Устройство для измерения параметров конденсаторов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рп 905878(22) Заявлено 200580 (21) 2927103/18-21с присоединением заявки ЙоМ Кд 3 С 01 В 27/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийИ,.Ю. Сергеев, В.И. Губарь, В.М. Лунин,Н,М. Павлишин, В.С. Артеменко, В.И. Русини В.К. РощинС ЪКиевский ордена Ленина политехни еский институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической,.революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНДЕНСАТОРОВ10 15 20 Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматическому управлению и можетбыть использовано при построенииразличных информационно-измерительных систем и систем автоматическогоконтроля.Известен .преобразователь, используемый при построении информационноизмерительных систем, представляющийсобой преобразователь кода в напряжение интегрирующего типа, использующие в процессе преобразования итерационную аддитивную коррекцию погрешностей. Основными блоками являются интегратор, схемы выборки-хранения и ключи. За счет использованияв этих структурах итерационной аддитивной коррекции погрешности достигается высокая точность преобразования при относительной простоте устройства и сравнительно низким требованиям к элементам и блокам, входящим в их состав 1),Недостатком этого преобразователя является ограниченность функциональных возможностей, в частности,невозможность преобразования емкости в напряжение и определения тан. генса угла диэлектрических потерь. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является функциональный преобразователь,содержащий интегратор, с подключеннйми к его входу первым и вторым ключами, схему выборки-хранения, включенную между выходами интегратора и преобразователя, источник эталонного напряжения и устройство управления, соединенное с первым и вторым ключами и со схемой выборки-хранения, третий ключ, подключенный к источнику этадонного напряжения, первому ключу и устройству управления, четвертый ключ, подключенный к выходу преобразователя, второму ключу и устройству управления, а также два конденсатора, один из которых подклю чен к первому ключу, а второй - к второму ключу. Функциональный преобразователь работает циклично. Каж,дый цикл состоит из поочередных замыканий в Обратной цепи (сначала ключа, который соединен с выходом преобразователя а затем ключа, соединенного со входом интегратора), прямой цепи (сначала ключа, который соединен с выходом преобразователя, а затем ключа, соединенного со входом интегратора), а также ключа всхеме выборки-хранения, Этот преобразователь может быть использовандля преобразования емкости или отношения двух емкостей в напряжение,а также для получения экспоненциальной зависимости выходного напряженияот входного кода 2).Недостатком известного функционального преобразователя являетсянизкое быстродействие и ограниченные функциональные возможности. 30Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства.Поставленная цепль достигается тем,что в устройство измерения параметров конденсаторов, содержащее последовательно соединенные источник эталонного напряжения, первый и второйключи, интегратор, блок выборкихранения, а также третий и четвертый ключи, два конденсатора и блокуправления, причем выход блока выборки-хранения через третий и четвертый ключи соединен с другим входом интегратора, первый конденсаторсоединен с выходом первого ключа,второй - с выходом третьего ключа,блок управления соединен с первым,третьим и четвертым ключами, с блоком выборки-хранения, введены коммутатор, два запоминающих блока, вычислитель и формирователь калибровочных сдвигов, причем выход блока выборки-хранения через коммутатор соединен со входами первого и второгозапоминающих блоков, выход первого 35запоминающего блока соединен с первым выходным зажимом устройства ипервым входом вычислителя, выходвторого запоминающего блока соединен с другим входом вычислителя, выход которого соединен со вторым выходным зажимом, а управляющие входыкоммутатора, запоминающих блоков, вычислителя, формирователя калиброванных сдвигов, выходом соединенного со 45вторым ключем, соответственно соединены с выходами блока управления, фНа фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема устройства; нафиг. 2 и 3 - временныедиаграммыработы ключей,устройство содержит источник 1 эталонного напряжения, ключи 2 и 3, интегратор 4, блок 5 выборки-хранения 5 ключи б и 7, конденсаторы 8 и 9, 5 блок 10 управления, коммутатор 11, запоминающие блоки 12-14, формирователь 15 калиброванных сдвиговизмерительную камеру 1 б. Вычислитель может представлять собой логарифма тор либо вычитающее и делительное устройство в зависимости от выбранного алгоритма работы. Формирователь калиброванных сдвигов представляет собой управляемую линию задержки. Устройство работает в два цикла,каждый из которых состоит из нескольких тактов. В каждом такте первого цикла осуществляется заряд конденсатора 9 выходным напряжением блока 5 выборки-хранения с последующим разрядом на вход интегратора 4; зарядконденсатора 8 от источника 1 эталонного напряжения с последующим разрядом на вход интегратора 4; выборка ,выходного напряжения интегратора 4 блоком выборки в хранен 5 с последующим запоминанием в течение следующего такта.