Устройство для измерения относительного отклонения емкости конденсаторов от номинального значения

Изобретение относится к информационно-иэмерительной технике и может быть использовано для автоматизации процессов разбраковки конденсаторов по допусковым группам,Целью изобретения является повышение точности измерений путем измерения относительного отклонения емкости конденсатора от номинального значения с учетом диэлектрических потерь измеряемой емкости и вне зависимости от значенийчастот сигналов источников переменного напряжения.На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - схема блока управления; на фиг. 3 - схемы преобразователей напряжение - код.Устройство (фиг.1) содержит два источника 1 и 2 переменного напряжения, два управляемых ключа 3 и 4, эталонный конденсатор 5 (емкость С, сопротивление К), измеряемый конденсатор 6 (емкость С, сопротивление К ), клеммы 7 и 8 для подсоедине ния измеряемого конденсатора 6,резистор 9 (сопротивление Ео), блок 1 О управления, два преобразователя 11 и 12 напряжение - код и вычислительный блок 13. 30Источники 1 и 2 переменного напряжения попеременно через первый ключ 3 и второй ключ 4 соединены с эталонным конденсатором 5 или измеряемым конденсатором 6, подключаемым к клеммам 7 и 8, которые через резистор 9 соединены с обшей шиной и вторым преобразователем 12 напряжение код, разрядные выходы кода которого соединены с второй шиной данных вы числительного блока 13, а второй выход готовности данных - с вторым входом разрешения записи вычислительного блока 13Средняя точка между ключами 3 и 4 соединена с первым преобразователем 11 напряжение - код, разрядные выходы кода которого соединены с первой шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовности данных - с первым входом50 разрешения записи вычислительного блока 13. Выход "Конец записи" вычислительного блока 13 соединен с входомблока 10 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом первого управляемого ключа З,второй55 выход - с управляющим входом второго управляемого ключа 4, третий выход - с входом начала преобразования первого преобразователя 11, напряжение код, а четвертый выход - с входом начала преобразования второго преобразователя 12 напряжение - код.Блок 10 управления (фиг2) содержит два ключа 14 и 15, два двоичных счетчика 16 и 17, два триггера 18 и 19 и два элемента 20 и 21 задержки. Вычислительный блок 13 через ключ 14 соединен с первым двоичным счетчиком 16 и первым входом первого триггера 18, выход которого соединен с управляющим входом ключа 3 и через элементы 20 и 21 э.адержки с преобразователями 11 и 12 напряжение - код, Средняя точка между первым двоичным счетчиком 16 и первым триггером 18 соединена с входом второго двоичного счетчика 17,выход которого соединен с вторым входом первого триггера 18 и первым входом второго триггера 19, выход которого соединен с управляющим входом ключа 4. Второй вход второго триггера 19 .соединен с обшей шиной, Через ключ 15 на второй вход первого триггера 18 и на первый вход второго триггера 19 подается положительное напряжение.Преобразователи 11 и 12 напряжение - код (фиг.3,а,б) аналогичны и содержат амплитудные детекторы 22 и 23 и функционально-законченные аналого-цифровые преобразователи 24 и 25, в которых имеются клеммы выхода 10-разрядного цифрового кода,"Готовность данных", "Начало преобразования , а также питания и аналогового входа,Устройство работает следующим образом.По сигналу."Пуск" блока 1 О управления ключ 3 подключает к измерительной цепи источник 1 переменного напряжения с частотой сигнала ю а ключ 4 - эталонный конденсатор 5.