Измерительный преобразователь для конденсаторных датчиков

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 1104,78 (21) 2603258/1 8-21 с присоединением заявки ¹

0 01 т 27/02 (осуяярстиенный кочин« (; (; С Р ло «о.7ilM и и)врствнии и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1509,80 Бюллетень 1(о 34

Дата опубликования описания 150980 (53) УДК 821. 317.,325(088.8) В.П. Глухов, Б.К Райков, О.П. Скобелев и В,И. Терских (72) Авторь изобретения

Еуйбьяаевский ордена рудового Ерасного Зна((ени ави ац 10!11 ыи ив с:т 1?у T и".1е и а»кале? :I.- . C П . Еоролева (11) Заявитель (>4 ) И-И. ЕР>((I. JIЬН(»1,1 ГтргОБ;з;,ЗОВ;,ТЕПБ ,11ЛН ЕО((ДЕ((ОГ:TOP Н(-и(.Ц ?Тт((.ЕОВ

Изобретение относится к Области электрических методов измерения не— электрических величин и может быть и сГ10л ьз Она Но при ПОстрОени и пОд— систем сбора инфор.-;ации с конденсаторных датчиков.

Известно устройство для контроля мEняющихся «0TEpь KОндpнc3ТО."-:ных датчиков, содержащее контролируемую емкость с сопротивлением утечки, образцовый резистор, сравнивающее устройство (дифференциальный усили— тель — ограничитель) и ключи, кроме того, в состав устройства входят усилитель постоянногo тока и интегратор (1) . Однако такое устройство конденсаторным датчиком для контроля каких-либо параметров может работать только в комплексе с другим устройством, измеряющим емкость датчика, что является его недостатком.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является устройство для преобразования емкости в интервал времени, содержащее измерительную цепь из последовательно соединенных образцового peçистoga:.. преобразуе— мой емк ос è, де яит ел ь н апряже ния лля Ормиоования O..opII01 0 pOBня»

5 сОГласую1ций s: сил.:1? ел", переме!-: НОГО тока и срав11ивающее устройство (т-ИффЕРЕ1-1ЦИа 1-;,НЫ-,» У. II!?I»IтЕ II — ОГPcI ни @тель) (21 . Р этом устройстве ослабление влиян11я сопротивления »ТЕ»т 1<11 OC . I!. 0 ÑÒ ВЛЯ Ет С Я Э а С Ч»» т УМЕНЬ шенин времени протекания тока по измерительнОй LlcIIII чтО тIривОди? к уменьшению чувствительности преО б р а 3 О э д. н и Я .

Цель изобретения — исключение влияния утечки, повышение чувствительности преобразования, ЦЕЛЬ ДостиГаЕтоя тЕМ, Чтс в иэмерительный преобразователь для конденсаторных датчиков, содержащий измерительную цепь, состоящую из емкости конденсаторного датчика, образ цтового ного и разрядного ключей, блок сравнения, формирователь временных интервалов, блок управления, селектор, счетчик, генератор импульсов заполнения» блок рег. с?рации и отображения„ введены эталонная емкость, ключевой "-,ëåìåíò, блок кор763816 рекции чувствительности, содержащий дополнительный селектор, реверсивный счетчик, регистратор отклонений, сумматор отклонений и цифроаналоговый преобразователь, блок совпадения и анализатор отклонений, причем эталонная емкость и соедиченный последовательно с ней ключевой элемент включены параллельно емкости конденсаторного датчика, выход формирователя временных интервалов соединен с входом дополнительного селектора, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов заполнения, выход селектора соединен с Входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом блока управления, выход реверсивного счетчика соединен со входом регистратора отклонений, второй вход которого соединен с блоком управления, выход регистратора отклонений соединен со Щ входами сумматора отклонений и анализатора отклонения, выход анализатора отклонения соединен со входом блока совпадений, выход сумматора отклонений соединен со входом циф- р5 роаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу генератора импульсов заполнения.

На чертеже показана схема измерительного преобразователя для конденсаторных датчиков.

