Преобразователь параметров конденсатора в напряжение

,Г,Меле ,Рябуха 8)тельство СССР В. 27/26, 1985 ельство СССР Е 27/26, 1985 ет 01ваяв ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4409243/24- (22) 12.04.88 (46) 23,09,90, В (71) Пермский по тут, Авторское сви Уф 124 б 021, кл, Г(57) зобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для снятия параметровемкостного датчика при диэлькометрическом методе контроля параметров материаловель изобретения - увеличение быстродействия. Преобразовательпараметров конденсатора в напряжениесодержит генератор 1, операционныйусилитель 2, делитель напряжения 3,блок вычитания 4 и фазовый детектор5, Введение в преобразователь регулятора 6 и сдвоенного переменногосопротивления 7 позволяет автоматизировать процесс преобразования и Еодновременного измерения напряжений,пропордионачьных емкости С и активной проводимости Г . 2 ил, 1594450/Гш(К,) С+1агсЕЦМ йксхех -- . --со.с(ф Обсе емкос ть образцового конденсатора;соответственно емкость исопротивление потерь измеряемого конденсатора делителя 3 напряжения; - сопротивления Функционально связанных резисторовсдвоенного переменного сопротивления 7;входное напряжение блока 4 где С,к К иК" г сс) Со Л1-1 юсйя, с,Кь е1+ (К,)С,Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров конденсаторов, имеющих диэлектрические потери, например емкостных датчиковиспользуемых при диэлькометрическомметоде контроля качества материалов,Пель изобретения - увеличениебыстродействия,Иа Фиг.1 представлена Функциональная схема преобразователя; на Фиг 2 -функциональная схема регулятора и управляемого сопротивления.Преобразователь параметров конденсатора в напряжение содержит генератор 1, первый операционный усилитель2, делитель 3 напряжения, блок 4 вычитания, Фазовый детектор 5, регулятор 6, сдвоенное переменное сопротивление 7, второй операционный усилитель Я.Преобразователь работает следующим образом,Выходные напряжения генератора 11и блока 4 вычитаниясвязанымежду собой зависимостью: :У 1 1+1 ФКкСк асс и йскКк е1+юК С"к к 1 О Если угол сдвига фаз между напряжениями на входах Фазового детектора отличен от нуля, на его выходе появляется напряжение, величина которого зависит от величины и знака угла рассогласования. Это напряжение, пропорциональное рассогласованию, отбрасывается регулятором, на выходе которого появляется управляющее воздействие, которое изменяет сопротивление резистора К, до тех пор,пока не выполнится условие 20 КкС к Ко Со25 Управляющее воздействие на Ки Ркорегулятором вырабатывается следующим образом, При включении устройства напряжение на выходе регулятораО30 =О, К , затемненПри полностьюзатемненном резисторе К = а и 1опережает , так как КС, ) КС ,следовательно, агсгрм К о С,агсгрФЮКС . Пусть при этом напряжение 35на выходе Фазового детектора 5 имеетзнак плюс. Тогда на выходе регуляторапоявится напряжение, изменяющееся позакону т.ю.ц дгИ1 г40 КС Напряжение это будет нарастать,световой поток оптрона также нарастает, сопротивление уменьшается, напряжение на входе регулятора уменьшаетсяс уменьшением разбаланса Фаз. Этобудет происходить до тех пор, покане выполнится условие К С=КС,При этом напряжение на входе регу/лятора= О, а напряжение на его выходе" (С) = ---с 1 Г (гдеКС 4омомент синфазности) отлично от нуля(за счет напряжения, до которого зарядилась емкость С). При изменении 55К или С, например при увеличении,разность фаз КхСхКС , агс 1, КС (агсгд КС. При этом на выходе Фазового детектора 5 появляется напряжение" ="ф КРос Кзк ф 1 О 1где Гк=К з 1ос15 Ко0 з= П,к Б0= -- С=КСС " т кфО К = где отрицательной полярности Б, а навыходе регулятора напряжение 0" изменяется по закону т.е. будет уменьшаться по модулю, что приведет к уменьшению светового потока оптрона и увеличению Ко. Про-. цесс будет продолжаться до тех пор, пока не выполнится условие КС,== К С, при котором П =О, а Б ф отрицательно и отлично от нуля, Положительной полярности напряжение Пв схеме появиться не может, поскольку при уменьшении П " по модулю и соответствующему ему изменении светового потока оптрона всегда найдется Ьф отрицательной полярности и соответствующее ему сопротивление резистора Г , при котором КСо =Г С.Таким образом, полярность выходного напряжения регулятора в процессе работы не изменяется, При этом угол сдвига фаз между напряжениями на входах фазового детектора становится равным нулю, Таким образом, фаза напряжения на выходе блока вычитания поддерживается регулятором за счет изменения сопротивления резистора К равной Лазе напряжения генератора. Напряжение на выходе блока 4 вычитания при этом равно или, учитывая, что в случае синфаз 1ности напряжений 11 и ГзК СкКк Со получаем для модулей напряжений Пю--- величина постоянная,Созначение которойизвестно заранее. Таким образом, напряжение на выходе блока вычитания пропорционально измеряемой емкости.Напряжение П на выходе втоРого операционного усилителя 8 связано с напряжением Б, следующим образом:Кос Ко К ос Ц=П --- =П ---КК Кко ко Учитывая, что у сдвоенного переменного резистора сопротивления К и оо К изменяются синхронно, т,е. оКо- = К = сопз,о активная проводимостьконденсатора;величина постояннаяи известная заранее.Таким образом, напряжение на выходе второго операционного усилителяпропорционально активной проводимости конденсатора.Положительный эффект заключаетсяв значительном уменьшении временипреобразования за счет автоматизациипроцесса и одновременного полученияинформации о величине параметров 25 конденсатора С и С,Формула изобретения Преобразователь параметров конденсатора в напряжение, содержащий гене- Х ратор, первый операционный усилитель, блок вычитания, фазовый детектор, причем выход генератора соединен с неинвертирующим входом первогооперационного усилителя, первым вхоЗ 5 дом фазового детектора и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первогооперационного усилителя, инвертирующий вход которого соединен со сред ней точкой делителя напряжения, подключенного к выходу первого операционного усилителя и состоящего изобразцового конденсатора и клеммыдля подключения измеряемого конден сатора, вторая клемма для подключения измеряемого конденсатора соединена с нулевой шиной, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены 50 регулятор, сдвоенное переменное сопротивление, второй операционный усилитель и резистор обратной связи,включенный между выходом и инвертиру"ющим входом второго операционногоусилителя, неинвертирукнций вход которого подключен к общей шине, первыйрезистор сдвоенного переменного сопротивления включен параллельно образцовому конденсатору, второй резистор1594450 Составитель В,Чеботова Корректор М.Максимишинец Редактор С,Пекарь МуЗаказ 2826 Тираж 558 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж5, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 сдвоенного переменного сопротивлениявключен между выходом блока вычитанияи инвертирующим входом второго операционного усилителя, управляюший входсдвоенного переменного сопротивлениясоединен с выходом регулятора, вход которого соединен с выходом Фазовогодетектора, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания иявляется первым выходом устройства,выход второго операционного усилителя явЛяется вторым выходом устройства,