Przedmiotem wynalazku jest sposób i uklad do impulsowego pomiaru pojemnosci i rezystancji polaczo¬ nych równolegle.Wynalazek jest szczególnie przydatny w pomiarach wielkosci nieelektrycznych realizowanych czujni¬ kiem pojemnosciowym, którego pojemnosc niesie informacje pomiarowa a rezystancjajestfunkcja zaklócen i szumów.Znany jest impulsowy uklad pomiarowy równolegle polaczonej pojemnosci i rezystancji, pobudzany fala prostokatna. Sklada sie z dwóch polaczonych szeregowo dwójników z których kazdyjest równoleglym polaczeniem pojemnosci i rezystancji. Od strony ziemi wlaczona jest pojemnosc i rezystancja mierzona, a do zacisku generatora fali prostokatnej dolaczona jest pojemnosc i rezystancja wzorcowa. Napiecie w punkcie polaczenia obu dwójników ma charakter impulsów ekspotencjonalnych, opadajacych nie do zera, lecz do wartosci napiecia bedacego funkcja stosunku rezystancji mierzonej do wzorcowej. Natomiast szczytowa wartosc impulsu napiecia jest funkcja stosunku pojemnosci mierzonej do wzorcowej. Wyznaczenie poje¬ mnosci sprowadza sie zatem do pomiaru amplitudy impulsów ekspotencjalnych, a wyznaczenie rezystancji do pomiaru koncowych wartosci grzbietu impulsu.Wada tego rozwiazaniajest blad pomiaru wynikajacy ze skonczonej wartosci czasu narastania impulsu, który nie narasta skokowo, ale stopniowo, przez co obcina wierzcholek impulsu ekspotencjalnego. Powsta¬ jacy blad pomiarowyjest funkcja mierzonej pojemnosci i przebiegu narastania impulsu, który zwykle niejest liniowy, co nie pozwala wyznaczyc poprawki. Zmniejszenie bledujest mozliwe przez zastosowanie generato¬ rów o bardzo stromym zboczu impulsów prostokatnych. Podraza to wykonanie aparatury, nie eliminujac calkowicie bledu.Znany jest równiez z polskiego opisu zgloszeniowego nr P. 201 124 impulsowy calkujacy miernik pojemnosci, posiadajacy generator fali prostokatnej, polaczony z ukladem calkujacym RC, gdzie pojemnosc ukladu calkujacego jest pojemnoscia mierzona. Generator fali prostokatnej polaczonyjest takze z wejsciem sterujacym bramki transmisyjnej. Od wyjscia ukladu calkujacego RC, równolegle do pojemnosci mierzonej dolaczone jest wejscie separujace bramki transmisyjnej. Wyjscie tej bramki transmisyjnej polaczone jest z wejsciem komparatora. Do drugiego jego wejscia dolaczone jest zródlo napiecia odniesienia. Wyjscie komparatora polaczone jest z ukladem pomiarowym czasu trwania impulsu.Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze na zaciskach mierzonej pojemnosci i rezystancji, polaczonych równolegle wymusza sie napiecie trójkatne, którego wartosc chwilowa wynosi:2 11525T u/t/=-U0 +~t gdzie: \Jm — amplituda napiecia trójkatnego, T —jego okres, a U9 — skladowa poczatkowa.Jesli napiecie to równe jest zero, to prad plynacy przez równolegle polaczenie mierzonej pojemnosci i rezystancji jest równy pradowi Ic plynacemu przez kondensator.IC = CX"^ ,awiccCx-Um Dh okreslonej wartosci napiecia trójkatnego w chwili ti Ir=I-Io gdzie: I — prad plynacy przez równolegle polaczona mierzona pojemnosc i rezystancje.Mierzony opór wynosi: Um Rx=- I-Ic W celu wyznaczenia mierzonej pojemnosci mierzy sie prad plynacy przez polaczona równolegle mie¬ rzona pojemnosc i rezystancje w chwili gdy napiecie z generatora ma wartosc zero. Mierzona pojemnoscjest proporcjonalna do zmierzonego pradu. W celu wyznaczenia mierzonej rezystancji