Измерительный преобразователь для конденсаторных датчиков содержит измерительную цепь, состоящую из ключевого элемента 1, образцового резистора 2 и емкости 3 конденсаторного датчика с сопротивлением утечки 4. Параллельно емкости 3 датчика включены разрядный ключ 5 и последовательно соединенные эталонная емкость 6 и ключевой элемент 7.Выход измерительной цепи включен на вход блока сравнения 8, выход которого включен на вход формирователя 9 временных интервалов. Выход формирователя 9 включен на входы дополнительного селектора 10, входящего в состав блока коррекции чувствительности, и основного селектора 11. Блок коррекции чувствительности содержит дополнительный селектор 10, ревер- gg сивный счетчик 12, регистратор отклонений 13, сумматор отклонений 14 и цифроаналоговый преобразователь

15. Причем выход селектора 10 включен на вход реверсивного счетчика 12, выход которого включен на вход регистратора отклонений 13. Выход регистратора отклонений 13 включен на входы сумматора 14 и анализатора отклонений 16. Выход сумматора 14 включен на вход цифроаналогового 60 преобразователя 15, выход которого подключен к входу генератора 17 импульсов заполнения,в этом случае на вход блока сравнения 8 включен постоянный делитель опорного

1 о) зк 1- „в 1 р ) > (1) где — емкость конденсаторного датчика;

Со — эталонная емкость, частота генератора импульсов заполнения;

Кр R

Ro+ Ry

Рg эквивалентное сопротивление, сопротивление утечки", сопротивление образцового резистора, Rv

Uon

Пе

Е относительный опорный уровень;

Ro

7 параметр, характеризующий соотношение образцового сопротивления и сопротивления утечки.

Эатем аналогичным образом преобразуется в код время заряда емкости конденсаторного датчика

"Г Р - а(«g)l

Величина емкости датчика определяется из выражения

Сх о ч

И (3)

"1 " причем правая часть равенства (3) не зависит от параметров измерительной цепи, в том числе и сопротивленапряжения. Выход генератора 17 подключен ко входам селекторов 10 и 11. Выход селектора 11 включен на вход счетчика 18, выход которого включен на вход блока совпадения 19.

Второй вход блока совпадения 19 соецинен с выходом анализатора отклонений 16, а выход с входом блоком регистрации и отображения 20. Выходы блока управления 21 включены в цепи управления ключей 1,5 и 7, а также на управляющие входы формирователя 9, селектора 11, реверсивного счетчика 12, регистратора отклонений 13 и блока совпадения 19.

В преобразователе для устранения влияния утечки реализуется следующий алгоритм преобразования емкости датчика. Определяется время заряда параллельно соединенных, контролируемой и эталонной емкостей через образцовый резистор до опорного уровня, задаваемого цифроаналоговым преобразователем 15, и преобразуется в с од

76 3816 ния утечки. Для вычисления емкости датчика С в преобразователе вместо деления реализуется процедура, которая состоит в следующем. Вычисляется разность ай = N -N, которая за счет изменения LI» или f поддерживается постоянной и равной 10 ", например 1000. При этом, подбирая соответствующим образом величину эталонной емкости, можно отградуировать показания предлагаемого измерительно— го преобразователя непосредственно в единицах емкости. Например, выбирая величину С© — — 1 10 Ф и ай = N„-N = — 1000, получим из выражения (3) Сх = и 10 Ф, то есть показания при9 бора будут соответствовать измеряемой емкости в нанафарадах. Выбирая соответствующими Ср и бй, можно получить показания измерительного преобразователя в единицах, соответствующих размерности величины, контроли в QQ руемой с помощью конденсаторного датчика.

Работа измерительного преобразователя складынается из двух этапов. На первом этапе импульс блока управления 21 замыкает ключ 7. Затем одновременно замыкается ключ 1 и размы— кается ключ 5, на формирователь 9 поступает импульс блока 21, определяя начало временного интервала.Ре— версивный счетчик 12 включается в ре— жим суммирования, на регистратор отклонений 13 поступает сигнал, запрещающий считывание, С сумматора

14 на вход цифроаналогового преобразователя 15 поступает начальный код, с выхода которого заносится опорный уровень, соответствующий этому коду на вход блока сравнения 8.

