PL103289B1 - Miernik pojemnosci - Google Patents

Description

Opis patentowy opubiiikowalno: 29.09.1979 1 103289 i CZY ifcLhlA Urredo Patentowego Int. Cl.2 G01R 27/26 Twórcy wynalazku: Slaiwoj Gwfia^do^sikli, Ma^ta Foryoka Uprawniony z patentu: Politechnika Wairlszalwlslka, War&zalwa (Polslka) Miernik pojemnosci Przedmiotem- wynalazku jest miernik pojem¬ nosci kondensatorów lub czujników pojemnoscio¬ wych o liniowej charakterystyce wskazania w funkcji mierzonej pojemnosci, przetwarzajacy mierzona pojemnosc na czas, przeznaczony glów¬ nie do cyfrowego pomiaru pojemnosci.

Znany jest z opisu patentowego ZSRR Nr 335 662 cyfrowy miernik pojemnosci, w którym mierzona pojemnosc wlaczona jest do bloku wzorców, za¬ wierajacy ponadto generator sterujacy, generator impulsów kwantowych polaczony przez uklady' koincydencji z licznikiem impulsów, przerzutniki, uklady kluczujace, komparator, uklad opózniaja¬ cy, dzielnik czestotliwosci i uklad startowy.

Ekspotencjalne napiecie z wyjscia bloku wzor¬ ców wlaczonego miedzy uklady kluczujace dopro¬ wadzone jest do komparatora, w którym jest ono porównywane z napieciem odniesienia, a wiec czas trwania generowanego impulsu jest funkcja mierzonej pojemnosci. Pomiar pojemnosci polega rym nastepuje zrównanie obu napiec, generator kwantowy zaleznej od czasu, w któ- na zliczaniu liczby impulsów generowanych przez Ekspotencjalne napiecie, które rzutuje na czas trwania generowanego impulsu charakteryzuje sie w koncowej fazie malym nachyleniem co powo¬ duje powstanie bledu komparacji. Zmniejszenie tego bledu wymaga znacznego rozbudowania ukladu podrazajac tym samym koszt jego wy¬ konania a zmniejszajac niezawodnosc. Miernik o tak znacznym skomplikowaniu ukladowym na¬ daje sie jedynie do zastosowania w laboratoriach gdyz do celów przemyslowych na przyklad do automatycznego sledzenia procesów technologicz¬ nych za pomoca czujników pojemnosciowych, gdzie liczba czujników i ukladów pomiarowych jest zwykle rzedu kilkadziesiat a nawet kilkaset, jest malo przydatny z uwagi na pojemnosc dlu¬ gich przewodów doprowadzajacych co praktycznie uniemozliwia komutacje czujników pomiaro¬ wych na wejsciu jednego skomplikowanego ukla¬ du pomiarowego.

Istota wynalazku polega na tym, ze równolegle do zródla o stalej wydajnosci pradowej dolaczony jest automatyczny przekaznik dwuipozycyjny i rów¬ nolegle do mierzonej pojemnosci dolaczony jest komparator napiecia, do którego drugiego wejscia dolaczone jest róównolegle zródlo napiecia wzor¬ cowego przy czym wyjscia automatycznego prze¬ kaznika dwupozycyjnego oraz komparatora napie¬ cia sa dolaczone do wejsc miernika czasu. Zgod¬ nie z wynalazkiem dla eliminacji ewentualnych bledów nieliniowosci pomiaru pojemnosci rów¬ nolegle do mierzonej pojemnosci dolaczone sa wejscia komparatorów, przy czym na dodatkowe wejscia kazdego z komparatorów jest dolaczone równolegle zródlo napiecia wzorcowego, a wyjscia komparatorów sa zalaczone na wejscia miernika czasu. 103 289103 289 3 Rozwiazanie wedlug wynalazku (umozliwia pod¬ niesienie niezawodnosci przez znaczne uproszcze¬ nie ukladu w któryrai istnieje mozliwosc zastoso¬ wania nowoczesnych elementów scalonych, przy 'podobnej dokladnosci pomiarów, która zalezy od 5 stalosci wydajnosci pradowej i dokladnosci kom¬ paratorów gdyz impuls na mierzonej pojemnosci charakteryzuje sie stalym nachyleniem. Uklad znajduje szerokie zastosowanie w przemyslowych (pomiarach automatycznych, w ciagach technolo- 10 gicznych, w których proces produkcji kontrolo¬ wany jest przez komputery.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 (przedstawia schemat ideowo-blokowy miernika 15 pojemnosci, a fig. 2 schemat ideowo-blokowy miernika pojemnosci eliminujacego ewentualne bledy nieliniowosci pomiaru pojemnosci.

Miernik pojemnosci wedlug wynalazku zawiera¬ jacy zródlo o stalej wydajnosci pradowej J po- 20 siada komparator napiecia K zalaczony równo¬ legle do pojemnosci Cx. Równolegle do pojem¬ nosci Cx i zródla pradowego o stalej wydajnosci J jest dolaczony automatyczny przekaznik dwupo- zycyjny Zw okres okresowo zwierajacy mierzona 25 pojemnosc Cx. Do drugiego wejscia komparatora K dolaczone jest zródlo napiecia wzorcowego UN.