По сигналу блока 10 управления первый преобразователь 11 преобразует в код амплитуду напряжения Ц Оя, на входе эталонного конденсатора 5,значение которой заносится в память вычислительного блока 13. Сигнал обокончании записи с вычислительного блока 13 поступает в блок 10 управления, С задержкой по времени по сравнению с сигналом блока 10 управления, поступающим на первый преобразователь 11, с блока 10 управления1599807 подается сигнал на второй преобразователь 2, который преобразует в код амплитуду напряжения Уя, на выходе эталонного конденсатора 5,значение которой заносится в память вычислительного блока 13. По окончании записи сигнала в память па блок 1 О управления с вычислительного блока 13 поступает второй сигнал от которого 10 в блоке 10 вырабатывается сигнал, подключающий через ключ 3 к измерительной цепи источник.2 переменного напряжения с частотой сигнала и,По аналогичной схеме последовательно во времени с блока 10 управления поступают сигналы на преобразователи 11 и 12, которые преобразуют амплитуды напряжений 3 я и Б я на входе и выходе эталонного конденсатора 5, значения которых заносятся в память вычислительного блока 13. После последовательной передачи двух сигналов окончания записи в память с вычислительного блока 13 в блок 10 управления (по счету двух сигналов от записи результатов измерения на частоте о, и двух сигналов на частоте Ы, а всего четырех сигналов), где вырабатываются сигналы, котоме под, ключают через ключ 3 к цепи источник 1 переменного напряжения с частотой сигнала и) а также через ключ 4 измеряемый конденсатор 6, аналогично преобразуются в коды и заносятся в память вычислительного блока 13 после довательно значения У, и У ампли к 1 к туд напряжений на входе и выходе изм о конденсатора 6 соответстФс = ГонКЗВф нН 1ношен Уон-- о Пн 1я амплитудений при и гд напр рени мкости эта конденсат лонно х частоа 2 О. ОХ 1т К к25 отношения амплитуднапряжений при измерении емкости измеряемого конденсатора на тех же частотах соответственно.При включении ключа 15 подаетсяположительное напряжение на входытриггеров 18 и 19, которые черезключ 3 подключают источник 1 переменного напряжения к цепи, через ключ4 - эталонный конденсатор 5, а чеЗф реэ элементы 20 и 21 задержки последовательно во времени запускают преобразования сигналов в преобразователях 11 и 12 соответственно.4 СНа вход блока 1 управления поступает первый сигнал об окончании запи-.си в память вычислительного блока13 значения амплитуды напряженияБ , на входе эталонного конденсатора 6, а затем второй сигнал об окон чании записи Б я, на выходе эталонного конденсатора 6, от которого сраба-тывает первый триггер 18 и подключает ключом 3 источник 2 переменногонапряжения к цепи, а также эапуска ет преобразования сигналов в преобразователяхи 2. На вход блока10 управления поступает третий сигнал об окончании записи Б а эаОнйтем четвертый сигнал об окончании 55 записи Бя, в результате срабатывает первый двоичный счетчик 16, а затем второй двоичный счетчик /,вследствие чего срабатывают триггер 18Вкоторый подключает к цепи источник еряемогенно,х последовая записи о блока 13 м вырабатына ключ 3, и источник с частотой еобразуют ычислительльно во вре- амплитуд 2 перем сигнала сяи за ного бл ного напряжения алогично в память последоваосятс ка 13 мени значени ох и ходе и выу ра 6 соотв напряженийна мого конденса оде измеряеетственно. ла двухблока 10 о поступа авершении торого циий на входедовательоб окончогичной с(У и и тактных иэмере управления пос ют два сигнал нии запис которые ио аналряют измерения еме повт- ОН После поступления дву тельных сигналов окончани в память с вычислительног в блок 1 О управления в не вается управляющий сигнал который подключает, к цеп"н"мт и р, э ок, и .,) до осуществления в блоке 10 управления команды "Останов". В вычислительном блоке получают относительное отклонение емкости измеряемого конденсатора 6 от номинального значения по алгоритму.1 ри изме сти Сн эталонной номинальноемк ного кондему значениСн нсатора,ра ю, получаю гО г - И г(1) е сные напряжезмеряемого отношения амплитуд напряжени.ца частотах ь 7,нг им компл+ Ра 11 одули комплевходе и выходеамплитуды напряжТогда квадрат мо(аблюд е амп ык холе и выхоемого контуды на в де измерядецсатора чим отнся 1, (1 ецце змпл Условно обознад через К; Таким образом, ключается влиян ри измерения е сопротивленияров,что позволяеизмерительныхельное отклонениера от номинальногтся амплитудами(4 К. потерь конденсат повысить точность С учетом (4К Я.