Временная диаграмма работы ключейв первом цикле (1-й цикл) приведена на фиг. 2, Здесь импульсы соответствуют времени замыкания соответствующих ключей. Предположим, перед началом преобразования напряжение на выходе блока выборки-хранения 5 Ъ, а заряды на конденсаторах 8 и 9 равны нулю, При замыкании ключа б на время Т конденсатор 9 заряжается, При последующем замыкании ключа 7 конденсатор разряжается на интегратор, тем самым изменяется напряжение на выходе интегратора 4. При замыкании ключа 2 на время Т происходит заряд конденсатора 8. При замыкании ключа 3 на время Т (ключ 3 замыкается строго в момент размыкания ключа 2), при достаточно большом Т, конденсатор разряжается на интегратор, тем самым изменяется напряжение на выходе интегратора 4. При замыкании ключа блока 5 выборки-хранения производится выборка и запоминание выходного напряжения интегратора 4, в результате чего появляется напряжение на выходе блока 5 выборки-хранения. По окончании и -ного такта напряжение на выходе схемы выборки-хранения 5 станет=1 м ч:д ЖНа практике процесс заканчивается за 4-6 тактов. При и -б после окончания шестого такта 1-го цикла блокуправления вырабатывает команду,1,по которой выходное напряжение с помощью коммутатора 11 записывается в запоминающий блок 12 (см. фиг. 2). Если конденсатор 9 эталонный, то напряжение на выходе запоминающегоблока 12 пропорционально емкости конденсатора 8.Второй цикл работы устройства необходим для определения тангенса угла диэлектрических потерь конденсатора 8 (в качестве которого может быть исследуемый конденсатор). Во втором цикле (диаграмма работы ключей представлена на фиг. 3) устройст во работает аналогично предыдущему циклу. Последовательность замыкания ключей внутри такта сохраняется.Отличие состоит в том, что момснты(5) размыкания ключа 2 и замыкания ключа 3 разнесены во времени на интервал Тс, (см. Фиг. 3). Сдвиг на время,Т,осуществляется формирователем15 калиброванных сдвигов, которыйможет представлять собой в простейшем случае линии задержки на ВС-цепочках или одновибраторы, формирователь временных сдвигов имеет двавхода - информационный и управляющий. В первом цикле импульс на от- О,крывание ключа 3 проходит без задержки. Во втором цикле блок управления 10 вырабатывает сигнал, который подается на управляющий вход формирователя 15 временных сдвигов и (5импульс на открывание ключа 3 задерживается на время Т . Во время Тключи 2 и 3 разомкнуты и конденсатор 8 разряжается через собственноесопротивление утечки Вт . Напряжение 20на выходе блока 5 выборки-храненияБ по команде блока управления К,ввыкс помощью коммутатора 11 записывается в запоминающий блок 13 после окончания шестого такта .11-го цикла.25ТоО , йцтСв (2)вью вкИз выражения (2) можно получитьТоЧвык30выкТангенс угла диэлектрических потерьопределяется какл 5- шв,с,(3)35где и) - частота переменного тока,на которой работает конденсатор,ИлиОвыхСи Овык5 О)т, 40Используя в качестве вычислительного устройства логарифматор, на еговыходе получается напряжение, пропорциональное тангенсу угла диэлектрических потерь конденсатора 8. Про нормировав его теперь по требуемойчастоте о) и измерив, получаем, Если не требуется высокая точностьопределения 1 ц Г, то формуру (3) можно заменить приближенной. 50Овык ОвыкЬ Оа 6 =- -Д,Тош Овык Овык, где )сТаким образом, логарифматор можно 55заменить вычитающим и делительнымблоками.Введение и устройство коммутатора,двух запоминающих блоков вычислителя,формирователя калиброванных сдвигов с соответствующими связями отличают предлагаемое устройство измерения параметров конденсаторов от известного, поскольку расширены его функциональные возможности; устройство может быть использовано для определения тангенса угла диэлектрических потерь конденсаторов. Эта характеристика важна для определения сферы использования данного типа конденсаторов и для разбраковки некондиционных конденсаторов внутри партии.формул а и з обре те н и яустройство для измерения параметров конденсаторов, содержащее последовательно соединенные источник эталонного напряжения, первый и второй ключи, интегратор, блок выборки-хра)ления, а также третий и четвертый ключи, два конденсатора и блок управления, выход блока выборки-хранения через третий и четвертый ключи соединен с другим входом интегратора, первый конденсатор соединен с выходом первого ключа, второй - с выходом третьего ключа, блок управления соединен с управляющими входами первого, третьего и четвертого ключей, и блоком выборки-хранения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных воз.ложностей, в него введены коммутатор, два запоминающих блока, вычислитель и формирователь калиброванных сдвигов, причем выход блока выборки-хранения через коммутатор соединен со входами первого и второго запоминающих блоков," выход первого запоминающего блока соединен с первым выходным зажимом устройства и первым входом вычислителя, выход второго запоминающего блока соединен с другим входом вычислителя, выкод которого соединен со вторым выходным зажимом, а управляющие входы коммутатора, запоминающих блоков, вычислителя фор мирователя калиброванных сдвигов, выходом. подключенного ко второму ключу, соединены соответственно с выходами блока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе11. Патент США (В 3.346.545, 1972,2Авторское свидетельство СССР9 679997, кл. С 06 6 7/26,15.04.77905878 оставитель Л ехред М. Теп ощ ик еда ректор А. Гриценк 7/67 ак писноССР 1303 локк Хиц Тираж 718 П сударственного комитета ам изобретений и открыти Ж, Раушская наб., д. НИИПИ по дел Москва ал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная