RU1827647C - Преобразователь емкости датчика в частоту - Google Patents

Abstract

Использование: в электроизмерительной технике. Сущность изобретени : преобразователь емкости датчика в частоту содержит генератор 1, усилитель 6, измер емую емкость 2 датчика, образцовый резистор 5 и схему сравнени , а также синфазный 7 и квадратурный 8 фазочувствительные выпр мители , фазовращатель 3 и образцовый конденсатор 4. Положительный эффект: повышение точности преобразовани  емкости датчика в частоту за счет уравновешивани  двух напр жений, одно из которых пропорционально измер емой емкости датчика, а другое образцовой емкости, причем одно из напр жений зависит от частоты. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, а именно к преобразованию информативного параметра емкостного датчика, и может быть использовано дл  преобразовани  информативного параметра различных датчиков в частоту.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  емкости датчика в частоту.

Сравнение известных технических решений с предлагаемым показало, что существенными отличительными признаками предложенного устройства  вл етс  наличие в за вл емом устройстве новых узлов и функциональных св зей.

На чертеже представлена функциональна  схема преобразовател  емкости датчика в час юту.

Он состоит из генератора 1, измер емой 2 (Сх) и образцовой 4 (Со) емкостей датчика, фазовращател  3, образцового резистора 5 (Ro), усилител  6, синфазного 7 и квадратурного 8 фазочувствительных выпр мителей и схемы сравнени .

Напр жение с выхода генератора 1 подаетс  на фазовращатель 3, управл ющие входы синфазного 7 и квадратурного 8 фазочувствительных выпр мителей и на измер емую емкость 2 (Сх) датчика, другой вывод которой соединен со входом усилител  6, между входом и выходом которого подключен образцовый резистор 5 и с образцовым конденсатором 4 (Со) датчика, другой вывод которой соединен с выходом фазовращател , напр жение с выходе усилител  подаетс  на входы синфазного и квадратурного фазочувствительных выпр мителей, причем напр жение с выхода синфазного фазочув- ствительного выпр мител  подаетс  на первый вход схемы сравнени  9, а напр жение с выхода квадратурного фазочувствительно- го выпр мител  подаетс  на второй вход

Ј

схемы сравнени , чей выход соединен с управл ющим входом генератора.

Преобразователь работает следующим образом.

Напр жение с выхода генератора подаетс  на измер емую емкость 2 (Сх) датчика и через фазовращатель 3 на образцовую емкость датчика 4 (Со). Выводы измер емой 2 (Сх) и образцовой 4 (Со) емкостей датчика подключены ко входу усилител  6, между входом и выходом которого подключен образцовый резистор 5 (Ro). Если в качестве фазовращател  использовать дифференциатор , то напр жение с выхода дифференциатора ифв будет равно

wRC,

где RC - посто нна  времени дифференциатора .

Выходное напр жение усилител  будет определ тьс  из следующего уравнени :

- 1 Q ш Cx+j (о Co+j ( Ck+ 4-)

Uoj ( Uojw RCj a) C0+ -Л

к

Откуда

ш2 Со R С

J j Ш Сх + J Ш Со + j Ш Ск + 1 /Ro

RiKy

-jUo

1 j а) Сх + J ш Со + j ц Ск + 1/Rp RiKy

где Ск - емкость кабел  св зи датчика с преобразователем.

Синфазный 7 и квадратурный 8 фазочув- ствительные выпр мители выдел ют действительную и мнимую часть выходного напр жени  усилител  6, а схема сравнени  9 изменением частоты генератора 1 добиваетс  равенства этих составл ющих, откуда при

Reu0Uli - HmUoUl I будем иметь

Cx и

1Сх

г

2jfR С С0

В случае использовани  в качестве фазовращател  3 интегратора, выражение дл  частоты генератора будет иметь следующий вид:

5- 1 .Со

2 л R С Сх

f

Как видно из зависимостей частоты генератора от измер емой емкости датчика, частота генератора зависит от посто нной времени фазовращател  и образцовой, и измер емой емкостей датчика. От коэффициента усилени  усилител  и емкости кабел  частота генератора не зависит, т.е. погреш- ность преобразовани  емкости датчика в частоту равна нулю.

Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает компенсацию погрешности от емкости кабел  и неидеальности коэффи- циента усилени  усилител .

По сравнению с прототипом использование предлагаемого преобразовател  позвол ет

компенсировать погрешность от емко- сти кабел ;

компенсировать погрешность от неидеальности коэффициента усилени  усилител .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Преобразователь емкости датчика в частоту , содержащий генератор, схему сравнени , выход которой соединен с управл ющим входом генератора, усилитель и клеммы дл  подключени  измер емой емкости датчика, подключенные между выходом генератора и входом усилител , между входом и выходом которого подключен образцовый резистор , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  за счет компенсации погрешности от емкости кабел  и неидеальности коэффициента усилени  усилител , в него введены фазовращатель, образцовый конденсатор, синфазный и квадратурный фазочувствитель- ные выпр мители, выходы которых соединены с первым и вторым входами схемы сравнени  соответственно, образцовый конденсатор датчика, подключенный между инвертирующим входом усилител  и выходом фазовращател , вход которого соединен с выходом генератора и с управл ющими входами синфазного и квадратурного фазочув- ствительных выпр мителей, входы которых объединены и подключены к выходу усилител , неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной.

   1

   №

   KZHH

   г