CS276847B6

CS276847B6 - Electrical capacity to voltage converter

Info

Publication number: CS276847B6
Application number: CS903453A
Authority: CS
Inventors: Petr Doc Ing Csc Maly; Milan Prof Ing Csc Svarc
Original assignee: Vysoka Vojenska Technicka Skol
Priority date: 1990-07-12
Filing date: 1990-07-12
Publication date: 1992-08-12
Also published as: CS345390A3

Abstract

Generátor (1) střídavého napětí je svou výstupní branou připojen k první bráně pásmové propusti (2) s vysokou hodnotou činitele jakosti a vstupní brána vyhodnocovacího zařízení (3) je připojen k druhé bráně pásmové propusti (2) s vysokou hodnotou činitele jakosti, přičemž druhé póly výstupní brány generátoru (1) střídavého napětí první brány pásmové propusti (2) s vysokou hodnotou činitele jakosti, druhé brány pásmové propusti (2) s vysokou hodnotou činitele jakosti a vstupní brány vyhodnocovacího zařízení (3) jsou vzájemné spojeny a uzemněny a zároveň mezi první pól výstuní brány generátoru (1) střídavého napětí a první pól třetí brány pásmové propusti (2) s vysokou hodnotou činitele jakosti je připojena první brána kapacitního senzoru (4) a mezi první pól vstupní brány vyhodnocovacího zařízení (3) a druhý pól třetí brány pásmové propusti (2) s vysokou hodnotou činitele jakosti je připojena druhá brána kapacitního senzoru (4).The AC voltage generator (1) is connected by its output gate to the first bandpass gate (2) with a high quality factor value and the input gate of the evaluation device (3) is connected to the second bandpass gate (2) with a high quality factor value, while the second poles of the output gate of the AC voltage generator (1), the first bandpass gate (2) with a high quality factor value, the second bandpass gate (2) with a high quality factor value and the input gate of the evaluation device (3) are interconnected and grounded, and at the same time, a first gate of a capacitive sensor (4) is connected between the first pole of the output gate of the AC voltage generator (1) and the first pole of the third bandpass gate (2) with a high quality factor value, and a second gate of a capacitive sensor (4) is connected between the first pole of the input gate of the evaluation device (3) and the second pole of the third bandpass gate (2) with a high quality factor value.

Description

Vynález se napětí.The invention takes tension.

týká převodníku elektrické kapacity na elektrickérefers to the converter of electrical capacity to electrical

V současné době se v oblasti snímání fyzikálních veličin považují za perspektivní kapacitní senzory. Jsou realizovatelné mikroelektronickými technologiemi. Problém však spočívá v nemožností přímé indikace změn elektrické kapacity na jejich výstupu. Tyto senzory bývají také z důvodu potlačení vlivu externích činitelů na jejich činnost konstruovány s kapacitou dělenou na dvě části. Pro zpracování signálu z těchto senzorů je potřebný převodník elektrické kapacity na jinou elektrickou veličinu. Vhodných zapojení pro tyto účely je nedostatek. Známá řešení vykazují řadu nedostatku, jako je komplikovanost a malá dynamika převodu, nízká odolnost vůči vnějším činitelům prostředí, problémy s jejich mikrominiaturizací a také s možnostmi vhodného připojení dělené kapacity senzory.At present, in the field of sensing physical quantities, they are considered to be promising capacitive sensors. They can be implemented by microelectronic technologies. However, the problem lies in the impossibility of direct indication of changes in electrical capacity at their output. These sensors are also designed with a capacity divided into two parts to suppress the influence of external factors on their operation. To process the signal from these sensors, a converter of electrical capacity to another electrical quantity is required. There is a lack of suitable connections for these purposes. Known solutions have a number of shortcomings, such as the complexity and low dynamics of the transmission, low resistance to external environmental factors, problems with their microminiaturization and also with the possibility of suitable connection of split capacitance sensors.

Výše uvedené nedostatky se odstraní převodníkem elektrické kapacity na elektrické napětí podle vynálezu, kterého podstata spočívá v tom, že generátor střídavého napětí je svou výstupní branou připojen k první bráně pásmové propusti s vysokou hodnotou činitele jakosti a vstupní brána vyhodnocovacího zařízení je připojena k druhé bráně pásmové propusti s vysokou hodnotou činitele jakosti, přičemž druhé póly výstupní brány generátoru střídavého napětí, první brány pásmové propusti s vysokou hodnotou činitele jakosti, druhé brány pásmové propusti s vysokou hodnotou činitele jakosti a vstupní brány vyhodnocovacího zařízení jsou vzájemně spojeny a uzemněny a zároveň mezi první pól výstupní brány generátoru střídavého napětí a první pól třetí brány pásmové propusti s vysokou hodnotou činitele jakosti ie připojena první brána kapacitního senzoru a mezi první pól vstupní brány vyhodnocovacího zařízení a druhý pól třetí brány pásmové propusti s vysokou hodnotou činitele jakosti je připojena druhá brána kapacitního senzoru .The above-mentioned drawbacks are eliminated by the electric capacity to voltage converter according to the invention, the essence of which consists in that the alternating voltage generator is connected by its output gate to the first gate of a high-pass bandpass and the input gate of the evaluation device is connected to the second band gate. high quality factor pass gates, the second poles of the AC generator output gate, the first high quality factor pass gate, the second high quality band pass gate and the evaluation device input gate being interconnected and grounded and at the same time between the first pole the output gate of the AC generator and the first pole of the third high-pass band gate, ie the first capacitive sensor gate is connected and between the first pole of the evaluation device input gate and the second pole of the third high-quality bandpass gate is connected capacitive sensor gate.

