Измерительный преобразователь для конденсаторных датчиков

Союз Советских Социалистических Республик/1 8-21 4,7 о 01 8 27/О исоединением заявк осулярстиеннкй коиС;СРоо колям и и(врствни открытий 23) Приоритет ии бл икова 1 5,0 ллетен 53) УДК 821,317.Дата опубликования описания 15098 В. П. Глухов, Б. К. Рай и В И. Тер2) Авторыизобретения сбелев Куйбышевский Ордена Трудового Красного ВнаениГ(тзиа 1;ионныи ктнститут и".1 ени ахадем 11 ка О,П. Королева(11) Заявител И 14 ЕРИЕБННГ ПРЕОБРГ(ЗОВТЕЛьЛЛВ КОНДЕ ОР.ТОР 1 Х ЛЛТ(.КОВ 20 эким по технической игаемому положительНаиболее бли сущности и дос ному эФФекту к ретению являет преобразования времени, содер цепь из послед Г 1 редлагаем ся устройстемкости в жащее измер овательно с ОМУ ИЗО во дляинтервалительнуюоединенны Изобретение относится к области электрических методов измерения не- электрических величин и может быть исГ 1 ользованО при построении систем сбора ин(рормации с конденсаторных датчиков.Известно устройство для контроля меняющихся потерь конденсаторных датчиков, содержащее контролируемую емкость с сопротивлением утечки, образцовый резистор, сравнивающее устройство ди(реренциальный усили - тель - ограничитель) и ключи, кроме того, в состав устройства входят усилитель постоянного тока и интегратор 1, Однако такое устройствоконденсаторным датчиком для контроля каких-либо параметров может работать только в комплексе с другим устройством, измеряющим емкость датчика, что является его недостатком. образцового резистора и преобразуе -МОй ЕМКОСТИ, ДРт 11 Т РЛ Ь Н аПРЯЖР НИЯлля Ормиоования Опорного ровня (согласуецийсил.:1 т ель переме(-:ноготока и сравнивающее устройство(лифференциа.1 ьньй ус 1 зителт. - Огра 11 и(йтель) 21. Р этом устройствеОслабление влиЯнт(Я сопротивлениЯутеч с 1 Осуществляетс 1 з а с;чет уменьщения времени протекания тока поизмерительной цепи, что приводитк уменьшению чувствительности преобразования.Цель изобретения - исключениевлияния утечки, повьтение чувствительности преобразования,Цель достигается тем, что в измерительный преобразователь для конденсаторных датчиков, содержащийизмерительную цепь, состоящую иземкости конденсаторного датчика,образцового резистора, изме 1 зительного и разрядного ключей, блоксравнения, (рормирователь временныхинтервалов, блок управления, селекгенератор импульсовзаполнения,. блок регистрации иотображения введены эталонная ем -кость, ключевой элемент, блок кор 763816рекции чувствительности, содержащий дополнительный селектор, реверсивный счетчик, регистратор отклонений, сумматор отклонений и цифроаналоговый преобразователь, блок совпадения и анализатор отклонений,причем эталонная емкость и соедиченный последовательно с ней ключевойэлемент включены параллельно емкостиконденсаторного датчика, выход формирователя временных интервалов соединен с входом дополнительного селектора, второй вход которого соединенс выходом генератора импульсов заполнения, выход селектора соединенс Входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом 15блока управления, выход реверсивногосчетчика соединен со входом регистратора отклонений, втооой вход которогосоединен с блоком управления, выходрегистратора отклонений соединен со Щвходами сумматора отклонений и анализатора отклонения, выход анализатора отклонения соединен со входомблока совпадений, выход сумматораотклонений соединен со входом цифроаналогового преобразователя, выходкоторого подключен к входу генератора импульсов заполнения.На чертеже показана схема измерительного преобразователя для конденсаторных датчиков,Измерительный преобразователь дляконденсаторных датчиков содержит измерительную цепь, состоящую из ключевого элемента 1, образцового резистора 2 и емкости 3 конденсаторного датчика с сопротивлениемутечки 4. Параллельно емкости 3 датчика включены разрядный ключ 5 и последовательно соединенные эталоннаяемкость 6 и ключевой элемент 7.