mierzy sie wartosc pradu plynacego przez równolegle polaczenie mierzonej pojemnosci i rezystancji w chwili, gdy przyjmuje ona ustalona wartosc Ui. Mierzona rezystancja jest proporcjonalna do róznicy obu mierzonych pradów.Istota ukladu wedlug wynalazku polega na tym, ze drugi, nie polaczony z generatorem zacisk mierzonej pojemnosci i rezystancji polaczonych równolegle polaczony jest z rezystorem o malej wartosci tak, ze nie wplywa ona na rozplyw pradów w ukladzie. Rezystor ten jest uziemiony. Drugie, nie polaczone z generato¬ rem wyprowadzenie mierzonej pojemnosci i rezystancji polaczone jest z pierwszym wejsciem dwóch bramek transmisyjnych. Pierwsza bramka transmisyjna otwieranajest wchwili,gdy napiecie z generatora ma wartosc zero i jej drugie wejscie jest polaczone z generatorem poprzez pierwszy komparator, którego drugie wejscie jest uziemione. Druga bramka transmisyjna otwierana jest w chwili, gdy napiecie z generatora osiagnie ustalona wartosc i jej drugie wejscie polaczone jest z generatorem poprzez drugi komparator, na którego drugie wejscie podawane jest napiecie o ustalonej wartosci. Wyjscie kazdej z obu bramek transmisyjnych polaczone jest korzystnie poprzez prostownik z wejsciem ukladu odejmujacego.W przypadku, gdy pojemnosc i rezystancja mierzona maja jedno wyprowadzenie uziemione, istota ukladu wedlug wynalazku polega na tym, ze drugie wyprowadzenie pojemnosci i rezystancji mierzonej polaczone jest z generatorem poprzez rezystor o malej wartosci. Oba wyprowadzenia tego rezystora pola- . czone sa poprzez rezystor z wejsciem wzmacniacza operacyjnego, którego wyjscie polaczone jest z wejsciem dwóch bramek transmisyjnych. Pierwsza bramka transmisyjna otwierana jest w chwili, gdy napiecie z generatora ma wartosc zero i jej drugie wejsciejest polaczone z generatorem poprzezpierwszy komparator, którego drugie wejscie jest uziemione. Druga bramka transmisyjna otwierana jest w chwili, gdy napiecie z generatora osiagnie ustalona wartosc, a jej drugie wejscie polaczone jest z generatorem poprzez drugi komparator, na którego drugie wejscie podawane jest napiecie o ustalonej wartosci. Wyjscie kazdej z obu bramek transmisyjnych polaczone jest korzystnie poprzez prostownik z wejsciem ukladu.Wynalazek jest objasniony przykladowo na podstawie ukladów przedstawionych na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje uklad blokowy wedlug przykladu I, umozliwiajacy pomiar pojemnosci i rezystancji polaczonych równolegle i nie uziemionych, a fig. 2pokazuje uklad blokowy wedlug przykladu II umozliwia¬ jacy pomiar pojemnosci i rezystancji polaczonych równolegle i uziemionych.Uklad pokazany na fig. 2 sklada sie z generatora 1 napiecia trójkatnego, do którego wyjscia jest dolaczona równolegle polaczona mierzona pojemnosc d i rezystancja Rx. Drugie wyprowadzenie poje¬ mnosci Cx i rezystancji Rx polaczone jest z mozliwie malym rezystorem R\ którego drugie wyprowadzenie jest uziemione oraz polaczone z pierwszym wejsciem dwóch bramek transmisyjnych 4, 5. Drugie wejscie pierwszej bramki transmisyjnej 4 polaczone jest z wyjsciem pierwszego komparatora 3. Drugie wejscie drugiej bramki transmisyjnej 5 polaczone jest z wyjsciem drugiego komparatora 2. Pierwsze wejscie kazdego115257 3 z komparatorów 2, 3 polaczone jest z wyjsciem generatora 1. Drugie wejscie pierwszego komparatora 3jest