RU2012859C1

RU2012859C1 - Pressure transducer

Info

Publication number: RU2012859C1
Authority: RU
Inventors: С.И. Бялик
Original assignee: Карагандинский научно-исследовательский угольный институт
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: capacitive sensor of pressure transducer has its sensing element forming, together with two electrodes, two capacitors; transducer circuit incorporates also two generators whose frequency depends on values of capacitors, two multibit asynchronous dividing counters, frequency subtracter, and frequency-difference meter. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в приборах для измерения давления с помощью емкостного датчика, а также передаче информации по каналам телемеханики. The invention relates to instrumentation and can be used in instruments for measuring pressure using a capacitive sensor, as well as transmitting information via telemechanics channels.

Известны устройства для измерения давления, содержащие упругий чувствительный элемент, который с двумя неподвижными электродами образует две дифференциальные емкости, величины которых зависят от измеряемого давления. Known devices for measuring pressure, containing an elastic sensitive element, which with two stationary electrodes forms two differential capacitance, the magnitude of which depends on the measured pressure.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь давления, включающий емкостный датчик давления, в котором емкости, образованные между электродами, входят в схему автогенераторов, выходные сигналы которых подаются на смеситель, а разностная частота - на измеритель частоты [1] . The closest in technical essence to the proposed one is a pressure transducer, including a capacitive pressure transducer, in which capacities formed between the electrodes are included in the circuit of self-oscillators, the output signals of which are supplied to the mixer, and the difference frequency to the frequency meter [1].

Недостатком известного устройства является нестабильность показаний (недостаточная точность) вследствие флуктуации разности исходных частот автогенераторов при определенной зоне нечувствительности смесителя. A disadvantage of the known device is the instability of the readings (insufficient accuracy) due to fluctuations in the difference in the initial frequencies of the oscillators for a certain deadband of the mixer.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет повышения стабильности. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements by increasing stability.

Достигается это тем, что в преобразователь давления, содержащий емкостной датчик, включающий упругий элемент, образующий с первым и вторым электродами два конденсатора, первый и второй генераторы, смеситель и частотомер, дополнительно введены первый и второй асинхронные многоразрядные счетчики-делители, входы которых подключены к выходам соответствующих генераторов, а выходы одинаковых разрядов соединены с входами смесителя. This is achieved by the fact that the first and second asynchronous multi-digit counters-dividers, the inputs of which are connected to the pressure transducer, are connected to a pressure transducer containing a capacitive sensor, comprising an elastic element that forms two capacitors with the first and second electrodes the outputs of the respective generators, and the outputs of the same bits are connected to the inputs of the mixer.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя давления. The drawing shows a structural diagram of a pressure transducer.

Преобразователь давления содержит емкостной датчик, состоящий из упругого чувствительного элемента 1 и неподвижных электродов 2 и 3, которые образуют два конденсатора С1 и С2; емкостной датчик своими выходами соединен с двумя генераторами 4 и 5; которые в свою очередь соединены с двумя асинхронными многоразрядными счетчиками-делителями 6 и 7; выходы счетчиков подключены к входам смесителя 8 и далее сигнал поступает на частотомер 9. The pressure transducer comprises a capacitive sensor, consisting of an elastic sensor element 1 and fixed electrodes 2 and 3, which form two capacitors C1 and C2; the capacitive sensor with its outputs is connected to two generators 4 and 5; which in turn are connected to two asynchronous multi-digit counters divisors 6 and 7; the outputs of the counters are connected to the inputs of the mixer 8 and then the signal enters the frequency counter 9.

Преобразователь давления работает следующим образом. The pressure transducer operates as follows.

Под действием измеряемого избыточного давления (разности давлений Р1-Р2) мембрана 1 прогибается, изменяя величины емкостей С1 и С2. Емкости входят в схемы генераторов 4 и 5, частоты которых f₁ и f₂ изменяются в зависимости от величины емкостей. Частоты f₁ и f₂ подаются на входы счетчиков-делителей 6 и 7, на выходах которых формируются частоты F₁= f1/2^N и F₂= f2/2^N, где N= 1,2. . . - разряд деления на счетчиках.Under the action of the measured excess pressure (pressure difference P1-P2), the membrane 1 bends, changing the values of the capacities C1 and C2. Capacities are included in the circuits of generators 4 and 5, the frequencies of which f ₁ and f ₂ vary depending on the size of the capacities. The frequencies f ₁ and f ₂ are fed to the inputs of the divider counters 6 and 7, at the outputs of which the frequencies F ₁ = f1 / 2 ^N and F ₂ = f2 / 2 ^{N are formed} , where N = 1,2. . . - discharge division on the counters.

Пониженные частоты F₁ и F₂ поступают на входы смесителя, на выходе которого частота F пропорциональна разности давлений (Р1-Р2). По показаниям частотомера 9 определяют измеряемую величину давления.The reduced frequencies F ₁ and F ₂ are fed to the inputs of the mixer, at the output of which the frequency F is proportional to the pressure difference (P1-P2). According to the readings of the frequency meter 9, the measured pressure value is determined.

Преобразователь давления может быть выполнен, например, из следующих элементов: генераторы частоты 4 и 5 - схемы автоколебательных мультивибраторов на микросхемах КР 1006ВИ1; счетчики-делители 6 и 7 - микросхема К561 ИЕ-16; смеситель 8 - триггер К561ТМ2. Все элементы схемы запитываются от стабилизированного источника напряжения постоянного тока. Емкостной датчик представляет собой два конденсатора, образованных защемленной мембраной и двумя неподвижными электродами, закрепленными через изолятор на корпус. The pressure transducer can be made, for example, of the following elements: frequency generators 4 and 5 — self-oscillating multivibrator circuits based on KR 1006VI1 microcircuits; counters-dividers 6 and 7 - chip K561 IE-16; mixer 8 - trigger K561TM2. All elements of the circuit are powered from a stabilized DC voltage source. A capacitive sensor consists of two capacitors formed by a pinched membrane and two fixed electrodes fixed through an insulator to the housing.

Claims

A PRESSURE TRANSDUCER comprising a capacitive sensor, comprising an elastic element forming two capacitors with the first and second electrodes, the first and second generators, a mixer and a frequency meter, characterized in that, in order to improve accuracy, the first and second asynchronous multi-digit dividers are introduced into it the inputs of which are connected to the outputs of the respective generators, and the outputs of the same bits are connected to the inputs of the mixer.