Выход 4 Оизмерительной цепи включен на входблока сравнения 8, выход котороговключен на вход формирователя 9 временных интервалов. Выход формирователя 9 включен на входы дополнительного селектора 10, входящего в состав блока коррекции чувствительности, и основного селектора 11, Блоккоррекции чувствительности содержитдополнительный селектор 10, ревер- цсивный счетчик 12, регистратор отклонений 13, сумматор отклонений 1и цифроаналоговый преобразователь15. Причем выход селектора 10включен на вход реверсивного счетчика 12, выход которого включен на входрегистратора отклонений 13. Выходрегистратора отклонений 13 включенна входы сумматора 14 и анализатораотклонений 16. Выход сумматора 14включен на вход цифроаналогового 6 Опреобразователя 15, выход которогоподключен к входу генератора 17 импульсов заполнения,в этом случае навход блока сравнения 8 включенпостоянный делитель опорного дгде С - емкость конденсаторного датчика,Со - эталонная емкость;частота генератора импульсов заполнения; Во Вуо+ 8Р эквивалентноесопротивление фсопротивлениеутечки",сопротивлениеобразцовогорезистора ОооЬеЕ относительныйопорный уровень; о9 параметр, характеризующий соотношение образцового сопротивления и сопротивления утечки.Эатем аналогичным образом преобразуется в код время заряда емкости конденсаторного датчика Величина емкости датчика определяется из выраженияСх Со чИЮ причем правая часть равенства (3) не зависит от параметров измерительной цепи, в том числе и сопротивленапряжения. Выход генератора 17 подключен ко входам селекторов 10 и 11, Выход селектора 11 включен на вход счетчика 18, выход которого включен на вход блока совпадения 19. Второй вход блока совпадения 19 соединен с выходом анализатора отклонений 16, а выход с входом блоком регистрации и отображения 20, Выходы блока управления 21 включены в цепи управления ключей 1,5 и 7, а также на управляющие входы формирователя 9, селектора 11, реверсивного счетчика 12, регистратора отклонений 13 и блока совпадения 19.В преобразователе для устранения влияния утечки реализуется следующий алгоритм преобразования емкости датчика, Определяется время заряда параллельно соединенных, контролируемой и эталонной емкостей через образцовый резистор до опорного уровня, задаваемого цифроаналоговым преобразователем 15, и преобразуется в содния утечки, Для вычисления емкости датчика Ск в преобразователе вместо деления реализуется процедура, которая состоит в следующем, Вычисляется разность ЬМ = М, -М, которая за счет изменения Орп или 1 поддерживается постоянной и равной 10 , например 1000, При этом, подбирая соответствующим образом величину эталонной емкости, можно отградуировать показания предлагаемого измерительно - го преобразователя непосредственно в единицах емкости. Например, выбирая величину Св -- 1 10 Ф и ьМ = М-М = - 1000, получим из выражения (3) С = М 10 Ф, то есть показания при 9бора будут соответствовать измеряемой 15 емкости в нанафарадах. Выбирая соответствующими Ср и ЬМ, можно получить показания измерительного преобразователя в единицах, соответствующих размерности величины, контроли в 20 руемой с помощью конденсаторного датчика,Работа измерительного преобразователя складывается из двух этапов, На первом этапе импульс блока управления 21 замыкает ключ 7, Затем одновременно замыкается ключ 1 и размыкается ключ 5, на формирователь 9 поступает импульс блока 21, определяя начало временного интервала,Ре - версивный счетчик 12 включается в режим суммирования, на регистратор отклонений 13 поступает сигнал, запрещающий считывание, С сумматора 14 на вход цифроаналогового преобразователя 15 поступает начальный код, с выхода которого заносится опорный уровень, соответствующий этому коду на вход блока сравнения 8. На селектор 11 поступает сигнал запрещения, Начинается опрос параллель но включенных емкостей 3 и б. В момент достижения напряжения на емкостях опорного уровня, определяемого преобразователем 15, блок сравнения 8 возвращает формирователь 9 в исходное состояние, закрывая селектор 10. Прекращается поступление импульсов генератора 17 на реверсивный счетчик 12, в котором сформирован код, пропорциональный сумме емкостей 3 и б,Заканчивается этап тем, что по сигналу 3 блока управления 21 размыкаются ключи 1 и 7 и замыкается ключ 5, через который разряжаются емкости 3 и б.