SU1172017A1 - Емкостно-электронный преобразователь перемещени в частоту - Google Patents

Abstract

ЕМКОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий генератор импульсов, две диодно-резисторные цепи, к катодам диодов которых подключены одни электроды соответственно емкостного датчика и компенсирующего конденсатора , другие электроды которых подключены к шине нулевого потенциала , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  перемещени  электродов малоемкостных датчиков в частоту , в него введены элемент И, элемент ИЛИ, два элемента НЕ, треть  диодно-резисторна  цепь, опорный конденсатор, два фильтра низких частот, устройство сравнени , интегратор , три дополнительных диода , дополнительный резистор, катод диода первой диодно-резисторной цепи соединен с анодом первого дополнительного диода, резистор первой диодно-резисторной цепи соединен с входом первого фильтра низких частот,. анод диода второй диодно-резисторной цепи соединен с катодом второго дополнительного диода, резистор второй диодно-резисторной цепи соединен с входом первого фильтра низких частот, один электрод компенсирующего конденсатора через дополнительный резистор подключен к входу второго фильтра низких частот, выход первого фильтра низких частот . соединен с неинвертирующим входом устройства сравнени , катод диода третьей диодно-резисторной цепи соединен с одним из электродов опорного конденсатора и анодом третьего дополнительного диода, резистор с S третьей диодно-резисторной цепи соединен с входом второго фильтра низ (Л ких частот, аноды первой и третьей диодно-резисторных цепей объединены и соединены с выходом элемента И, катоды первого и третьего дополнительных диодов объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, катод второго дополнительного диода подключен к выходу первого элемента НЕ, анод диода второй диодно-резисторной цепи подключен к выходу второго элемента НЕ, выход второго фильтра низких частот соединен с входом интегратора, выход которого соединен с инвертирующим входом устройства сравнени , выход которого соединен с первыми входами элементов И и ИЛИ, вторые входы которых соединены с генератором импульсов, выходы элементов И и ИЛИ подключены к входам соответственно второго и пер;вого элементов НЕ,:

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  автоматизации процессов контрол  и измерени  перемещени .

Цель изобретени  - повьшение точ ности -преобраз овани  перемещени  электродов малоемкостных датчиков в частоту.

На чертеже представлена блоксхема емкостно-электронного преобразовател  перемещени  в частоту.

Емкос но-электронный преобразователь перемещени  в частоту со держит генератор 1 импудьсов, элемент ИЛИ 2, элемент И 3, элементы Н 4, 5, первую диодно-резисторную цеп образованную диодом 6 и резистором 7, интегратор 8, вторую диодно-резисторную цепь, образованную диодом 9 и резистором 10, третью . диодно-резисторную цепь, образованную диодом 11 и резистором 12, первый дополнительный диод 13, первый фильтр 14 низких частот, второй дополнительный диод 15, компенсирую щий конденсатор 16, дополнительный резистор 17, второй фильтр 18 низких частот, устройство 19 сравнени  опорный конденсатор 20, третий дополнительный диод 21 и емкостный датчик 22.

Емкоетно-электронны преобразователь перемещени  в частоту работает следующим образом.

При включении источника питани  на выходе устройства 19 сравнени  устанавливаетс  напр жение, наприме положительное. За уровень напр жени  логического О в схеме прин то напр жение отрицательной пол рности , за уровень напр жени  логической 1 - напр жение положительной пол рности. Уровень логической 1 с выхода устройства 19 cjjjaBнени  поступает на вторые входы элемента ИЛИ 2 и эпемента И 3, на первые входы которых поступают двухпол рные импульсы напр жени  с выхода генератора 1 импульсов. При этом на выходе элемента ИЛИ 2 формируетс  уровень логической 1, на вькоде первого элемента НЕ 4 уровень логического О, на выходах элемента И 3 и второго элемента НЕ 5 - двухпол рные противофазные импульсы напр жени . Диоды 6 и 21 закрываютс  положительным уровнем напр жени  логической 1,

|поступающим с выхода элемента ИЛИ 2 диод 15 закрываетс  отрицательным уровнем напр жени  логического О с выхода первого элемента НЕ 4. На пластинах емкостного датчика 22 и опорного конденсатора 20 формируютс  импульсы положительной пол рности , на пластинах компенсирующего конденсатора 16 - импульсы отрицательной пол рности, причем длительность спада напр жени  на каждом конденсаторе определ етс  посто нной времени соответствующей

ему разр дной цепи.

