Измеритель параметров конденсаторов

ОПИСАНИЕ ИЗО БР ЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описа:шя 07.12.81 Государстееииык комитет ио делам изобретеиии и открытийИвано-Франковский институт нефти и газа и Специальное конструкторское бюро микроэлектроники в приборостроении(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КОНДЕНСАТОРОВ Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении измерительных трактов цифровых приборов и систем сбора и регистрации информации для лабораторных и промышленных измерений, контроля параметров технологических процессов.Известно устройство прямого преобразования емкости или активной проводимости конденсатора в напряжение постоянного тока, содержащее генератор напряжения переменного тока, подключенный ко входу дифференциального усилителя, в цепи обратной связи которого включены образцовое и измеряемое реактивное сопротивле. ния, фазовый детектор, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход соединен с входом фильтра и фазовращатель, включенный между выходом генератора и входом управления фазового детектора 1.Недостатком этого устройства является влияние нестабильно 1 сти напряжения и частоты генератора переменного тока на результат измерения параметров комплексных сопротивлений, сложность технической реализации и малое быстродействие.Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является измеритель параметров конденсаторов, который содержит генератор напряжения переменного тока, операционные усилители собратной связью, фазовые детекторы,фильтры, фазовращатели н цифровой лагометр (например, интегрирующий вольтметр) 2,Недостатком измерителя является относительная сложность конструкции и сравнительно невысокое быстродействие, поскольку время измерения не может быть меньшедвух периодов колебаний генератора напряжения переменного тока.Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия, измерителя,Поставленная цель достигается тем, что15 в измеритель параметров конденсаторов,содержащий генератор леременного,налряжения, соединенный с одним пз зажимовдля подключения измеряемого объекта,другой зажим при этом соединен со входом20 операционного усилителя с образцовымэлементом в цепи обратной связи, выходкоторого через ключ соединен со входомнуль-органа, выход последнего подключенк одному входу формирователя временных25 интервалов, выход которого соединен с одним из входов вентиля, а его другой входсоединен с выходом генератора опорнойчастоты, выход вентиля подключен к одному входу блока индикации, другой входЗ 0 блока индикации соединен с первым выхо.744371 3 дом блока управления, а второй вьхол блока угрравлепия соединен с коммутатопом,выход которого подкло с; ко входу формирователя полупериода и ко входу блока управления, а третий выход последнего сос:инеп со входом генератора опорной частоты,олин из входов коммутатора сос.ппе: с выходом фдзоврацателя, выход которогс сос:цнец с выходом Генератора псремсццогондп)5 жсцця, ввс;сцы о,пов:.1 брдтор, здомцнасщий конденсатор ц цсточпцк тока разря;и, причем одна обкладка запоминающего конденсатора сосдццепа с о ццм цз выходов источника тока разряда и с выходомключа, другая обкладка запомипающсго 15конденсатора и другой выход источника тоК Я Е) 2 3 Р Я Д а С 0 С Д Ц Ц ЕЦ Ы С 3 Е М,15 П: Ой Ш Ц Ц 0 Й, аодцн цз входов источника тока разряда соединен с одним цз входов олцовцбратора ивходом формирователя време)ных интервачов, другой выход одцовцбрдтора соединен. управл)потцим входом кл 1 оча, а выход о,новцбратора сосдццсп с выходом рормирозателя полупериодов,Еа чсртсже представлена стр хг рцдя 25злсктрцчсская схема измерителя пардмстОов коцсецсатора.Измеритель параметров конденсаторовСодержит генератор цдцр 51)ксц 1 цсвсм нного тока 1, измеряемый конденсатор З)2 (С,), операционный усилитель 3, образцовый 11;Оц,спс 2 тор 4 (С;), вкл)0 спця 1 вцспь Обратно)1 св 51 зи ОпераццоццОГО усилителя, к:поч 5, одповцбратор 6, формцрозатель полуцсрцо;ов 7, коммутатор 8, фазо)зращатсль 9, запоминаю)ццй конденсатор10 (С, исто ппгк тока разряда 11, цульорган 12, блок управления 13, формП 1)ователь временных цпнтервалов 14, цифровойизмеритель временных интервалов 15, со Остоящий из генератора опорной частоты 16,вентиля 17 и блока индикации 18.