(Я + сгроиствскости кон носит 1значения определ 1 напряжения, и триггер 19,который подключает через ключ 4 измеряемый конденсатор 6, и аналогичным образом осуществляется второй цикл двухтакт 5 ных измерений амплитуд напряжений нии которыхосуществляется вычисление значения относительного отклонения емкости измеряемого конденсатора6 от эталонного конденсатора 5,Двухцикловые измерения повторяются дотех пор, пока ключом 4 це будет остановлена работа блока 1 О управления,При поступлении сигнала с блока1 О управления на АПП 24 и 25 осуществляется преобразование аналоговогосигнала в код и после передачи сигнала "Готовность данных" на вход разрешения записи производится записьинформативного сигнала в память вычислительного блока,При измерении эквивалентная сх а онденсатора рассматривается в вид оследовательцого соединения сопро ивлеция потерь Рх и емкости Ск,Комплексное напряжение в измри ельной цепи (Фиг.1) о и "ьы ия на входе анденсатора. Преобразуя (1), пол ое сопротивление цепи 11 о-- -к (" к) 0 о "к 0 Ьйксных напряжений на 40епи - наблюдаемыеций соответственно.уля (2) При измерениях ца двух частотахвходного сигнала ы, и ы, получимсистему из двух уравнений с двумянеизвестными С и Р: 11 ох11 хт11 окт-- отношения амплитуд напряжений на частотах ыи и соответстгвенно.1 ешеция системы (6): и ы г соответствеццо.лив (7) на (9), получают ьцое отклонение емкост от номинального значевходного и выходного напряжений и независит от сопротивления нагрузки ичастот сигналов источников переменно,го напряжения,Точность измерений определяетсяразрядностью преобразователей напряжение - код; чем выше разрядность,тем выше точность измерений,Хранение в памяти вычислительногоблока результатов наблюдений амплитуд напряжений на эталонных конденсаторах упрощает автоматизацию допускового контроля и расширяет функциональные возможности устройства подобного типа.Формула изобретения Устройство для измерения относительного отклонения емкости конденсаторов от номинального значения,содержащее преобразователь напряжение - код, два источника переменного напряжения, клеммы для подключения измеряемого конденсатора, эталонный и измеряемый конденсаторы, соединенные между собой через первую клемму,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два управляемых ключа, резистор, блок управления, второй преобразователь напряжение - код,вычислительный блок, причем первый и второй источники переменного напряжения соединены соответственно с первым и вторым контактами первого управляемого ключа, переключающий контакт которого присоединен к первому преобразователю напряжение - код, у которого разрядные выходы кода соединеныс первой шиной данных вычислительного блока, а второй выход готовностиданных - с первым входом разрешениязаписи в память вычислительногоблока, и к переключающему контактувторого управляемого ключа, первый ивторой контакты которого соединенысоответственно с второй клеммой дляподключения измеряемого конденсатораи через эталонный конденсатор с выводом резистора, второй вывод которо"го соединен с обшей шиной, первый -с первым входом второго преобразователя напряжение - код, у которого Ю разрядные выходы кода соединены свторой шиной данных вычислительногоблока, а второй выход готовности данных - с вторым входом разрешениязаписи в память вычислительного бло ка, выход "Конец записи" вычислительного блока соединен с входом блокауправления, первый выход которогосоединен с управляющим входом первого управляемого ключа, второй выход - 30 с управляющим входом второго управляемого ключа, третий выход - с входом начала преобразования первогопреобразователя напряжение - код, ачетвертый выход - с входом началапреобразования второго преобразователя напряжение - код.Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,Заказ 3141 Тираж 555ВНИИПИ Государственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Раув Подписноеениям и открьггиям приГКНТ СССкая наб., д. ч/5