При равенстве плеч мостовых схем

образованных диодно-резисторными цеп ми - резисторами 7, 10, 12, 17, и равенстве амплитуд импульсов положительной и отрицательной пол рности на выходах соответственно элемента И 3 и второго элемента НЕ на выходах первого 14 и второго 18 фильтров низких частот формируютс  напр жени  положительной пол рности , пропорциональные соответственно разности площадей экспоненциальной части спада импульсов тока в разр дных цеп х датчика 22 и компенсирующего конденсатора 16 и разности площадей экспоненциальной части спада импульсов тока в разр дных цеп х опорного конденсатора 20 и компенсирующего конденсатора 16.

Выходное напр жение второго фильтра 18 низких частот поступает на вход интегратора 8, и на его выходе формируетс  линейно-возрастающее напр жение.

Длительность импульса t, формир мого на выходе устройства 19 сравнени , определ етс  моментом переключени  устройства 19 сравнени , при котором уравниваютс  напр жени  на выходе фильтра 14 низкой частоты и интегратора 8,

С переключением устройства 19 сравнени  на его выходе устанавливаетс  отрицательный уровень напр жени  логического О, При этом на выходе элемента И 3 формируетс  уровень логического О, на выходе второго элемента НЕ 5 - уровень логической 1, а на выходах элемента ИЛИ 2 и первого элемента НЕ 4 двухпол рные противофазные импульсы напр жени . Диоды 6 и 11 закрываютс  отрицательным уровнем напр жени  логического О, поступаю3 1172017 щим с выхода элемента И 3, диод 9 положительным уровнем логической 1, поступающим с выхода второго эле-, мента НЕ 5. Далее процесс повтор етс , но при этом на пластинах емкостного датчика 22, компенсирующего 16 и опорного 20 конденсаторов формируютс  импульсы противоположной пол рности, а на выходах первого 14 и второго V8 фильтров низких частот - напр жени  отрицательной пол рности. При идентичных пара-метрах элементов схемы длительность паузы t выходных импульсов равна длительности импульсов t. Частота F выходных импульсов равна F - X (1) т 7Р- ч i Т т fc bj.. В выражении (1) частота выходных импульсов преобразовател  линейно зависит от переме.щени . При одинаковой диэлектрической проницаемости среды между пластинами емкостного датчика 22, компенсирующего 16 и опорного 20 конденсаторов частота выходных импульсов не зависит от диэлектрической проницаемости среды. С учетом того, что s где 5 выра 10 fS 2Q 25 -4;j- с S|, Sj - площади пластин конденсаторов 16 и 20; б го рассто ни  между пластинами конденсаторов 16 и 20, ение принимает вид , F -f- X и где А b|j«-I Sj d«. Т„| - посто нна  времени интегратора . Введение дополнительного канала преобразовани  параметров опорного конденсатора и соответствующей св зи между выходом дополнительного канала и входом интегратора обеспечивает формирование на входах устройствах сравнени  напр жений, имеющих идентичную зависимость от дестабилизирующих факторов, что повышает точность преобразовани .

Claims (1)

1. ЕМКОСТНО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий генератор импульсов, две диодно-резисторные цепи, к катодам диодов которых подключены одни электроды соответственно емкостного датчика и компенсирующего конденсатора, другие электроды которых подключены к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точное—' ти преобразования перемещения электродов малоемкостных датчиков в частоту, в него введены элемент И, элемент ИЛИ, два элемента НЕ, третья диодно-резисторная цепь, опорный конденсатор, два фильтра низких частот, устройство сравнения, интегратор, три дополнительных диода, дополнительный резистор, катод диода первой диодно-резисторной цепи соединен с анодом первого дополнительного диода, резистор первой диодно-резисторной цепи соединен с входом первого фильтра низких частот,, анод диода второй диодно-резисторной цепи соединен с катодом второго дополнительного диода, резистор второй диодно-резисторной цепи соединен с входом первого фильтра низких частот, один электрод компенсирующего конденсатора через дополнительный резистор подключен к входу второго фильтра низких частот, выход первого фильтра низких частот . соединен с неинвертирующим входом устройства сравнения, катод диода третьей диодно-резисторной цепи · соединен с одним из электродов опорного конденсатора и анодом третьего дополнительного диода, резистор третьей диодно-резисторной цепи соединен с входом второго фильтра низких частот, аноды первой и третьей диодно-резисторных цепей объединены и соединены с выходом элемента И, катоды первого и третьего дополнительных диодов объединены и подключены к выходу элемента ИЛИ, катод второго дополнительного диода подключен к выходу первого элемента НЕ, анод диода второй диодно-резисторной цепи подключен к выходу второго элемента НЕ, выход второго фильтра низких частот соединен с входом интегратора, выход которого соединен с инвертирующим входом устройства сравнения, выход которого соединен с первыми входами элементов И и ИЛИ, вторые входы которых соединены с генератором импульсов, выходы элементов И и ИЛИ подключены к входам соответственно второго и пер_;вого элементов НЕ.

   1 1172017 2