Емкостно-электронный преобразователь перемещения в частоту

(56) АвторскоеУ 735438, кл. Авторское с У 756315, кл. Бюл. Ветдино88.8)свидет01 Кидетел01 К к с льство ССС 7/26, 1978 ство СССР 7/26, 1980 оеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ АВТОРСКОМУ СВ(54)(57) ЕМКОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕ ЕНИЯ В Ч Щ АСТОТУ содержащий генератор импульсов, гве диодно-резисторные цепи, к катодам диодов которых подключены одни электроды соответственно емкостного датчика и компенсирующего конденсатора, другие электроды которых подключены к шине нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования перемещения электродов малоемкостных датчиков в частоту, в него введены элемент И, элемент ИЛИ, два элемента НЕ, третья диодно-резисторная цепь, опорный конденсатор, два фильтра низких частот, устройство сравнения, интегратор, три дополнительных диода, дополнительный резистор, катод диода первой диодно-резисторной цепи соединен с анодом первого дополнительного диода, резистор первой диодно-резисторной цепи соединен с входом первого фильтра низких частот,. анод диода второй диодно-резисторной цепи соединен с катодом второго дополнительного диода, резистор второй диодно-резисторной цепи соединен с входом первого фильтра низих частот, один электрод компенирующего конденсатора через дополнительный резистор подключен к входу второго фильтра низких частот, выход первого фильтра низких частот . соединен с неинвертирующим входом устройства сравнения, катод диода третьей диодно-резисторной цеписоединен с одним из электродов опорного конденсатора и анодом треть его дополнительного диода, резистор третьей диодно-резисторной цепи соединен с входом второго фильтра низких частот, аноды первой и третьей диодно-резисторных цепей объединены и соединены с выходом элемента И, катоды первого и третьего дополнительных диодов объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, катод второго дополнительного диода подключен к выходу первого элемента НЕ, анод диода второй диодно-резисторной цепи подключен к выходу второго элемента НЕ, выход второго фильтра низких частот соединен с входом интегратора, выход которого с динен с инвертирующим входом устройства сравнения, выход которого соединен с первыми входами элементов И и ИЛИ, вторые входы которых соединены с генератором импульсов, выходы элементов И и ИЛИ подключены к входам соответственно второго и первого элементов НЕ.го г 5 30 35 40 45 5 О 55 Емкостио-электронныи преобразователь перемещения в частоту работает следующим образом.При включении источника питания на выходе устройства 19 сравнения устанавливается напряжение, например положительное. За уровень напряжения логического "0" в схеме принято напряжение отрицательной полярности, за уровень напряжения логической "1" - напряжение положительной полярности. Уровень логической "1" с выхода устройства 19 сравнения поступает на вторые входы элемента ИЛИ 2 и элемента И 3, на первые входы которых поступают двухполярные импульсы напряжения с .выхода генератора 1 импульсов. При этом на выходе элемента ИЛИ 2 формируется уровень логической ."1", на выходе первого элемента НЕ 4 - уровень логического "0", на выходах элемента И 3 и второго элемента НЕ 5 - двухполярные противофазные импульсы напряжения. Диоды 6 и 21 закрываются положительным уровнем напряжения логической "1",3 11720Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизации процессов контроля и измерения перемещенйя,Цель изобретения - повышение точности преобразования перемещения электродов малоемкостных датчиков в частоту.На чертеже представлена блоксхема емкостно-электронного преоб разователя перемещения в частотуЕмкосгно-электронный преобразователь перемещения в частоту содержит генератор 1 импульсов, элемент .