SU1599807A1 - Устройство дл измерени относительного отклонени емкости конденсаторов от номинального значени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  автоматизации процессов разбраковки конденсаторов по допусковым группам. Цель изобретени  - повышение точности измерений путем измерени  относительного отклонени  емкости конденсатора от номинального значени  с учетом диэлектрических потерь измер емой емкости и вне зависимости от значений частот сигналов источников переменного напр жени . Устройство содержит два источника 1 и 2 переменного напр жени , два управл емых ключа 3 и 4, эталонный конденсатор 5, измер емый конденсатор 6, резистор 9, блок 10 управлени , два преобразовател  11 и 12 напр жение - код, вычислительный блок 13. 3 ил.

Description

(Л

с

fu.f

ел

х со

эо

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  автоматиз ации процессов разбраковки конденсаторов по допусковым группам.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений путем измерени  относительного отклонени  емкости конденсатора от номинального значени  с учетом диэлектрических потерь измер емой емкости и вне зависимости от значений частот сигналов источников переменного напр жени .

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема блока управлени ; на фиг. 3 - схемы преобразователей напр жение - код.

Устройство (фиг.1) содержит два источника 1 и 2 переменного напр жени , два управл емых ключа 3 и 4, эталонньш конденсатор 5 (емкость С, сопротивление R), измер емый конденсатор б (емкость С;с, сопротивление R), клеммы 7 и 8 дл  подсоединени  измер емого конденсатора 6,резистор 9 (сопротивление R,), блок 10 управлени , два преобразовател  1I и 12 напр жение - код и вычислительный блок 13.

Источники 1 и 2 переменного напр жени , попеременно через первый ключ 3 и второй ключ А соединены с эталонным конденсатором 5 или измер е-- мым конденсатором б, подключаемым к клеммам 7 и 8, которые через резистор 9 соединены с обшей шиной и вторым преобразователем 12 напр жение - код, разр дные выходы кода которого соединены с второй шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовности данных - с вторым входом разрешени  записи вычислительного блока 13. Средн   точка между ключами 3 и 4 соединена с первым преобразователем И напр жение - код, разр дйые выходы кода которого соединены с первой шиной данных вычислительного блока 13, а второй выход готовности данных - с первым входом разрешени  записи вычислительного блока 13. Выход Конец записи вычислительного блока 13 соединен с входом блока 10 управлени , первый выход которого- соединен с управл ющим входом первого управл емого ключа 3,второй выход - с управл ющим входом второго управл емого ключа 4, третий выход - с входом начала преобразовани  перво

5

0

5

0

5

0

5

0

5

го преобразовател  11, напр жение - код, а четвертый выход - с входом начала преобразовани  второго преобразовател  12 напр жение - код.

Блок 10 управлени  ((Ьиг.2) содержит два ключа 14 и 15, два двоичных счетчика 16 и 17, два триггера 18 и 19 и два элемента 20 и 21 задержки . Вычислительный блок.13 через ключ 14 соединен с первым двоичным счетчиком 16 и первым входом первого триггера 18, выход которого соединен с управл ющим входом ключа 3 и через элементы 20 и 21 аадержки с преобразовател ми 11 и 12 напр жение - код. Средн   точка между первым двоичным счетчиком 16 и первым триггером 18 соединена с входом второго двоичного счетчика 17,выход которого соединен с вторым входом первого триггера 18 и первым входом второго триггера 19, выход которого соединен с управл ющим входом ключа 4. Второй вход второго триггера 19 соединен с обшей шиной. Через ключ 15 на второй вход первого триггера

18и на первый вход второго триггера

19подаетс  положительное напр жение .

Преобразователи 11 и 12 напр жение - код (фиг.3,а,б) аналогичны и содержат амплитудные детекторы 22 и 23 и Функционально-законченные ана- лого-циЛровые преобразователи 24 и 25, в .ix имеютс  клеммы выхода 10-разр дного цифрового кода,Готовность данных, Начало преобразовани , а также питани  и аналогового входа.

Устройство работает следующим образом .

