SU951132A1 - Преобразователь параметров датчика в аналоговый сигнал - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматическому измерению физико-химических свойств по активной и реактивной составл юЕЦИм емкостного датчика и может быть использовано дл  измерени  влажности, уровн , концентрации, солрсодержани  и т.п.

Известен способ измерени  параметров сложных электрических цепей,, заключающийс  в том, что на цепь подают напр жение заданной формы и измер ют характеристики протекающего в цепи тока путем преобразовани  его в напр жение , разложени  по функци м Уолша ,и взвешенного суммировани  полученных при разложении напр жений ИК основному недостатку устройства , реализующего этот способ, следует отнести ограниченность функцио нальных возможностей. Последние ограничиваютс  классом..двух- трехэлементных цепей только с параллельным или последовательным соединением элементов. Поскольку реальные датчики представл ютс  в виде трехэлементных цепей со смешанным соединением, использование устройства, реализующего этот способ, дл  измерени  параметров-датчиков со схемами замещени  смешанного типа не представл етс  возможным.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее.генератор несимметричного треугольного напр жени , диэлектрический датчик, операционный усилитель, в цепи обратной св зи которого включен резис10 тор, электроннЕзТй переключатель, разделительную цепь, компаратор, триггер , цифровой измеритель интервала времени, разделительную цепь, другой компаратор и триггер 2.

15

Основными недостатками данного устройства  вл ютс , во-первых, ограниченность диапазона измер емых параметров, поскольку происходит измерение только одного параметра дат20 чика, во-вторых, использование несимметричного воздействи  приводит к возникновению замедленной пол ризации исследуемого в-ещества, при этом показание прибора плывет во време25 ни, причем врем  установлени  стабильного значени  исчисл етс минутами .

Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых параметров и повы30 шение стабильности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  ем, что в преобразователь параметов датчика в аналоговый сигнал, одержащий операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной св зи которого включен диэлектрический датик , а инвертирующий вход усилител  ерез опорный конденсатор соединен с выходом генератора треугольного напр жени , введены три перемножител , три фильтра низких частот, енератор функций Уолша, два весовых умматора, квадратор, устройство и ключ, причем вход операцинного усилител  соединен с первыми входами первмножителей, вторые вхоы которых соединены с трем  выходаи генератора функций Уолша, а выхоы первого и второго перемножителей соответственно через первый и второй фильтры нижни.х частот соединены со входами первого весового сумматора, а входы второго весового сумматора соединены соответственно с выходом первого фильтра нижних частот и через третий фильтр нижних частот с выходом третьего перемножител , кроме того выход второго весового сумматора через квадратор соединен с одним входом устройства делени , второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а . ключ, управл ющий вход которого соединен с четвертым выходом генератора функций Уолша, включен параллельно диэлектрическому датчику, кроме того четвертый выход генератора-функций Ублша соединен со входом генератора треугольного напр жени .

На фиг, 1 приведена функциональна  схема данного преобразовател  На фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.

. Преобразователь параметров датчика содержит операционный усилитель 1, в цепь отрицательной обратной св зи .которого включен диэлектрический датчик 2, схема которого представлена конденсатором 3, емкость которого пропорциональна определенным параметрам вещества (уровню, влажности и .. т.п.), резистором 4 сквозной проводимости , конденсатором 5, значение которого соответствует емкости электрод - изол ци , а инвертирующий ВХОД-усилител  через опорный конденсатор б соединен с выходом генератора 7 треугольного напр жени , причем выход операционного усилител  1 соединен с первыми входами трех пере множителей 8-10, вторые входы которых соединены с трем  соответствующими входами генератора 11 функций Уолша, а выходы первого и второго перемножнтелей 8 и 9 соответственно через первый и второй фильтры 12 и 13 НИЖМ1ЧХ ч чстот соединены с входами первого весового сумматора 14,

а входы второго весового сумматора 15 соединены соответственно с выходом первого фильтра 13 нижних частот и через третий фильтр 16 нижних частот с выходом третьего перемножител  10, кроме того выход второго весового сумматора 15 через квадратор 17 соединен с одним входом устройства 18 делени , второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а ключ 19, управл ющий вход которого соединен с четв ертым выходом генератора 11 функций Уолша,, включен параллельно диэлектрическому датчику 2, кроме того ч етвертый выход генератора 11 функций Уолша соединен со.входом генератора 7 треугольного напр жени 

Преобразователь работает следующим образом.

Генератор 11 функций Уолша (ГФУ) вырабатывает напр жени , описываемые трем  первыми функци ми Уолша, характеризуемых интервалом разлож ,ени  TO и следующих одновременно через интервалы времени Т, Четвертый выход ГФУ  вл етс  синхронизирующим: по сигналу с этого выхода ключ 19 разомкнет и на .вход операционного усилител  (ОУ) 1 через конденсатор 6 поступает треугольное напр жение с периодом TO,

На фиг. 2 показаны эпюры напр жений , соответствующих уравнени м составл ющих в основных узлах устройства .

Если выбрать значение Тд таким образом, что экспоненциальна  составл юща  с пренебрежимо малой погрешностью достигает установившегос  значени  за интервал времени то математически можно доказать, что информаци  о емкости конденсатора 5 в виде посто нного напр жени  получаетс  на выходе первого весового сумматорд 14 в результате весового суммировани  напр жени  на выходе фильтра 12 (с весовым коэффициентом , равным 1) и напр жени  на выходе фильтра 13(с весовым коэффициентом , равным 3). При этом информаци  о величине сопротивлени  реаистора 4 получаетс  на выходе второго сумматора 15 в результате суммировани  напр жени  на выходе фильтра 12 с весовым коэффициентом , равным 5, и напр жени  на выходе фильтра 16 с весовым коэффициентом , равным 1. Информаци  о емкости конденсатора 3 может быть получена путем делени  (с помощью устройства 18 делени ) напр жени  на выходе фильтра 12 на напр жение с выхода сумматора 15, предварительно возведенное в квашрат с помощью квадратора 17,

В течение интервала времени Т, ключ 19 замкнут. Благодар  этому

в схеме осуществл етс  установка начальных условий, необходимых дл  работы преобразовател .

Использование новых узлов и введение новых св зей, выгодно отличает преобразователь параметров датчика от указанного прртотипа. Вопервых , преобразователь обладает более широкими функциональными возможност ми , поскольку обеспечивает возможность преобразовани  всех трехпараметров схемы замещени  датчика, т„е, обеспечиваетс  получение более полной информации о физико-химических свойствах исследуемог вещества. Во-вторых, преобразовател предназначен дл  получени  информации о свойствах вещества с помощью бесконтактного датчика (датчика с изолированными от вещества электродами ). Благодар  этому сохран етс  работоспособность преобразовател  даже при возникновении в веществе каналов с большой сквозной проводимостью . В-третьих, использование симетричного воздействи  (не содержащего посто нной составл ющей) исключает возникновение процессов замедленной пол ризации в веществе, т.е. повышаетс  стабильность измерений.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 667912, кл. G 01 R 27/00, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 693211, кл. G 01 N 27/22, 1978.

To

Тц/г J/uTo

Ti

..

- t

I

s(i}-mi{s,i

l/i(i)ai(i,i)

yz(i)wal(z,i)

42(iH(i)

42(i)-l/2ii)