ИЛИ 2, элемент И 3, элементы НЕ 15 4, 5, первую диодно-резисторную цепь, образованную диодом 6 и резистором 7, интегратор 8, вторую диод- но-резисторную цепь, образованную диодом 9 и резистором 10, третью, диодно-резисторную цепь, образованную диодом 11 и резистором 12, первый дополнительный диод 13, первый фильтр 14 низких частот, второй дополнительный диод 15, компенсирующий конденсатор 16, дополнительный резистор 17, второй фильтр 18 низких частот, устройство 19 сравнения, опорный конденсатор 20, третий дополнительный диод 21 и емкостный датчик 22. 17 2поступающим с выхода элемента ИЛИ 2, диод 15 закрывается отрицательным уровнем напряжения логического "0" с выхода первого элемента НЕ 4. На пластинах емкостного датчика 22 и опорного конденсатора 20 формируются импульсы положительной полярности, на пластинах компенсирующего конденсатора 16 - импульсы отрицательной полярности, причем длительность спада напряжения на каждом конденсаторе определяется постоянной времени соответствующей ему разрядной цепиПри равенстве плеч мостовых схем образованных диодно-резисторными цепями - резисторами 7, 10, 12, 17, и равенстве амплитуд импульсов положительной и отрицательной полярности на выходах соответственно элемента И 3 и второго элемента НЕ 5 на выходах первого 14 и второго 18 фильтров низких частот формируются напряжения положительной полярности, пропорциональные соответственно разности площадей экспоненциальной части спада импульсов тока в разрядных цепях датчика 22 и компенсирующего конденсатора 16 и разности площадей экспоненциальной части спада импульсов тока в разрядных цепях опорного конденсатора 20 и компенсирующего конденсатора 16.Выходное напряжение второго фильтра 18 низких частот поступает на вход интегратора 8, и на его выходе формируется линейно-возрастающее напряжение.Длительность импульса с, формируе мого на выходе устройства 19 сравнения, определяется моментом переключения устройства 19 сравнения, при котором уравниваются напряжения на выходе фильтра 14 низкой частоты и интегратора 8.С переключением устройства 19 сравнения на его выходе устанавливается отрицательный уровень напряжения логического "0". При этом на выходе элемента И 3 формируется уровень логического "0", на выходе второго элемента НЕ 5 - уровень логической "1", а на выходах элемента ИЛИ 2 и первого элемента НЕ 4 - двухполярные противофазные импульсы напряжения. Диоды 6 и 11 закрываются отрицательным уровнем напряжения логического "0", лсступаюз 1 щим с выхода элемента И 3, диод 9 - положительным уровнем логической "1" поступающим с выхода второго эле-. мента НЕ 5. Далее процесс повторяется, но прн этом на пластинах емкостного датчика 22, компенсирующего 16 н опорного 20 конденсаторов формируются импульсы противоположной полярности, а на выходах первого 14 и второго 8 фильтров низких частот - напряжения отрицательной полярности. При идентичных пара-. метрах элементов схемы длительность паузы С выходных импульсов равна длительйости импульсов 1. Частота Р выходных импульсов равнаС-СсР=-= - ю -- Х (1)т гБ,тВ выражении (1) частота выходных импульсов преобразователя линейно зависит от перемещения. При одинаковой диэлектрической проницаемости среды между пластинами емкостного датчика 22, компенсирующего 16 и опорного 20 конденсаторов частота выходных импульсов не зависит от диэлектрической проницаемости среды. С учетом того, чтоТ - постоянная времени интегра тора. Введение дополнительного каналапреобразования параметров опорногоконденсатора и соответствующей связи между выходом дополнительногоканала и входом интегратора обеспе чивает формирование на входах устройствах сравнения напряжений, имеющих идентичную зависимость отдестабилизирующих факторов, что повьппает точность преобразования. где Б Б - площади пластин конден саторов 16 и 20;с 1,б, д - расстояния между пластинами конденсаторов 16и 20,выражение принимает вид1 О1172017 ль Д. СуховКикемезей ост ехр орректор Л, Бескид едактор В к каз 4917/52 НИИ 113035,филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект Тираж 872Государственного коелам изобретений иосква, Ж, Раушск итет ткрь я на Подписно СССРий ., д.4/5