По сигналу Пуск блока 10 управлени  ключ 3 подключает к измерительной цепи источник 1 переменного напр жени  с частотой сигнала uj. , а ключ 4 - эталонный конденсатор 5.По сигналу блока 10 управлени  первьй преобразователь 1I преобразует в код амплитуду напр жени  UQ, на входе эталонного конденсатора 5,значение которой заноситс  в пам ть вычислительного блока 13. Сигнал об окончании записи с вычислительного блока 13 поступает в блок 10 управлени . С задержкой по времени по сравнению с сигналом блока 10 управлени , поступающим на первый преобразователь 11, с блока 1 О управлени 

подаетс  сигнал на цторой преобразователь 12, который преобразует в ко амплитуду напр жени  U, на выходе эталонного конденсатора 5,значение которо-й заноситс  в пам ть вычислительного блока 13. По окончании запси сигнала в пам ть i-a блок 10 упралени  с вычислительного блока 13 поступает второй сигнал, от которог в блоке 10 вырабатываетс  сигнал, подключающий через ключ 3 к измерительной цепи источник 2 переменного напр жени  с частотой сигнала .По аналогичной схеме последовательно во времени с блока 10 управлени  поступают сигналы на преобразовател 11 и 12, которые преобразуют амплитуды напр жений и„ и и„, на входе и выходе эталошгаго конденсатора 5, значени  которых занос тс  в пам ть вычислительного блока 13. После последовательной передачи двух сигналов окончани  записи в пам ть с вычислительного блока 13 в блок 10 управлени  (по счету двух сигналов от записи результатов измерени  на частоте О), и двух сигналов на частоте

О),, а всего четырех сигналов), где вырабатываютс  сигналы, которые под- , ключают через ключ 3 к цепи источник 1 переменного напр жени  с частотой сигнала со, , а также через ключ 4 - измер емый конденсатор 6, аналогично преобразуютс  в коды и занос тс  в пам ть вычислительного блока 13 послдовательно значени  U,, и U., агтли- туд напр жений на входе и выходе измер емого конденсатора 6 соответственно .

После поступлени  двух последовательных сигналов окончани  записи в пам ть с вычислительного блока 13 в блок 10 управлени  в нем вырабатываетс  управл ющий сигнал на ключ 3, который подключает к цепи источник 2 переменного напр жени  с частотой сигнала Аналогично преобразуют- .с  и занос тс  в пам ть вычислительного блока 13 последовательно во врег мени значени  U Q -Ч г амплитуд напр жений на входе и выходе измер емого конденсатора 6 соответственно. По заверщении второго цикла двухтактных измерений на вход блока 10 управлени  последовательно поступают два сигнала об окончании записи, которые по аналогичной схеме повтор ют измерени  (U, и U,; U р и

99807

и

П

и и

6

и

Н7 i ort И л,; о г и U,,j) до

осуществлени  в блоке 10 управлени  команды Останов. В вычислительном блоке получают относительное отклонение емкости измер емого конденсатора 6 от номинального значени  по алгоритму

10

:fC

где К

Ht

t5

20

х

и ОК2

ношени  амплитуд напр жений при измерении емкости эталонного конденсатора на двух частотах W, и to.;

К

X 1

25

л

и Ох -2

иГГ

30

4С

отношени  амплитуд напр жений при измерении емкости измер емого конденсатора на тех же частотах соответственно, При включении ключа 15 подаетс  положительное напр жение на входы триггеров 18 и 19, которые через ключ 3 подключают источник 1 переменного напр жени  к цепи, через ключ 4 - эталонньш конденсатор 5, а че- 3 рез элементы 20 и 21 задержки последовательно во времени запускают преобразовани  сигналов в преобразова-. тал х Пи 12 соответственно.

На вход блока 10 управлени  поступает первый сигнал об окончании запи-. си в пам ть вычислительного блока 13 значени  амплитуды напр жени  и 4„, на входе эталонного конденсатора 6, а затем второй сигнал об окончании записи и „, на выходе эталонного конденсатора 6, от которого срабатывает первый триггер 18 и подключает ключом 3 источник 2 переменного напр жени  к цепи, а также запуска- 0 ет преобразовани  сигналов в преобразовател х 11 и 12. На вход блока 10 управлени  поступает третий сигнал об окончании записи , а за- тем четвертый сигнал об окончании 5 записи Uj, в результате срабатывает первый двоичный счетчик 16, а затем вторрй двоичный счетчик 1/,вследствие чего срабатывают триггер 18, который подключает к цепи источник

1599807

I напр жени , и триггер 19,который подключает через ключ 4 измер емый конденсатор 6, и аналогичным образом осуществл етс  второй цикл двухтактных измерений амплитуд напр жений 0X1 ох2 j4. О окончании которых осуществл етс  вычисле- ние значени  относительного отклонени  емкости измер емого конденсатора 6 от эталонного конденсатора З.Двух- цикловые измерени  повтор ютс  до тех пор, пока ключом lA це будет остановлена работа блока 10 управлени 

При поступлении сигнала с блока 10 управлени  на АЦП 24 и 25 осущест вл етс  преобразование аналогового сигнала в код и после передачи сигнала Готонноеть данных на вход разрешени  записи производитс  запись информативного сигнала в пам ть вычислительного блока.

