SU1597781A1 - Преобразователь параметров параллельных RC-цепей в напр жение - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электроизмерений и может быть использовано в преобразовател х дл  емкостных датчиков. Цель изобретени  - расширение области применени . Преобразователь содержит генератор 1, исследуемую RC-цепь 2, разделительные конденсаторы 3 и 4, вспомогательный резистор 5, опорные конденсатор 6 и резистор 7, операционные усилители 8 и 9, амплитудный детектор 10, выпр митель 11. Использование в качестве опорного напр жени  меандра позвол ет измер ть активную составл ющую на переменном токе, что расшир ет область применени  преобразовател . 2 ил.

Description

mz.l

Изобретение относитс  к электроизмерени м и может быть использовано в преобразовател х дл  емкостных датчиков.

Цель изобретени  - расширение области применени  устройства за счет измерени  активной составл ющей на переменном

токе.

На фиг. 1 приведена функциональна  схеме преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит генератор 1 пр моугольного напр жени  (ППН), исследуемую / С-цепь 2, первый и второй разделительные конденсаторы 3 и 4, вспомогательный резистор 5, опорный конденсатор 6, опорный резистор 7, первый и второй операционные усилители (ОУ) 8 и 9, амплитудный детектор (АД) 10, выпр митель (В) 11, зажимы 12 и 13 дл  подключени  / С-цепи, первый из которых соединен с выходом генератора 1 пр моугольного напр жени , а второй зажим 13 соединен через первый и второй разделительные конденса- торы 3 и 4 соответственно с инвертирующими входами операционных усилителей 8 и 9 неинвертирующие входы которых подключены к общей шине. Опорные конденсатор 6 и резистор 7 подключены между выходными и инвертирующими входами операционных усилителей 8 и 9 соответственно. Вспомогательный резистор 5 подключен параллельно опорному конденсатору б, выходы операционных усилителей 8 и 9 подключены соответственно к входам амплитудного детектора 10 и выпр мител  11.

Преобразователь работает следующим

образом.

Б св зи с тем, что потенциалы суммирующих точек ОУЗ и 9 равны нулю, а емкости разделительных конденсаторов 3 и 4, значительно больще С,, то при поступлении на измер емую R,C,-u.enb опорного пр моугольного напр жени  периодом 2То, скважностью 2 и амплитудой ±2 Ео, через нее течет ток, определ емый значени ми С и RX- Этот ток расщепл етс  на два равных тока, протекающих через разделительные конденсаторы 3 и 4 к ОУ 8 и 9.

При этом, напр жение на выходе ОУ 8 будет в комплексной форме описыватьс  выражением

U,(P)|-° -Jui«(P),

где Zo(P) -комплексное сопротивление цепи обратной св зи ОУ 8, определ емое конденсатором С и сопротивлением Rg; Z(P) - комплексное сопротивление измер емой цепи CjcRx , (Р) - опорное напр жение ГПН. Переход  от величины Z к величинам С, RX и Со, Re, это выражение можно переписать в виде

,, m rR8(CxR.P+l) Е

и-«,(р)± - с7к7Р +ТГр- Сх Р+4 -I- -V- . --

Со P+f Р 1в

-Ц- ()

Со P4-J- ,Р(Р+)

где 1х - посто нна  времени TO - посто нна  времени ReCo. Переход  от комплексной плоскости к действительной, выражение (1) можно пре- образовать в следующий вид

и.ь,м (1 -е- / .)

±С.Е(е- Ао+ Т. е- /) 20СоТх Гх

Схг

(1-е- / ).

(2)

Из выражени  (2) видно, что максимальное значение напр жени  на выходе ОУ 8

(фиг. 2) принимает в момент времени .

При этом максимальное значение напр жег

ни  . Напр жение выхода

Со

ОУ 8 подаетс  на вход АД 10, в результате чего на его выходе по вл етс  напр жение со значением

и. Ео. Со

(3)

35 Одновременно под воздействием входного напр жени  на .выходе ОУ 9 возникает напр жение

Ue«.(Eo-fRoC.-°).(4)

40

dEo

Составл юща  выражени  (4) RoCxпредставл ет собой функцию амплитудой Но и площадью, близкой к нулю, поэтому вы- 45 ражение (4) можно переписать в следующем виде

,,, Rop GX р

Uin«2 ± д-Ьо р Е.О.

(5)

Напр жение с выхода ОУ 9 поступает 50 на выпр митель 11, в результате чего на его выходе по вл етс  посто нное напр жение со значением

UR ЕС. GO

(6)

55 Из формулы (2) и (5) видно, что напр жени  на выходах ОУ 8 и 9 завис т только от реактивной и активной составл ющей соответственно.

Использование двух каналов измерени  позвол ет сохранить высокую чувствительность и возможность раздельного выбора пределов по .активной и реактивной составл ющим путем изменени  значений опорных элементов Ro и Со, а использование в качестве опорного напр жени  меандра, позвол ет измер ть активную составл ющую на переменном токе, что расшир ет функциональные возможности преобразовател , так как предлагаемый преобразователь может использоватьс  не только дл  измерени  параметров параллельных RC-цепей электронного оборудовани , но может работать с различны-ми видами емкостных датчиков, использоватьс  дл  измерени  параметров конденсаторов и т. д.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь параметров параллельных RC-цепей в напр жение, содержащий генератор пр моугольного напр жени , два операционных усилител , амплитудный детектор , зажимы дл  подключени  RC-цепи, разделительный и опорный конденсаторы, опорный резистор, один из выводов которого подключен к выходу второго операцион

   ного усилител , при этом инвертирующий вход первого операционного усилител  соединен через разделительный конденсатор с вторым зажимом дл  подключени  RC-цепи,

   выход первого операционного усилител  соединен с входом амплитудного детектора и одним из выводов опорного конденсатора, неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей щи ной, отличающийс  тем, что, с целью расширени  o6j ласти применени , в него введены второй разделительный конденсатор, вспомогательный резистор и выпр митель, вход которого подключен к выходу второго опера цион- ного усилител , второй разделительный конденсатор одним из выводов соединен с вторым зажимом дл  подключени  RC-цепи, а вторым выводом соединен с инвертирующим входом второго операционного усилител  и вторым выводом опорного резистора, вспомогательный резистор подключен параллельно с опорным конденсатором, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу первого операционного усилител , выход генератора пр моугольного напр жени  подключен к первому зажиму дл  подключени  RC-цепи.

   г.

   J

   вь. л.

   ОУгЗ О

   -и и

   вь/х

   ВП Q

   Редактор Н. Я пол а Заказ 3052

   Составитель С. Петро

   Техред А. КравчукКорректор М. Шароши

   Тираж 558Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при I МП и(Д.1

   113035, Москва. Ж-35, Раушска  наб., д. 4;о Производственно-издательский комбинат «Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина. 1(11

   Фиг. 2

   Составитель С. Петро

   Техред А. КравчукКорректор М. Шароши

   Тираж 558Подписное