Выходное на)пряжение операционногоусилителя 3 равно У С, С. К (/,45 У: - ..) о пде У - выходное напряжение генератора переменного напряжения 1; 506,. - проводимость конденсатора 2;и - круговая частота, напряжения У. При,измерении емкости С,. коцдецсатора 2 выходное напряжение У 1 генератора 55 переменного напряжения 1 через фазовращатель 9, сдвигающий фазу напря)кения Уна 90, и коммутатор 8 поступает,на формирователь полупериодов 7 и затем на одцовибратор 6. Сформированный одновлбра) тором 6 стробимпульс открывает, ключ 5, и напряжение на конденсаторе запомнпаюцем 10 становится равным амплитудному :)начению выходного напряжения У, операционного усилителя 3, Заданный фронт ст)обцмпульса закпывдст ключ 5, здпо.;ццд,они 1 он сСд О) 10 здц)мццст цд;)Оя- :.:":с , 2, рвцос Одцозременно задний фронт строоьмпу.)ься зяпускаст формнровятсль В.)2)сццыхц)тсрвдлов 14 и цсточн:к тока пдзря.д 11,ВеличПа тока рар.-д Е .0 ь)П)О 1:; ".;а 1)П; 1 уд ЬЬход),ГОЯцр).,ксц цяГl ) Г с ): с 1)1 0 р 11 11 с р с и е и НОГ 0 ц 2 и р 5 жг е ц и 51 1,:2)1 сн 5 ст сво)0 велич 1 н 1" ,в процессе ра;)я,а цсточцика тока раз;)я.2 1 1. В 1)см)1 разРяда 7 р здцозцаОщего хо:дс,сато;)а 10до нулевого значения равно т. е. ПропорциоцалЬцо измеряемой емкости С,В момент, коГда няпр 5 жеП 1 е 2 коц;1 с)- саторе запоминающем 10 становится разным нулю, срдоать)наст нуль-оргдц 12, ко. торый вьдаст ца формирователь временных интервалов 14 импульс окончания интервала.Интервал, выделен)пй формирователем временных интервалов 14 и равный Тр, из,меряется цифровым измерителсм временных интервалов 15 путем подсчета импульсов генератора опорной частоты 16, прохо;ящих через управляемый формирователь временных интервалов через вентиль 17, блохом индикации 18.При измерении проводимости ,. блок управления 13 переключает коммутатор 8 и на вход формирователя полупериодов 7 подается напряжение У от генератора переменного напряжения 1. В результате на запоминающем конденсаторе 10 запоминается напряжение, пропорциональное про- водимости Далее измеритель, работает аналогично режиму измерения емкости С,. конденсатора 2 с той разницей, что результат измерен)ия пропорционален. Формула изобретения Измеритель параметров конденсаторов,содержащий генератор переменного напря 744371жения, соединенаый с одним зажимом для подклочения измеряемого объекта, другой зажим при этом соединен с входом операционного усилителя с образцовым элементом в цепи обратной связи, выход которого через ключ соединен со входом нуль-органа, выход последнего подключен к одному входу формирователя временных интервалов, вьход которого соединен с одним из входов вентиля, а его другой вход соединен с выходом генератора опорной частоты; выход вентиля подключен к одному входу блока индикации, другои вход блока индикации соединен с первым выходом блока управления, а второй выход блока управления соединен с,коммутатором, выход которого подключен ко зходу формирователя полупериодов и ко входу блока управления, а третий выход последнего соединен со входом генератора опорной частоты, один из входов ком утатора соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен с выходом генератора переменного напрякения, о тл,и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены одно- вибратор, запоминающий конденсатор и источник тока разряда, причем одна обкладка загОмицающего Оцдеисатора соединена с одним из выходов источника тока разряда и с выходом ключа, другая обкладка запоминающего коденсатора и другой выход источника тока разряда соединены с земляной шной, а один из входов источника тока разряда соединен со входом фазовращателя и с руг;в входом коммутатора, 1 О другой вход исто ишка тока разряда соединен с од,о из выходов одновибратора и входом формирователя временных интервалов, другой выход одиовибратора соединен с управляюцим входом ключа, а вход 15 одноворатора соединен с выходом формирователя полупериодов. Источники информация, принятые вовнимание при экспертизе:20 1. Авторское свидетельство СССРи,. 363047, С 01 К 2726 от 30.11.70 (ацалоГ) .2. Лзторское свидетельство СССРЛо 6 01 К 27/26 (заявка ЛЪ 1923768 от 04,25 03.74, по которой принято решение о выдачеавторского свидетельства) 1 прототип) ."71 Составитель Л. Сотниковаараулова Текред А. Камышникова Корректор И. Осииовска сдакто нп. Харьк. ед. Патен каз 1758/1287 Изд. Ле 628 Тираж 749ПО Понскэ Государственного комитета СССР по делам изобретен113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 од.шспос открытий