При измерении эквивалентна  схема конденсатора рассматриваетс  в виде последовательного соединени  сопро- тивлени  ttOTepb Ry и емкости С,

Комплексное напр жение в изм:лри- тельной цепи (фиг.)

о u.. (.

(О

где и о и и комплексные напр жени  на входе и выходе измер емого конденсатора.

Преобразу  (1), получим комплекс- ное сопроти}аление цепи

Uo вь/х

1

( о 2)

Модули комплексных напр жений на 40 входе и выходе цепи - наблюдаемые амплитуды напр жении соответственно. Тогда квадрат модул  (2)

7

-цТ- RO (RX + RO) + -ТТр, (3) 45 вык л

где и, и - наблюдаемые амплитуды на входе и выходе измер емого конденсатора . . 50 Условно обозначим отношение пмплитуд через К:

К.

( 4)

(4)

(RX + RO) -

8

При измерени х на двух частотах входного сигнала w, и и; получим систему из двух уравнений с двум  неизвестными Cv и R,:

Лл

(6)

де К

X

кг

и 0X1

иУГ

У 0X1.

и

х-г

- отношени  туд напр жений на частотах uJ, и О) J соответственно . Решени  системы (6):

W,(J,,R

+ R,,) R,

Wl - LO

К - 1C Ч- - 1 л-г

(7)

, г t It KxfW

tu

2

СО

: (8)

.При измерении емкости С„ эталонного конденсатора,равной номинальному значению, получают

(9)

туд напр жени: на частотах (xj, и ы соответ- стве}пго. (7) на (9), получают

.Сх J - KS,

к

00)

ч

Относительное отклонение емкости конденсатора от номинального значени 

н С..

Сл

с„

V 1

Х1 М Таким образом, при измерени х исключаетс  вли ние сопротивлени  потерь конденсаторов,что позвол ет повысить точность измерительных устройств. Относительное отклонение емкости конденсатора от нo fинaльнoгo значени  определ етс  амплитудами

входного и выходного напр жении и не зависит от сопротивлени  нагрузки и частот сигналов источников переменно- ,го напр жени .

Точность измерений определ етс  разр дностью преобразователей напр жение - код: чем выше разр дность, тем выше точность измерений.

Хранение в пам ти вычислительного блока результатов наблюдений амплитуд напр жений на эталонных конденсаторах упрощает автоматизацию допус- кового контрол  и расшир ет функциональные возможности устройства подобного типа.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  относительного отклонени  емкости конденсаторов от номинального значени ,содержащее преобразователь напр жение - код, два источника переменного напр жени , клеммы дл  подключени  измер емого конденсатора, эталонный и измер емый конденсаторы, соединенные между собой через первую клемму,о т- личающеес  тем, что, с целью повьппени  точности измерений, в него введены два управл емых ключа, резистор, блок управлени , второй преобразователь напр жение - код,вычислительный блок, причем первый и второй источники переменного напр жени  соединены соответственно с первым и вторым контактами первого управл емого ключа, переключающий контакт которого присоединен к первому преобразователю напр жение - код, у которого разр дные выходы кода соединены с первой шиной данных вычислительного блока, а второй выход готовности данных - с первым входом разрешени  записи в пам ть вычислительного

   g блока, и к переключающему контакту второго управл емого ключа,первый и второй контакты которого соединены соответственно с второй клеммой дл  подключени  измер емого конденсатора и через эталонный конденсатор с выводом резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной, первый - с первым входом второго преобразовател  напр жение - код, у которого разр дные выходы кода соединены с второй щиной данных вычислительного блока, а второй выход готовности данных - с вторым входом разрешени  записи в пам ть вычислительного бло5 ка, выход Конец записи вычислительного блока соединен с входом блока управлени , первый выход которого соединен с управл ющим входом первого управл емого ключа, второй выход 0 с управл ющим входом второго управл емого ключа, третий выход - с входом начала преобразовани  перврго преобразовател  напр жение - код, а четвертый выход - с входом начала

   C преобразовани  второго преобразовател  напр жение - код.

   5

   0

   Фиг. 2,

   Фиг.З