SU1552124A2 - Capacity meter for force-balance transducers of mechanical quantities - Google Patents

Capacity meter for force-balance transducers of mechanical quantities Download PDF

Info

Publication number
SU1552124A2
SU1552124A2 SU874310050A SU4310050A SU1552124A2 SU 1552124 A2 SU1552124 A2 SU 1552124A2 SU 874310050 A SU874310050 A SU 874310050A SU 4310050 A SU4310050 A SU 4310050A SU 1552124 A2 SU1552124 A2 SU 1552124A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
resistors
summing
capacitance
terminals
capacitors
Prior art date
Application number
SU874310050A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Павленко
Original Assignee
Московский Горный Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский Горный Институт filed Critical Московский Горный Институт
Priority to SU874310050A priority Critical patent/SU1552124A2/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1552124A2 publication Critical patent/SU1552124A2/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при измерении малых отклонений емкости от номинального значени  и емкостных индикаторах рассогласовани  компенсационных датчиков механических величин. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и увеличение чувствительности преобразовани , что достигаетс  путем исключени  на входах усилител  посто нного тока напр жений близких по величине к амплитуде генераторв пр моугольного напр жени  при равных значени х измер емых емкостей. Измеритель емкости содержит два неподвижных электрода 1 и 2, подвижный электрод 3, генератор пр моугольного напр жени  4, резисторы 5 и 6,диоды 7 - 10, конденсаторы 11 - 14, суммирующие резисторы 15 - 18, дифференциальный усилитель посто нного тока 19, общую шину 20. 2 ил.The invention relates to a measuring technique and can be used in measuring small deviations of a capacitance from a nominal value and capacitive indicators of the mismatch of compensation sensors of mechanical quantities. The aim of the invention is to increase the accuracy and increase the sensitivity of the conversion, which is achieved by eliminating the DC amplifier voltage voltages close to the amplitude of the rectangular voltage generator at equal values of the measured capacitances. The capacitance meter contains two stationary electrodes 1 and 2, movable electrode 3, square voltage generator 4, resistors 5 and 6, diodes 7-10, capacitors 11-14, summing resistors 15-18, DC differential amplifier 19, common bus 20. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике,  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. № 1196779 и может быть использовано При измерении малых отклонений емкости от номинального значени  в емкостных индикаторах рассогласовани  компенсационных датчиков механи- еских величин..The invention relates to the measurement technique, is an improvement of the invention according to the author. St. No. 1196779 and can be used when measuring small deviations of the capacitance from the nominal value in capacitive indicators of the mismatch of compensation sensors of mechanical quantities ..

Цель изобретени  - повышение точности и увеличение чувствительности преобразовани .The purpose of the invention is to improve the accuracy and increase the sensitivity of the conversion.

Изобретение решает задачу преобразовани  малых отклонений емкости от Номинальных значений в напр жение,, | На фиг.1 приведена принципиальна  электрическа  схема измерител  ем- ости дл  компенсационных датчиков механических величин; на фиг.2 -The invention solves the problem of converting small capacitance deviations from nominal values to voltage, | Figure 1 shows a circuit diagram of a capacitance meter for compensation sensors of mechanical quantities; figure 2 -

Графическа  зависимость нелинейности характеристики измерител  от соотношени  посто нной времени (или длительности импульсов) генератора и посто нной времени, образованнойGraphic dependence of the nonlinearity of the meter characteristics on the ratio of the time constant (or pulse duration) of the generator and the time constant formed

конденсаторами и резисторами двойного Т1-образного нелинейного четырехполюсника дл  диапазона изменени  емкости, равного 0,1 (10%) от первоначальной величины при изменении площади перекрыти  обкладок конденсаторов .capacitors and resistors of a double T1-shaped non-linear quadrupole for a capacitance range of 0.1 (10%) of the original value when the area of the capacitor plates overlaps.

Устройство содержит два неподвиж- ных электрода 1 и 2, подвижный электрод 3, генератор 4 двухпол ркого пр - гмоугольного напр жени  (ГПН), первый и второй резисторы 5 и 6, первый, второй, третий и четвертый диоды 7- 10, первый, второй, третий и четвертый конденсаторы 11-14, первый, вто-с рой, третий и четвертый суммирующие резисторы 15-18, дифференциальный усилитель 19 посто нного тока (УПТ), общую шину 20, причем выход генератора 4 двухпол рного пр моугольного напр жени  соединен с первыми выводами первого и второго резисторов 5 и 6, второй вывод первого резистора 5 соединен с анодом первого, катодом третьего диодов 7 и 9 и первым не- подвижным электродом 1, второй вывод второго резистора 6 соединен с анодом второго катодом четвертого диодов 8 и 10 и вторым неподвижным электродом 2, при этом подвижный электрод 3 соединен с общей шиной 20, катод первого диода 7 соединен с первыми вьюодами первого суммирующего резистора 15,и первого конденсатораThe device contains two stationary electrodes 1 and 2, a movable electrode 3, a generator 4 of double-pole pr - angular voltage (HPL), the first and second resistors 5 and 6, the first, second, third and fourth diodes 7-10, the first, the second, third, and fourth capacitors 11–14, the first, second, third, and fourth summing resistors 15–18, DC differential amplifier 19, common bus 20, with the output of a two-pole rectangular generator 4 connected to the first pins of the first and second resistors 5 and 6, the second pin of the first the resistor 5 is connected to the anode of the first, the cathode of the third diode 7 and 9 and the first fixed electrode 1, the second terminal of the second resistor 6 is connected to the anode of the second cathode of the fourth diode 8 and 10 and the second fixed electrode 2, while the movable electrode 3 is connected to the common bus 20, the cathode of the first diode 7 is connected to the first I of the first summing resistor 15, and the first capacitor

11, катод второго диода 8 соединен с первыми выводами второго суммирующего резистора 16 и второго конденсатора 12, анод третьего диода соединен с первыми выводами третьего суммирующего резистора 17 и третьего конденсатора 13, а анод четвертого диода соединен с первыми выводами четвертого суммирующего резистора 18 и четвертого конденсатора 14, вторые выводы первого и второго суммирующих резисторов 15 и 16 объединены и соединены с первым входом дифференциального усилител  посто нного тока, второй вход которого соединен с объединенными вторыми выводами второго и третьего суммирующих резисторов 16 и 17. В устройстве неподвижные электроды11, the cathode of the second diode 8 is connected to the first terminals of the second summing resistor 16 and the second capacitor 12, the anode of the third diode is connected to the first terminals of the third summing resistor 17 and the third capacitor 13, and the anode of the fourth diode is connected to the first terminals of the fourth summing resistor 18 and the fourth capacitor 14, the second terminals of the first and second summing resistors 15 and 16 are combined and connected to the first input of a differential dc amplifier, the second input of which is connected to the combined second and second and third terminals of summing resistors 16 and 17. In the device fixed electrodes

Iи 2 и подвижный электрод 3 образуют сравниваемые конденсаторы дифференциального емкостного индикатора рассогласовани , составл ющие двойной Т-образный нелинейный четырехполюсникII and 2 and the movable electrode 3 form the compared capacitors of the differential capacitive mismatch indicator, constituting a double T-shaped non-linear quadripole

Первый диод 7 и первый конденсаторThe first diode 7 and the first capacitor

IIобразуют первый пиковый детектор и соответственно вторые элементы 8 и 12 - второй, третьи элементы 9 и 13 - третий, а четвертые элементы 10 и 14 - четвертый пиковые детекторы, первый и четвертый суммирующие резисторы 15 и 18 образуют один сумматор,IIform the first peak detector and, accordingly, the second elements 8 and 12 - the second, the third elements 9 and 13 - the third, and the fourth elements 10 and 14 - the fourth peak detectors, the first and fourth summing resistors 15 and 18 form one adder,

а второй и третий суммирующие резисторы 16 и 17 - другой сумматор.and the second and third summing resistors 16 and 17 are another adder.

Измеритель емкости работает следующим образом.Capacity meter works as follows.

При поступлении двухпол рного напр жени  пр моугольной формы с генератора 4 на цепи, образованные резисторами 5 и 6 и конденсаторами с электродами 1-3, на неподвижных электродах 1 и 2 возникает переменное напр жение , форма которого образована отрезками экспонент, В точке 21 напр жение равно сумме напр жений на конденсаторах 11 и 14. Так как диоды 7 и 10, подключенные соответственно к резисторам 5 и 6, пропускают напр жение разной пол рности, то напр жение на сумматоре, образованном резисторами 15 и 18, в точке 21 равноUpon receipt of a two-pole rectangular voltage from generator 4 to circuits formed by resistors 5 and 6 and capacitors with electrodes 1-3, an alternating voltage occurs on stationary electrodes 1 and 2, the form of which is formed by segments of exponentials. At point 21, the voltage equal to the sum of the voltages on the capacitors 11 and 14. Since the diodes 7 and 10, connected respectively to the resistors 5 and 6, pass the voltage of different polarity, the voltage on the adder formed by the resistors 15 and 18, at point 21 is equal to

U Е , + Е iS-TSer+f)U E, + E iS-TSer + f)

(ABOUT

Напр жение на сумматоре, образованном резисторами 16 и 17, в точке 22 равноThe voltage on the adder formed by resistors 16 and 17 at point 22 is equal to

LV -(E ;tu-Rc,-+T)+(E -|ксг т )jLV - (E; tu-Rc, - + T) + (E - | xg t) j

(.)(.)

где Еwhere is e

R R

амплитуда выходного напр же ни  генератора 4 напр жени  пр моугольной формы сопротивление резисторов 5 и 6; / С,,С2- измер емые емкости -}the amplitude of the output voltage of the rectangular voltage generator 4 is the resistance of resistors 5 and 6; / С ,, С2- measurable capacities -}

tu - длительность импульса генератора 4.tu is the pulse duration of the generator 4.

Так как период генератора пр моугольного напр жени  на операционном усилителе равен Т 2,2(RC)f, где (RC)r - посто нна й времени врем зада- ющей цепи ГПИ, то длительность импульса tu Т l,l(RC)r. Таким образом , при С С Ј и U, U2 0 на входах дифференциального усилител  19 посто нного тока напр жени  будут равны нулю и на выходе дифференциального усилител  1 9 .посто нного тока напр жение равно нулю.Since the period of the rectangular voltage generator at the operational amplifier is T 2.2 (RC) f, where (RC) r is the constant time of the GUI master circuit, the pulse duration tu T l, l (RC) r . Thus, when С С Ј and U, U2 0, the inputs of the differential amplifier 19 of the direct current voltage will be equal to zero and the output of the differential amplifier 1 of the direct current voltage will be zero.

Поскольку при перемещении подвижного электрода 3 емкости измен ютс  в разные стороны, напр жени  на входах дифференциального усилител  19 посто нного тока подвергаютс  соответствующим изменени м и на выходе по вл етс  разностный сигналSince when moving the moving electrode 3, the capacitances change in different directions, the voltage at the inputs of the differential amplifier 19 of the direct current undergoes corresponding changes and a difference signal appears at the output

U - Uo 2(--U - Uo 2 (-

(1Т4 j.UHOr(1Т4 j.UHOr

е t«c.i4 +1e t "c.i4 +1

ь -,l -

ЧЧ«с)г 3 HH "c) g 3

е iRCiH + e iRCiH +

(3)(3)

где (RC,)4 и (RC2)4. - посто нные времени , образованные конденсаторами и резисторами двойного Т-образного нелинейного четырехполюсника0where (rc,) 4 and (rc2) 4. - time constants formed by capacitors and resistors of a double T-shaped non-linear quadrupole 0

Экспериментальное и теоретическое исследование описанной выгае схемы позвол ет вы вить возможность линеаризации статической характеристики схемы.Experimental and theoretical study of the described circuit of the circuit allows one to reveal the possibility of linearizing the static characteristic of the circuit.

Дл  получени  линейной зависимости выходного сигнала от изменени  емкостей необходимо выбирать определенные соотношени  между Посто нной времени генератора пр моугольного напр жени  и посто нной времени, образованной конденсаторами и резисторами двойного Т-образного нелинейного четырехполюсника (RC )r/(Re) . Эти соотношени  завиTo obtain a linear dependence of the output signal on capacitance change, it is necessary to choose certain ratios between the Rectangular voltage generator time constant and the time constant formed by capacitors and resistors of a double T-shaped non-linear quadrupole (RC) r / (Re). These relationships depend on

66

((

с т от способа изменени  емкости: или за счет изменени  зазоров между обкладками конденсаторов двойного Т-образного нелинейного четырехполюсника , или за счет изменени  площадей перекрыти  обкладок этих конденсаторов ,c from the method of changing the capacitance: either by changing the gaps between the plates of double T-shaped nonlinear quadrupole capacitors, or by changing the overlap areas of the plates of these capacitors

Дл  случа  изменени  зазоров между , обкладками конденсаторов посто нна  времени врем задающей цепи генератора пр моугольного напр жени  зависит от посто нной времени двойного Т-образного нелинейного четырех- полюсника следующим образомFor the case of changing the gaps between, the capacitor plates of the time constant, the time of the driving circuit of the rectangular voltage generator depends on the time constant of the double T-shaped non-linear four-pole device as follows

АBUT

(RC)r у-г (RC)4,(RC) r y-y (RC) 4,

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

где ,32 дл  диапазона изменени where, 32 for range

емкости, равного 0,2 первоначальной величины; ,35 дл  диапазона 0,5 от первоначальной величины; ,45 дл  диапазона, равного первоначальной величине емкости.capacity equal to 0.2 of the original value; , 35 for a range of 0.5 from the original value; , 45 for a range equal to the initial capacity value.

При изменении площади перекрыти  обкладок конденсаторов параметр А принимает следующие значени :When the area of the capacitor plates overlaps, the parameter A takes the following values:

,60 дл  диапазона изменени  емкости, равного 0,1 от первоначальной величины; ,58 дл  диапазона 0,2 от, 60 for a capacitance range of 0.1 of the original value; , 58 for a range of 0.2 from

первоначальной величины; ,55 дл  диапазона 0,33 отinitial value; 55 dl range 0.33 from

первоначальной величины; ,50 дл  диапазона 0,4 от первоначальной величины; ,44 дл  диапазона 0,5 от первоначальной величины. При отклонении от прин того оптимального соотношени  дл  данных диапазонов изменени  емкостей характеристика становитс  нелинейной.initial value; , 50 for a range of 0.4 of the original value; , 44 for a range of 0.5 from the original value. With a deviation from the accepted optimal ratio for these capacitance ranges, the characteristic becomes nonlinear.

Зависимость нелинейности дл  диапазона изменени  емкости равного 0,1 от первоначальной величины при изменении площади перекрыти  обкладок конденсатора приведена на фиг.2.The dependence of nonlinearity for the range of capacitance change equal to 0.1 of the initial value when changing the area of overlap of the capacitor plates is shown in Fig.2.

На фиг.2 крива  нелинейности монотонна , имеет один экстремум, и в точке оптимума нелинейность характеристики практически равна нулю.2, the nonlinearity curve is monotonous, has one extremum, and at the optimum point the nonlinearity of the characteristic is practically zero.

Характеристики дл  других диапазонов изменени  емкостей при изменени  площади и при изменении зазоров ежду обкладками конденсаторов имеют аналогичный вид.The characteristics for other ranges of capacitance changes with changes in area and with changes in gaps between the plates of capacitors have a similar appearance.

 /to

Фиг гFIG g

Claims (1)

Формула изобретения Измеритель емкости для компенсационных датчиков механических величин по авт.св. № 1196779, о т л и ч ающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения чувствительности, введены третий и четвертый диоды, третий и четвертый конденсаторы, первый, второй, третий и четвертый суммирующие резисторы, при этом катоды третьего и четвертого диодов соответственно соединены с анодами первого и второго диодов, катоды которых соединены соответственно с первыми выводами первого и второго суммирующих резисторов, анод третьего диода соединен с первьми выводами третьего суммирующего резистора и третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, а анод четвертого диода соединен с первьни выводами четвертого суммирующего резистора и четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, вторыё выводы первого и четвертого суммирующих резисторов объединены и соединены с первьм входом дифференциального усилителя постоянного тока, второй вход которого соединен с объединенными вторыми выводами второго й третьего суммирующих резисторов.Formula of the invention Capacitance meter for compensation sensors of mechanical quantities according to auth. No. 1196779, which involves the fact that, in order to increase accuracy and increase sensitivity, third and fourth diodes, third and fourth capacitors, first, second, third and fourth summing resistors are introduced, while the cathodes of the third and fourth diodes, respectively connected to the anodes of the first and second diodes, the cathodes of which are connected respectively to the first terminals of the first and second summing resistors, the anode of the third diode is connected to the first terminals of the third summing resistor and the third capacitor, the second terminal which is connected to the common bus, and the anode of the fourth diode is connected to the first terminals of the fourth summing resistor and fourth capacitor, the second terminal of which is connected to the common bus, the second conclusions of the first and fourth summing resistors are combined and connected to the first input of the differential DC amplifier, the second input of which connected to the combined second terminals of the second and third summing resistors.
SU874310050A 1987-09-28 1987-09-28 Capacity meter for force-balance transducers of mechanical quantities SU1552124A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874310050A SU1552124A2 (en) 1987-09-28 1987-09-28 Capacity meter for force-balance transducers of mechanical quantities

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874310050A SU1552124A2 (en) 1987-09-28 1987-09-28 Capacity meter for force-balance transducers of mechanical quantities

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1196779 Addition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1552124A2 true SU1552124A2 (en) 1990-03-23

Family

ID=21329267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874310050A SU1552124A2 (en) 1987-09-28 1987-09-28 Capacity meter for force-balance transducers of mechanical quantities

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1552124A2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1196779, кл. G 0.1 R 27/26, 1983. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4246497A (en) Phase measuring circuit
Mochizuki et al. An interface circuit for high-accuracy signal processing of differential-capacitance transducers
US4604584A (en) Switched capacitor precision difference amplifier
CN1140260A (en) Method and apparatus for measuring change in capacitance values in dual capacitors
US4165483A (en) Capacitive pick-off circuit
SU1552124A2 (en) Capacity meter for force-balance transducers of mechanical quantities
JPH0672901B2 (en) Capacitance-voltage conversion circuit
KR101074981B1 (en) Current-voltage conversion circuit
SU1767451A1 (en) Metering transducer with capacity sensor
JPS63133069A (en) Apparatus for measuring dc difference voltage
SU1196779A1 (en) Capacitance meter for compensation pickups of mechanical values
US7224193B2 (en) Current-voltage conversion circuit
JP2680807B2 (en) Amplifier circuit for diode detection output
JPS639167B2 (en)
SU1661675A1 (en) Constant voltage insulation resistance digital meter
RU2042929C1 (en) Capacitor-based level meter
SU756315A1 (en) Capacitive measuring device
SU1368810A1 (en) Low resistance meter
RU2037770C1 (en) Measuring converter of nonelectric values
RU2262078C2 (en) Method and device for neutralizing capacitance of coupling of differential shift transformer with inaccessible movable electrode
SU1138384A1 (en) Capacitance electronic motion-to-voltage transducer
JPH0338706Y2 (en)
SU1693365A1 (en) Strain gauge
SU1689764A1 (en) A light beam deviometer
SU575585A1 (en) Device for measuring switch-over charge of semiconductor diodes