На селектор 11 поступает сигнал запрещения. Начинается опрос параллель в 40 но включенных емкостей 3 и б. В момент достижения напряжения на емкостях опорного уровня, определяемого преобразователем 15, блок сравнения

8 возвращает формирователь 9 в исходное состояние, закрывая селектор

10. Прекращается поступление импульсов генератора 17 на реверсивный счетчик 12, в котором сформирован код, пропорциональный сумме емкостей 3 и б .Заканчивается этап тем, что по сигналу 3 блока упранления 21 размыкаются ключи 1 и 7 и замыкается ключ 5, через который разряжаются емкости 3 и б.

На втором этапе ключ 7 остается разомкнутым. Ключ 1 замыкается импульсом блока управления 21, одновременно размыкается ключ 5, и работа измерительного преобразователя повторяется аналогично первому этапу. 9О

Отличие состоит в том, что на селектор 11 поступает разрешение, ренерсивный счетчик 12 работает в режиме вычитания. В конце этапа в счетчике

12 формируется код, пропорциональный 65 эталонной емкости, который соответствует разности Ай = К,-N Необходимо поддерживать этот код постоянным и ранным установочному. Код, сформированный в счетчике 12, по команде блока управления 21 заносится в регистратор отклонений 13, где сравнивается с установочным. Отключение от установочного кода с соответ=твующим знаком заносится в сумматор

14, в котором накапливается сумма отклонений. Код с выхода сумматора 14 заносится в цифроаналоговый преобразователь, в котором формируется новый опорный уровень такой величины, чтобы чувствительность измерительного тракта преобразователя изменялась таким образом, чтобы разность дй = и -й

1 была равна установочному коду. В счетчике 18 в конце этапа формируется код, пропорциональный емкости 3 конденсаторного датчика. Кончается второй этап тем, что по сигналу блока управления 21 размыкается ключ 1 и замыкается ключ 5, через который разряжается емкость 3.

Цикл из двух этапов повторяется цо тех пор, пска лй не станет равным установочному коду. При этом на выходе регистратора 13 формируется ноль и анализатор отклонений 16 выцает сигнал "разрешение" на блок

=овпадения 19. При поступлении раз— вмещающих сигналов с выходов анализатора 16 и блока управления 21 на блок совпаде ния 19 код с выхода счетчика 18, соответствующий емкости 3 согласно выражению (3), пос— тупает на блок регистрации и отображения 20. Работа измерительного преобразователя повторяется.

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь для конденсаторных датчиков, содержащий измерительную цепь, состоящую из емкости конденсаторного датчика, образцового резистора, измерительного и разрядного ключей, блок сравнения, формиронатель нременных интерналон, блок управления, селектор, счетчик, генератор импульсов заполнения, блок регистрации и отображения, о т л и ч а ю щ и йс я тем,,что, с целью исключения влияния утечки и повышения чувствительности преобразования, н него введены эталонная емкость, ключевой элемент, анализатор отклонения, блок совпадения и блок коррекции чувствительности, содержащий дополнительный селектор, реверсивный счетчик, регистратор отклонений, сумматор отклонений и цифроаналоговый преобразователь, причем эталонная емкость и соединенный последователь. но с .ней ключевой элемент включены

763816

Составитель Л. Сорокина

Техред Ж.Кастелевич Корректор И. " (уска

Редактор H. Шубина (и р аж 1 0 1 9 Подписное

БНИ(ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

6274/39

Филиал ППП "Патент", г, ужгород„ул. Проектная,4 параллельно емкости,цатчика,, выход формировarеля временных интервалов соединен с входом дополнительного селектора, второй вход которого с оединен с выходом генератора импульсов з аполнения, выход селектора соединен с входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом блока управления, выход реверсивного счетчика соединен с входом регистратора отклонений, второй вход которого соединен с блоком управления, выход регистратора отклонений соединен с входами сумматора отклонений и анализатора отклонений у выход анализатора отклон"-ний соединен с входом блока совпадения (выход сумматора отклонений соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого включен на вход блока сраьнения.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что выход цифроаналогового преобразователя подключен к управлякщему входу гене— ратора импульсов заполнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 41 1631, кл. Н 03 К 13/20, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 345611, кл. Н 03 К 13/20, 1971 (прототип).