uziemione, a na drugie wejscie drugiego komparatora 2 podawane jest napiecie Ui o ustalonej wartosci.Wyjscie kazdej z obu bramek transmisyjnych 4, 5 polaczone jest poprzez prostownik 7, 8 z ukladem odejmujacym 6.Pomiar pojemnosci d sprowadza sie do pomiaru pradu I plynacego przez równolegle polaczenie mierzonej pojemnosci d i rezystancji Rx w chwili, gdy napiecie trójkatne ma wartosc zero. Wtedy prad ten jest równy pradowi Ic plynacemu przez pojemnosc d- W tym celu w szereg z mierzona pojemnoscia d i rezystancja Rx wlaczona jest mala rezystancja R, która nie zaklóca rozkladu spadków napiec w ukladzie.Napiecie na tej rezystancji Rjest podawane na bramke transmisyjna 4, którajestotwierana w momencie,gdy na jej wejscie podany zostanie impuls strobujacy z wyjscia komparatora 3, w momencie gdy na jego pierwszym wejsciu pojawi sie napiecie zero. Po otwarciu pierwszej bramki transmisyjnej 4 na jego wejsciu pojawi sie napiecie impulsowe, którego amplituda jest proporcjonalna do pradu Icplynacego przezmierzona pojemnosc C, i do wartosci tej pojemnosci d. Napiecie to jest mierzone dowolnym miernikiem napiecia po wyprostowaniu w pierwszym prostowniku 7 na wyjsciu Uc tego prostownika.W celu pomiaru rezystancji Rx mierzy sie prad I plynacy przez równolegle polaczenie mierzonej pojemnosci C i rezystancji Rx w chwili ti, gdy napiecie trójkatne przyjmuje wartosc ustalona Ui. Napiecie z rezystora R jest podawane na bramke transmisyjna 5, która jest otwierana w momencie, gdy na jej wejscie podany zostanie impuls strobujacy z wyjscia komparatora 2, w chwili ti, gdy na jego pierwszym wejsciu pojawi sie napiecie o ustalonej wartosci Ui. Po otwarciudrugiej bramki transmisyjnej 5,najej wyjsciu pojawi sie napiecie impulsowe, którego amplituda jest proporcjonalna do pradu I plynacego przez równolegle polaczenie mierzonej pojemnosci d i rezystancji Rx, któryjest sumapradu Icplynacego przezpojemnoscd i pradu Ir plynacego przez rezystancje Rx. Napiecie z wyjscia drugiej bramki transmisyjnej 5, powyprostowa¬ niu w drugim prostowniku S, odejmowane jest od napiecia proporcjonalnego do pradu Ic, plynacego przez pojemnoscd w ukladzie odejmujacym 6. Napiecie otrzymane na wyjsciu tegoukladujest proporcjonalnedo pradu Ir plynacego przez rezystancje Rx.Znajac wartosc pradu Ir plynacego przez rezystancje Rx oraz prad Ic plynacy przez pojemnosc d wylicza sie wartosc pojemnosci d i rezystancji Rx na podstawie odpowiednich wzorów.Gdy zachodzi koniecznosc pomiaru równolegle polaczonych pojemnosci di rezystancji Rx, które maja uziemione jedno wyprowadzenie, jak to ma miejsce na przyklad przy czujnikach pojemnosciowych, nie mozna zastosowac rezystora R pokazanego na fig. 1. Wcelu usuniecia tej niedogodnosci opracowano uklad wedlug przykladu IIprzedstawiony na fig. 2, w którym do wyjscia generatora napiecia trójkatnego dolaczony jest szeregowo maly rezystor R\ zas do jego przeciwleglego wyprowadzenia dolaczone sa równolegle polaczone mierzona pojemnosc d i rezystancja Rx, których przeciwlegle wyprowadzenie jest uziemione.Równolegle do rezystora R\ poprzez dwa rezystory Ra i Rbdolaczonejest wejscie wzmacniacza operacyjnego WO, do którego wyjscia dolaczone sa wejscia obu bramek transmisyjnych 4 i 5. Podlaczenie tych bramekdo ukladu jest analogiczne jak w przykladzie I. Wzmacniacz operacyjny WO wzmacnia i sprawdza sygnal proporcjonalny do pradu I = Ip+Ic oraz sprowadza go do potencjalu ziemi, gdzie dalejjest przetwarzany w pozostalych blokach ukladu analogicznego jak w ukladzie przedstawionym na fig. 1.