На втором этапе ключ 7 остается разомкнутым. Ключ 1 замыкается импульсом блока управления 21, одновременно размыкается ключ 5, и работа измерительного преобразователя повторяется аналогично первому этапу. 90 Отличие состоит в том, что на селектор 11 поступает разрешение, реверсивный счетчик 12 работает в режиме вычитания. В конце этапа в счетчике 12 формируется код, пропорциональный 65 эталонной емкости, который соответствует разности АМ = М,-М Необходимо поддерживать этот код постоянным и равным установочному. Код, сформированный в счетчике 12, по команде блока управления 21 заносится в регистратор отклонений 13, где сравнивается с установочным. Отключение от установочного кода с соответ:твующим знаком заносится в сумматор 14, в котором накапливается сумма отклонений, Код с выхода сумматора 14 заносится в цифроаналоговый преобразователь, в котором формируется новый опорный уровень такой величины, чтобы чувствительность измерительного тракта преобразователя изменялась таким образом, чтобы разность аМ = М -М была равна установочному коду. В счетчике 18 в конце этапа формируется код, пропорциональный емкости 3 конденсаторного датчика, Кончается второй этап тем, что по сигналу блока управления 21 размыкается ключ 1 и замыкается ключ 5, через который разряжается емкость 3.Цикл из двух этапов повторяется цо тех пор, пока лМ не станет равным установочному коду. При этом на выходе регистратора 13 формируется ноль и анализатор отклонений 16 выцает сигнал "разрешение" на блок :овпадения 19. При поступлении раз - вмещающих сигналов с выходов анализатора 1 б и блока управления 21 на блок совпадения 19 коц с выхода счетчика 18, соответствующий емкости 3 согласно выражению (3), поступает на блок регистрации и отображения 20. Работа измерительного преобразователя повторяется,Формула изобретения1. Измерительный преобразователь для конденсаторных датчиков, содержащий измерительную цепь, состоящую из емкости конденсаторного датчика, образцового резистора, измерительного и разрядного ключей, блок сравнения, формирователь временных интервалов, блок управления, селектор, счетчик, генератор импульсов заполнения, блок регистрации и отображения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью исключения влияния утечки и повышения чувствительности преобразования, в него введены эталонная емкость, ключевой элемент, анализатор отклонения, блок совпадения и блок коррекции чувствительности, содержащий дополнительный селектор, реверсивный счетчик, регистратор отклонений, сумматор отклонений и цифроаналоговый преобразователь, причем эталонная емкость и соединенный последователь но с ней ключевой элемент включены/"1 а7 Составитель Л. Сорокинаедактор И, Шубина Техред Ж,Кастелевич Корректор И, Муска Заказ 6274/39 Подписомитет аоткрыти наб еССР аж 1019 ударст изобр Тир БНИИПИ Ро по дела"кгородул, Проектная параллельно емкости,цатчика р выходформирователя временных интерваловсоединен с входом дополнительногоселектора, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов заполнения, выход селектора соединен с входом реверсивного счетчика,второй вход которого соединен свыходом блока управления, выход реверсивного счетчика соединен с входомрегистратора отклонений, второй входкоторого соединен с блоком управления,выход регистратора отклонений соединен с входами сумматора отклоненийи анализатора отклонений, выход анализатора отклонений соединенс входом блока совпадения, выход сумматора отклонений соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого включен на вход блока сраьнения.2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что выход цифроаналогового преобразователя подключен к управлякщему входу гене - ратора импульсов заполнения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 41 1631, кл. Н 03 К 13/20, 1971.2, Авторское свидетельство СССРР 345611, кл, Н 03 К 13/20, 1971