Do wyjscia przekaznika ZW i do wyjscia kompa¬ ratora K dolaczony jest cyfrowy miernik czasu T, mierzacy czas miedzy momentem otwarcia prze- 30 kaznika ZW, a momentem zrównania napiec na obu wejsciach komparatora K. Napiecie na mie¬ rzonej pojemnosci Cx ladowanej ze zródla o sta¬ lej wydajnosci pradowej J narasta wedlug za¬ leznosci: t u(t)=- — f Cx J Jdx = - Cx t uN = - stad Cx = Cx UN Komparator K porównuje to napiecie z napie¬ ciem wzorcowym UN. Mierzony czas T miedzy 40 poczatkiem ladowania w momencie otwarcia prze¬ kaznika ZW a zrównaniem sie napiec na obu wej¬ sciach komparatora K okresla sie z zaleznosci: tosciach. Do wyjsc komparatorów Ki, K2 jest do¬ laczony mierriik czasu X, korzystnie cyfrowy, mie¬ rzacy odstep czasu miedzy momentami zrówna¬ nia sie napiecia na mierzonej pojemnosci z na¬ pieciami wzorcowymi — nizszym i wyzszym. Mo¬ ment zrównania sie napiecia na mierzonej pojem¬ nosci Cx z pierwszym napieciem wzorcowym wy¬ znacza sie z zaleznosci: Cx gdzie: t2 jest czasem ladowania pojemnosci Cx ocj zera do wartosci UNr Analogicznie moment zrównania sie napiecia na mierzonej pojemnosci Cx z drugim, wyzszym na¬ pieciem wzorcowym UN2 okresla sie z zaleznosci: J A 45 A zatem mierzac czas T korzystnie cyfrowo so mierzy sie pojemnosc Cx. Pomiar czasu T rozpo¬ czyna sie w momencie otwarcia przekaznika ZW.

Poniewaz przekazniki zwlaszcza elektroniczne zmieniaja swoja rezystancje wewnetrzna w skon¬ czonym czasie a nie skokowo, przeto zjawisko to 55 powoduje nieliniowosc narastania napiecia na po¬ jemnosci Cx w czasie zmiany rezystancji we¬ wnetrznej zwieraka. Nieliniowosci te powoduja bla Celem usuniecia bledu nieliniowosci pomiaru eo pojemnosci Cx zastosowano dwa komparatory KI i K2, których pierwsze wejscia dolaczone sa równolegle do mierzonej pojemnosci Cx. Do dru¬ gich wejsc komlparatorów dolaczone sa dwa zró¬ dla napiec wzorcowych UN1 i UN2 o róznych war- 65 uN2 = - Cx gdzie: t2 jest czasem ladowania pojemnosci Cx od zera do napiecia UN2.

Z powyzszych zaleznosci wyznacza sie czasy: ti = Cx - U, Ni t2 = Cx ¦ U N2- Czas mierzony miernikiem T wynosi: Cx T = tx - t2 = ¦ (UN2-UN1) stad pojemnosc Cx = (uN2-uNi)

Claims (2)

zastrzezenia ip aten to-we

1. Miernik pojemnosci zawierajacy zródlo o sta¬ lej wydajnosci pradowej z dolaczona równolegle mierzona pojemnoscia, komparator, zródlo napie¬ cia wzorcowego, miernik czasu, korzystnie cyfro¬ wy, znamienny tym, ze równolegle do zródla o sta¬ lej wydajnosci pradowej (J) dolaczony jest auto¬ matyczny przekaznik dwupozycyjny (Zw) i równo¬ legle do mierzonej pojemnosci (Cx) dolaczony jest komparator napiecia (K)9 do którego drugiego wejscia dolaczone jest równolegle zródlo napiecia wzorcowego (UN), przy czym wyjscia automatycz¬ nego przekaznika dwupozycyjnego (Zw) oraz kom¬ paratora napiecia (K) sa dolaczone do wejsc mier¬ nika czasu (T).

2. Miernik pojemnosci zawierajacy zródlo prado¬ we o stalej wydajnosci pradowej z dolaczona rów¬ nolegle mierzona pojemnoscia, komparatory zródla napiec wzorcowych, miernik czasu, korzystnie cyfro¬ wy, znamienny tym, ze równolegle dó zródla o sta¬ lej wydajnosci pradowej (J) dolaczony jest automa¬ tyczny przekaznik dwupozycyjny (Zw) i równolegle do mierzonej pojemnosci (Cx) dolaczone sa wejscia komparatorów (Kr K2), przy czym na dodatkowe wejscia kazdego z komparatorów (Kx, K2) jest do¬ laczone równolegle zródlo napiecia wzorcowego (UN1„ UN2) a wyjscia komparatorów (Kp K2) sa zalaczone na wejscia miernika czasu (T).103 289 Fig 2 Errata laim 1 wiersz 21„ 22, 23 jest: rylm naisltejpuije zrównanie obu najpiec. powinno byc: na zliczaniu liczby ImjpuJIsów generowanych Iprzez generator fcwanitowy jzalezneij od czasu w kltó-