Vyšší účinek převodníku elektrické kapacity na elektrické napětí podle vynálezu spočívá v méně kompli kovaném převodu elektrické kapacity na elektrické napětí a v jeho vyšší dynamice, vyšší odolnosti vůči vnějším činitelům prostředí, především elektromagnetickému rušení, v použití jednoduchého vyhodnocovacího zařízení, nízké hmotnosti, nízkém elektrickém příkonu a realizovatelnosti monolitickou nebo hybridní technologií společně s příslušným senzorem.The higher effect of the electrical capacity to voltage converter according to the invention consists in a less complicated conversion of electrical capacity to electrical voltage and its higher dynamics, higher resistance to external environmental factors, especially electromagnetic interference, using a simple evaluation device, low weight, low electrical input. and feasibility with monolithic or hybrid technology together with the respective sensor.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad funkčního schéma převodníku elektrické kapacity na elektrické napětí podle vynálezu.The attached drawing shows an example of a functional diagram of an electric capacity to electric voltage converter according to the invention.

Převodník elektrické kapacity na elektrické napětí podle vynálezu sestává z generátoru 1 střídavého napětí, k jehož výstupní bráně je připojena první brána pásmové propusti 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti a vstupní brána vyhodnocovacího zařízení 3 je připojena k druhé bráně pásmové propusti 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti. Druhé póly výstupní brány generátoru 1 střídavého napětí, první brány pásmové propusti 2 s vysokou hodCS 276847 B6 2 notou činitele jakosti, druhé brány pásmové propusti 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti a vstupní brány vyhodnocovacího zařízení 3 jsou vzájemně spojeny a uzemněny. Zároveň mezi první pól výstupní brány generátoru 1 střídavého napětí a první pól třetí brány pásmové propusti 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti je připojena první brána kapacitního senzoru 4 a mezi první pól vstupní brány vyhodnocovacího zařízení 3 a druhý pól třetí brány pásmové propusti 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti je připojena druhá brána kapacitního senzoru 4. _o The electric capacity to voltage converter according to the invention consists of an AC voltage generator 1, to the output gate of which a first high-pass bandpass gate 2 is connected and an input gate of the evaluation device 3 to the second high-pass bandpass gate 2. . The second poles of the output gate of the AC generator 1, the first gate of the high-pass filter 2, the second gate of the high-pass filter 2 and the input gate of the evaluation device 3 are interconnected and grounded. At the same time, the first gate of the capacitive sensor 4 is connected between the first pole of the output gate of the AC generator 1 and the first pole of the third gate of the high-pass filter 2 and between the first pole of the input gate of the evaluation device 3 and the second pole of the third high-pass gate 2. the second gate of the capacitive sensor is connected to the quality factor 4. _o

Generátor 1 střídavého napětí napájí do první brány pásmovou propust 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti, jejíž střední kmitočet je stejný jako kmitočet tohoto generátoru. Obě kapacity kapacitního senzoru 4 jsou připojeny k pásmové propusti 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti tak, že v její struktuře tvoří prvky jejichž změny mají vliv na hodnotu středního kmitočtu. Při změně velikosti kapacit kapacitního senzoru 4 se odchýlí hodnota středního kmitočtu pásmové propusti 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti od hodnoty kmitočtu generátoru 1 střídavého napětí. V důsledků toho dojde ke změně napětí na druhé bráně pásmové propusti 2 s vysokou hodnotou činitele jakosti, která se indikuje vyhodnocovacím zařízením 3.The alternating voltage generator 1 supplies to the first gate a bandpass filter 2 with a high value of the quality factor, the mean frequency of which is the same as the frequency of this generator. Both capacitances of the capacitive sensor 4 are connected to the bandpass 2 with a high value of the quality factor so that in its structure they form elements whose changes affect the value of the medium frequency. When the capacitance of the capacitive sensor 4 is changed, the value of the middle frequency of the bandpass filter 2 with a high value of the quality factor deviates from the value of the frequency of the AC voltage generator 1. As a result, the voltage at the second gate of the bandpass filter 2 with a high value of the quality factor, which is indicated by the evaluation device 3, changes.

Vynález najde uplatnění zejména v těch oblastech techniky, kde je nutné snímat neelektrické veličiny a převádět je pro další zpracování na přesně definovaný elektrický signál.The invention finds application especially in those fields of technology where it is necessary to read non-electrical quantities and convert them into a precisely defined electrical signal for further processing.

Claims

PATENT CLAIMS

Electrical capacity to voltage converter, characterized in that the AC voltage generator (4) is connected by its output gate to the first gate of the bandpass (2) with a high value of the quality factor and the input gate of the evaluation device (3) is connected to the second gate culverts (2) with a high value of the quality factor, the second poles of the output gate of the AC generator (1), the first gates of the bandpass (2) with a high value of the quality factor, the second gates of the bandpass (2) with a high value of the quality factor and the input gate evaluation device (3) are interconnected and grounded and at the same time the first gate of the capacitive sensor (4) is connected between the first pole of the output gate of the AC generator (1) and the first pole of the third gate of the high-pass bandpass filter (2) and between the first the pole of the input gate of the evaluation device (3) and the second pole of the third gate of the bandpass filter C2) with a high value of the quality factor is connected to the second gate of the capacitors sensor (4).