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób impulsowego pomiaru pojemnosci i rezystancji polaczonych równolegle przez pomiar para¬ metrów impulsów wymuszanych na tym równoleglym polaczeniu pojemnosci i rezystancji, zaamieiuiy tym, ze wymusza sienapiecie trójkatne i mierzy sieprad plynacyprzezpolaczenie równolegle pojemnosci i rezystancji (d, Rx) w chwili,gdy napiecie wymuszajace zgeneratora ma wartosc zero, przy czym wylicza siepojemnosc mierzona, proporcjonalna do tego pradu, oraz mierzy sie prad polaczenia równoleglego pojemnosci i rezystancji (Ci, Rx) w chwili (ti), gdy napiecie wymuszajace z generatora przyjmuje okreslona wartosc (Ui) i wylicza sie rezystancje mierzona, która jest proporcjonalna do róznicy obu pradów. 2. Uklad do impulsowego pomiaru pojemnosci i rezystancjipolaczonych równolegle, w którym do wyjscia generatora wymuszajacego napiecie impulsowe dolaczona jest mierzona pojemnosc i rezystancja, zawiera¬ jacy komparatory, bramki transmisyjne i zródla napiecia odniesienia, znamienny tym, ze drugi zacisk polaczonych równolegle pojemnosci i rezystancji polaczony jest z rezystorem (R), którego drugi zacisk jest uziemiony oraz z pierwsza bramka transmisyjna (4), której drugie wejscie jest polaczone z generatorem (1) poprzez komparator (3), którego drugie wejscie jest uziemione, a takze drugie wejscie jest uziemione, a takze drugie wyprowadzenie równoleglego polaczenia (d Rx) mierzonej pojemnosci i rezystancji polaczonejest z druga bramka transmisyjna (5), której drugie wejscie jest polaczone z generatorem (1) poprzez komparator (2), na którego drugie wejscie jest podawane ustalone napiecie (Ui), natomiast wyjscie kazdej z bramek transmisyjnych (4, 5) jest polaczone z ukladem odejmujacym (fi) korzystnie poprzez prostownik (7,8).4 115 25T 3. Uklad do impulsowego pomiaru pojemnosci i rezystancji polaczonych równolegle, w którym do wyjscia generatora wymuszajacego napiecie impulsowe dolaczona jest mierzona pojemnosc i rezystancja, których drugie wyprowadzenie jest uziemione, zawierajacy komparatory, bramki transmisyjne i zródla napiecia odniesienia, znamienny tym, ze wyjscie tego generatora (1) polaczone jest z mierzona pojemnoscia i rezystancja poprzez rezystor (Rl) o malej wartosci rezystancji, którego kazde z wyprowadzen polaczonejest ponadto poprzez rezystor (R„ Rb) z wejsciami wzmacniacza operacyjnego (WO), którego wyjscie polaczone jest z pierwsza bramka transmisyjna (4). a drugie wejscie tej bramki transmisyjnej (4) jest polaczone z generatorem (1) poprzez komparator (3), któregodrugie wejsciejest uziemione, a takze wyjscie wzmacniacza operacyjnego (WO) polaczonejest zdrugabramka transmisyjna (5), a drugie wejscie tej bramki transmisyjnej (5) polaczone jest z generatorem (1) poprzez komparator (2), na którego drugie wejscie podawane jest ustalone napiecie (Ui), natomiast wyjscie kazdej z bramek transmisyjnych (4,5) polaczone jest z ukladem odejmujacym (6), korzystnie poprzez prostownik (7,8).UJrr'' I i- - Icr-HlR 1 i 4 Eh r3~i' ¦ i i * ': 4 L— 5 [ 1 1 0- 8 ! ^0 i * FIG.1 7 r Uc —-k, FIG. 2 Prac. Poligraf; V? PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL