SU1594450A1 - Capacitor parameters-to-voltage converter - Google Patents

Capacitor parameters-to-voltage converter Download PDF

Info

Publication number
SU1594450A1
SU1594450A1 SU884409243A SU4409243A SU1594450A1 SU 1594450 A1 SU1594450 A1 SU 1594450A1 SU 884409243 A SU884409243 A SU 884409243A SU 4409243 A SU4409243 A SU 4409243A SU 1594450 A1 SU1594450 A1 SU 1594450A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
operational amplifier
voltage
capacitor
Prior art date
Application number
SU884409243A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Германович Мезрин
Валерий Григорьевич Мелентьев
Анатолий Степанович Патрикеев
Арсен Арсеньевич Рябуха
Анатолий Александрович Старков
Original Assignee
Пермский политехнический 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 Пермский политехнический институт filed Critical Пермский политехнический институт
Priority to SU884409243A priority Critical patent/SU1594450A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1594450A1 publication Critical patent/SU1594450A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  сн ти  параметров емкостного датчика при диэлькометрическом методе контрол  параметров материалов. Цель изобретени  - увеличение быстродействи . Преобразователь параметров конденсатора в напр жение содержит генератор 1, операционный усилитель 2, делитель напр жени  3, блок вычитани  4 и фазовый детектор 5. Введение в преобразователь регул тора 6 и сдвоенного переменного сопротивлени  7 позвол ет автоматизировать процесс преобразовани  и одновременного измерени  напр жений, пропорциональных емкости C X и активной проводимости G X. 2 ил.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure the parameters of a capacitive sensor with a dielectric method for monitoring the parameters of materials. The purpose of the invention is to increase speed. The capacitor voltage to voltage converter contains a generator 1, an operational amplifier 2, a voltage divider 3, a subtraction unit 4 and a phase detector 5. Introduction to the converter of a regulator 6 and a dual variable resistance 7 automates the process of converting and simultaneously measuring voltages proportional to capacitance CX and active conductivity G X. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  измерени  параметров конденсаторов , имеющих диэлектрические потери , например емкостных датчиков,, используемых при диэлькометрическом методе контрол  качества материалов,The invention relates to electrical measuring equipment and is intended to measure the parameters of capacitors having dielectric losses, for example, capacitive sensors used in the dielectric method of controlling the quality of materials

Пель изобретени  - увеличение быстродействи ,Pel invention - increase speed,

На фиг.1 представлена функциональна  схема преобразовател ; на фиг„2 - функциональна  схема регул тора и управл емого сопротивлени .Figure 1 presents the functional diagram of the Converter; fig 2 is a functional diagram of the regulator and controlled resistance.

Преобразователь параметров конденсатора в напр жение содержит генератор 1, первый операционный усилит«У1Ь 2, делитель 3 напр жени , блок 4 вычитани , фазовь5й детектор 5, регул тор 6, сдвоенное переменное сопротивление 7, второй операционный усилитель 8.The capacitor voltage to voltage converter contains a generator 1, a first operational amplifier, U1b 2, a voltage divider 3, a subtraction unit 4, a phase detector 5, a regulator 6, a dual variable resistance 7, a second operational amplifier 8.

Преобразователь работает следук::- щим образом.The converter works in the following manner: -.

Выходные напр жени  генератора 1 О и блока 4 вычитани  U св заны между собой зависимостьюThe output voltages of the generator 1 O and the subtraction unit 4 U are interconnected by the dependence

,и, (1 -f -1-°- )-и,, and, (1-f -1- ° -) -and

. , .|.- . ,. | .-

и Б .li. к7 Т( and B. .li. K7 T (

jarcig-cJ RxC-xjarcig-cJ RxC-x

е e

j av- cf wR c7  j av- cf wR c7

JifiCi.Jifici

RjRj

x x

l+jwRjfCl + jwRjfC

RX Rx

.jarci u)RxCx.jarci u) RxCx

{{

5five

00

5five

00

5five

Если угол сдвига фаз между напр жени ми на входах фазового детектора отличен от нул , на его выходе по вл етс  напр жение, величина которого зависит от величины и знака угла рассогласовани . Это напр жение , пропорциональное рассогласованию , отбрасываетс  регул тором, на выходе которого по вл етс  управл ющее воздействие, которое измен ет сопротивление резистора R до тех пор 5 пока не вьшолнитс  условиеIf the phase shift angle between the voltages at the inputs of the phase detector is different from zero, a voltage appears at its output, the value of which depends on the magnitude and sign of the error angle. This voltage, proportional to the error, is rejected by the regulator, at the output of which a control action appears that changes the resistance of the resistor R until 5

RO 0  RO 0

Управл ющее воздействие на К и RControl effect on K and R

/} ре гул тором вырабатываетс  следуюпщм образом. При.включении устройства напр жение на выходе регул тор а и 0, R затемнен. При полностью /} the controller is generated in the following way. When the device is turned on, the output voltage of the regulator is a and 0, R is darkened. At full

и fi.and fi.

затемненном резисторе R опережает U, , так как R Сд , следовательно, arctgW R {, CQ arctf wRjfC. Пусть при этом напр жение на выходе фазового детектора 5 имеет знак плюс. Тогда на выходе регул тора по витс  напр жение, измен ющеес  по законуthe darkened resistor R is ahead of U,, since R Cd, therefore, arctgW R {, CQ arctf wRjfC. Let the voltage at the output of the phase detector 5 have a plus sign. Then at the output of the regulator for the Vits voltage varying according to the law

С - емкость образцового конденсатора;С - capacitance of an exemplary capacitor;

Р j - соответственно емкость и сопротивление потерь измер емого конденсатора делител  3 напр жени ;P j are the capacitance and loss resistance of the measured capacitor of the voltage divider 3, respectively;

R - сопротивлени  функционапьоR - functional resistance

но св занных резисторов сдвоенного переменного сопротивлени  7; и. - входное напр жение блока 4,but coupled resistors of dual variable resistance 7; and. - input voltage of block 4,

° . lj.° lj.

1one

RO- еRO- e

I+JWR;C,I + JWR; C,

) RJ .с,,) RJ. S ,,

jwCejwCe

|. I+CU(|. I + CU (

4040

и RCand RC

j U dt.j u dt.

5five

00

5five

Напр жение это будет нарастать, световой поток оптрона также нарастает , сопротивление уменьшаетс , напр жение на входе регул тора уменьшаетс  с уменьшением разбаланса фаз. Это будет происходить до тех пор, пока не выполнитс  условие ,|,C;f.This voltage will increase, the light output of the optocoupler also increases, the resistance decreases, and the voltage at the regulator input decreases with decreasing phase unbalance. This will occur until the condition, |, C; f.

При этом напр жение на входе регул тора и О, а напр жение на его выходе II (t,) - - J U dt (где tjмомент синфазности) отлично от нул  (за счет напр жени , до которого зар дилась емкость С). При изменении RJJ или Сд, например при увеличении, разность фаз , arctg, К(, arctg . При этом на выходе фазового детектора 5 по вл етс  напр жениеIn this case, the voltage at the input of the regulator and O, and the voltage at its output II (t,) - - J U dt (where tj is the phase phase) is different from zero (due to the voltage up to which the capacity C was charged). When RJJ or Sd changes, for example when increasing, the phase difference, arctg, K (, arctg. At the same time, the output of the phase detector 5 appears

иand

трицательной пол рности U , а на ыходе регул тора напр жение U изен етс  по законуtricate polarity U, and at the output of the regulator, the voltage U is changed according to the law

1 one

и (t)u (t,) J и dt,and (t) u (t,) J and dt,

оabout

т.е. будет уменьшатьс  по модулю, что приведет к уменьшению светового отока оптрона и увеличению R. Про- есс будет продолжатьс  до тех пор, пока не выполнитс  условие , при котором , а и отрицательно и отлично от нул . Положительной пол рности напр жение u в схеме по витьс  не может, поскольку при уменьшении U по модулю и соот- ветствуюп;ему ему изменении светового потока оптрона всегда найдетс  отрицательной пол рности и соответствующее ему сопротивление резистора R, при котором RpCg RyCx.those. will decrease in magnitude, which will lead to a decrease in the light output of the optocoupler and an increase in R. The process will continue until the condition is met, which is both negative and non-zero. A positive polarity voltage u cannot appear in the circuit, since as u decreases in modulus and corresponds to it, the change in the light flux of the optocoupler always finds negative polarity and the corresponding resistance of the resistor R at which RpCg RyCx.

Таким образом, пол рность выход- ного напр жени  регул тора в процессе работы не измен етс . При этом угол сдвига фаз между напр жени ми на входах фазового детектора становитс  равным нулю. Таким образом, фаза напр жени  на выходе блока вычитани  поддерживаетс  регул тором за счет изменени  сопротивлени  резистора .RO равной фазе напр жени  генератора . Напр жение на выходе блока 4 вычитани  при этом равноThus, the polarity of the output voltage of the regulator does not change during operation. In this case, the phase shift angle between the voltages at the inputs of the phase detector becomes zero. Thus, the voltage phase at the output of the subtraction unit is maintained by the controller by changing the resistance of the .RO resistor to the generator voltage phase. The voltage at the output of block 4 subtraction is equal to

т т т т Чt t t t H

3 и, -R;3 and -R;

или, учитыва , что в случае синфаз- ности напр жений U и Uor, taking into account that, in the case of the synphase of the voltages U and U

RORO

СхCx

с7  c7

получаем дл  модулей напр женийwe get for voltage modules

П - У1 г К Г 3 с„ X П - У1 г К Г 3 с „X

где К, -р- величина посто нна , ° значение которойwhere K, p is a constant value, ° the value of which

известно заранее. Iknown in advance. I

Таким образом, напр жение на выходе блока вычитани  пропорционально измер емой емкости.Thus, the voltage at the output of the subtraction unit is proportional to the measured capacitance.

Напр жение 1Ь на выходе второго операционного усилител  8 св зано С напр жением U, следуюпсим образом:Voltage 1b at the output of the second opamp 8 is connected With voltage U, as follows:

Т7 -5°« - TI °T7 -5 ° "- TI °

УЗ п - I , R.UZ p - I, R.

RR

осwasp

т t

Учитыва , что у сдвоенного переменного резистора сопротивлени  R и R измен ютс  синхронно, т.е.Bearing in mind that in a dual variable resistor, the resistances R and R change synchronously, i.e.

RiRi

Г) IID) ii

К const. To const.

дл  и получимdl and get

10ten

U,U,K,R,, --- ,U, U, K, R ,, ---,

1515

2020

2525

где G --- - активна  проводимостьwhere G --- is active conductivity

конденсатора; a capacitor;

.2Rg. - величина посто нна  и известна  заранее..2Rg. - the value is constant and known in advance.

Таким образом, напр жение на выходе второго операционного усилител  пропорционально активной проводимости конденсатора.Thus, the voltage at the output of the second opamp is proportional to the active conductivity of the capacitor.

Положительный эффект заключаетс  в значительном уменьшении времени преобразовани  за счет автоматизации щэоцесса и одновременного получени  информации о величине параметров конденсатора С. и G.The positive effect is to significantly reduce the conversion time by automating the process and simultaneously obtaining information about the value of the parameters of the capacitor S. and G.

Фор м ула изобретени Formula of invention

Преобразователь параметров конденсатора в напр жение, содержащий гене- ратор, первый операционный усилитель , блок вычитани , фазовый детек- ,тор, причем выход генератора соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилител , первым вхо- дом фазового детектора и первым входом блока вычитани , второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен со сред- ней точкой делител  напр жени , подключенного к выходу первого операционного усилител  и состо п1его из образцового конденсатора и клеммы дл  подключени  измер емого конден- сатора, втора  клемма дл  подключени  измер емого конденсатора соединена с нулевой шиной, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  быстродействи , в него введены регул тор, сдвоенное переменное сопротивление , второй операционный усилитель и резистор обратной св зи, включенный между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилител , неинвертиру1ош 1й вход которого подключен к общей шине, первый резистор сдвоенного переменного сопротивлени  включен параллельно образцовому конденсатору, второй резисторA converter of capacitor parameters to voltage containing a generator, a first operational amplifier, a subtraction unit, a phase detector, and a generator output connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, the first input of the phase reading unit, the second input which is connected to the output of the first operational amplifier, the inverting input of which is connected to the middle point of the voltage divider connected to the output of the first operational amplifier and consists of capacitor and terminals for connecting the measured capacitor, the second terminal for connecting the measured capacitor is connected to the zero bus, characterized in that, in order to increase speed, a regulator, a dual variable resistance, a second operational amplifier and a reverse resistor connection, connected between the output and the inverting input of the second operational amplifier, non-inverted; 1st input of which is connected to the common bus, the first dual variable resistance resistor is connected to the parallel no exemplary capacitor, the second resistor

сдвоенного переменного сопротивлени  включен между выходом блока вычитани  и инвертирующим входом второго операционного усилител , управл ющий вход сдвоенного переменного сопротивлени  соединен с выходом регул тора, входa dual variable resistance is connected between the output of the subtraction unit and the inverting input of the second operational amplifier; the control input of the dual variable resistance is connected to the output of the regulator, the input

которого соединен с выходом фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом блока вычитани  и  вл етс  первым выходом устройства, выход второго операционнаго усилител   вл етс  вторым выходом устройства.which is connected to the output of the phase detector, the second input of which is connected to the output of the subtractor and is the first output of the device, the output of the second operational amplifier is the second output of the device.

Claims (1)

Формула из обре тенияClaim Преобразователь параметров конденсатора в напряжение, содержащий генеЗС ратор, первый операционный усилитель, блок вычитания, фазовый детектор, причем выход генератора соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, первым вхо35 дом фазового детектора и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен со сред40 ней точкой делителя напряжения, подключенного к выходу первого операционного усилителя и состоящего из образцового конденсатора и клеммы для подключения измеряемого конден45 сатора, вторая клемма для подключения измеряемого конденсатора соединена с нулевой шиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введеныA converter of capacitor parameters into a voltage containing a generator, a first operational amplifier, a subtraction unit, a phase detector, the generator output being connected to the noninverting input of the first operational amplifier, the first input of the phase detector and the first input of the subtracting unit, the second input of which is connected to the output of the first operational an amplifier, the inverting input of which is connected to the midpoint of a voltage divider connected to the output of the first operational amplifier and consisting of an exemplary the capacitor and terminals for connecting the measured capacitor, the second terminal for connecting the measured capacitor is connected to the zero bus, characterized in that, in order to increase the speed, 50 регулятор, сдвоенное переменное сопротивление, второй операционный усилитель и резистор обратной связи, включенный между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый резистор сдвоенного переменного сопротивления включен параллельно образцовому конденсатору, второй резистор50 regulator, dual variable resistance, second operational amplifier and feedback resistor connected between the output and the inverting input of the second operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the common bus, the first dual variable resistance resistor is connected parallel to the reference capacitor, the second resistor 15944501594450 сдвоенного переменного сопротивления включен между выходом блока вычитания и инвертирующим входом второго операционного усилителя,, управляющий вход сдвоенного переменного сопротивления соединен с выходом регулятора, входdual variable resistance is connected between the output of the subtraction unit and the inverting input of the second operational amplifier, the control input of the dual variable resistance is connected to the output of the regulator, the input которого соединен с выходом фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания иwhich is connected to the output of the phase detector, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit and 5 является первым выходом устройства, выход второго операционного усилителя является вторым выходом устройства5 is the first output of the device, the output of the second operational amplifier is the second output of the device
SU884409243A 1988-04-12 1988-04-12 Capacitor parameters-to-voltage converter SU1594450A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884409243A SU1594450A1 (en) 1988-04-12 1988-04-12 Capacitor parameters-to-voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884409243A SU1594450A1 (en) 1988-04-12 1988-04-12 Capacitor parameters-to-voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1594450A1 true SU1594450A1 (en) 1990-09-23

Family

ID=21368320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884409243A SU1594450A1 (en) 1988-04-12 1988-04-12 Capacitor parameters-to-voltage converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1594450A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1242850, кл. G 01 R 27/26, 1985. ,Авторское свидетельство СССР V 124.6021, кл. G 01 R 27/26, 1985. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2162534C (en) Arrangement for the linearization and temperature compensation of sensor signals
US4816745A (en) Method and arrangement for measuring the resistance ratio in a resistance half-bridge
EP0105120B1 (en) Method and apparatus for measuring signals from differential sensors
CA2046269C (en) Arrangement for processing sensor signals
SU1594450A1 (en) Capacitor parameters-to-voltage converter
KR830009480A (en) Reactance measurement circuit
US3766469A (en) Capacitance and loss tangent measuring apparatus
US4793187A (en) Circuit arrangement for the compensation of temperature-dependent and temperature-independent drift and for the compensation of the sensitivity of a capacitive sensor
CN110132320B (en) Method for monitoring capacitance change of capacitive sensor
CN113785300A (en) Fingerprint identification detection circuit, control method thereof and fingerprint identification control chip
JPH06222032A (en) Capacitive alcohol concentration measuring equipment
SU1267290A1 (en) Converter of parameters of conductivity transducer
SU1104440A1 (en) Method and device for measuring resistance
SU949539A1 (en) Conductometric pickup resistance meter
SU1762211A1 (en) Device for determination of components of dielectric permittivity
SU1272276A1 (en) Meter of parameters of complex impedance
RU2168729C1 (en) Capacitive converter
RU1803884C (en) Capacitor three-component equivalent circuit capacitance-voltage converter
SU1174748A1 (en) Device for measuring small slope
RU1827647C (en) Pickup capacitance to frequency converter
SU1040430A1 (en) Measuring converter for capacitive pickup
SU1054795A1 (en) Converter of resistance of conductivity transducer to voltage
RU2037770C1 (en) Measuring converter of nonelectric values
SU1323985A1 (en) Digital meter of four-pole network gain factor
SU1023252A1 (en) Device for automatic measuring of insulation resistance in electric networks having static converters