, на фиг. 2, в - временныедиаграммы на выходе генератора 2 пилообразного напряжения (Ь 1) на выходе дифференциального усилителя б (Ь), на фиг. 2 с - вре 40менная диаграмма на выходе компаратора,Преобразователь работает следующим образом.От генератора 1 тактовых импульсов запускается генератор 2. В определенный момент 4времени линейно-изменяющееся напряжение навыходе генератора 2 достигает опорного напряжения (Ооп) на компараторе 5, последнийперебрасывается в другое положение, так чтона выходе компаратора 5 формируется временной интервал, линейно-зависимый от величиныемкости первичного преобразователя, Черезвремя 1) 5 ЯзСд напряжение на выходе генератора 2 практически перестает изменяться. Величина этого напряжения определяется соотно-шепнем между. значениями сопротивления утечки Ву емкостного элемента и зарядного со.противления Вз Амплитудный детектор 7 33 4преобразует пилообразное напряжение в постоянное, линейно-зависимое от Ву, и подает его на первый вход дифференциального усилителя 6, на второй вход которого подается опорное напряжение, соответствующее напряжению на выходе амплитудного детектора при Ву-ся Разностное напряжение с дифференциального усилителя 6, несущее информацию о погрешности, вносимой в преобразование сопротивлением Ву, подается на сумматор напряжений 8, его выходное напряжение увеличивается и, следовательно, увеличивается зарядный ток кон.денсатора 3. Таким образом, линейный усилитель постоянного тока компенсирует изменение крутизны импульса пилообразного напряжения на входе компаратора 5, вызванное сопротив.лением Ву емкостного датчика и обеспечивает независимость длительности выходного импуль.са от Яу.Испытания данного преобразователя показали, что максимальная погрешность преобразо.вателя составляет О,7%. Благодаря использованию вновь введенного амплитудного детектора и соответствующих функциональных связей достигается уменьшение погрешности преобразования величины емкости измеряемого кон.денсатора во временной интервал напряжения.Если измеряемый конденсатор является датчиком, регистрирующим чзменение внешних условий, то повышение точности измерений дает ощутимый экономический эффект от использования изобретения. Формула изобретения Преобразователь величины емкости конденсатора во временной интервал напряжения,.содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный с входом генератора пилообразного напряжения, линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усилении, амплитудный компаратор, дифференциальный усилитель, сумматор напряжений, соединенный первым входом с источником опорного напряжения, и измеряемую емкость, причем генератор пилообразного напряжения выполнен на разрядном транзисторном ключе, шупирующем измеряемую емкость, коллектор которого является выходом генератора и соединен через резистор и диод с выходом сумматора напряжений, а общая точка соединения диода и резистора через дополнительный конденсатор соединена с выходом линейного усилителя с регулируемым коэффици- ентом усиления, вход которого соединен с коллектором транзистора и входом амплитудного компаратора, о тл ича ю щий с я тем, что, с целью повышения точности за счет5 684733 Составитель В. Козаков Техред Л.Алферова Корректор Е. Папи дактор А, Шмелькин Тираж 1060 П ИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 исключения влияния активной составляюшейсопротивления измеряемой емкости, в негодополнительно введен амплитудный детектор,соединенный через дифференциальный усилительс вторым входом сумматора напряжений, авход амплитудного детектора соединен с входом амплитудного компаратора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Шляндин В, М. и др. Время-импульсноеизмерение ВС-параметров, "Измерительная тех.5 ника", и 11, 1968, с. 45-48.2. Авторское свидетельство СССР Яф 207980,кл, Н 03 К 11/00, 1966.