RU2037770C1 - Measuring converter of nonelectric values - Google Patents
Measuring converter of nonelectric valuesInfo
- Publication number
- RU2037770C1 RU2037770C1 SU5019569A RU2037770C1 RU 2037770 C1 RU2037770 C1 RU 2037770C1 SU 5019569 A SU5019569 A SU 5019569A RU 2037770 C1 RU2037770 C1 RU 2037770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- integrator
- output
- input
- differential
- amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений. The invention relates to instrumentation and can be used to measure linear and angular displacements.
Известен емкостной измеритель перемещений, содержащий генератор переменного напряжения, рабочий и образцовые конденсаторы, усилители, демодуляторы, формирователь управляющих импульсов и блок деления [1]
Недостатком этого устройства является сравнительно высокая сложность, снижающая надежность его функционирования.Known capacitive displacement meter containing an alternating voltage generator, working and reference capacitors, amplifiers, demodulators, a control pulse shaper and a division unit [1]
The disadvantage of this device is the relatively high complexity, reducing the reliability of its operation.
Наиболее близким к изобретению является измерительный преобразователь неэлектрических величин с емкостным датчиком, содержащий источник опорного напряжения с коммутатором, усилитель, вход которого соединен с одним из электродов емкостного датчика, а выход с фазочувствительным демодулятором, образцовый конденсатор и генератор прямоугольного напряжения, при этом выход фазочувствительного демодулятора соединен через второй коммутатор с второй обкладкой образцового конденсатора. Выход генератора прямоугольного напряжения соединен с управляющими входами коммутаторов и фазочувствительного демодулятора [2]
Недостатком этого измерительного преобразователя является наличие высокого уровня переменного напряжения на электродах конденсаторов, причем одно из напряжений изменяется в широких пределах, что создает перекрестные поля взаимных наводок. Кроме того, емкостный датчик является конденсатором переменной емкости, а образцовый конденсатором постоянной емкости, поэтому трудно технологически изготовить их так, чтобы отношение их величин не зависело от температуры, влажности и т.п.Closest to the invention is a non-electric quantity converter with a capacitive sensor, comprising a reference voltage source with a switch, an amplifier whose input is connected to one of the capacitive sensor electrodes, and an output with a phase-sensitive demodulator, a reference capacitor and a square-wave generator, while the output of the phase-sensitive demodulator connected through the second switch to the second plate of the reference capacitor. The output of the square-wave generator is connected to the control inputs of the switches and the phase-sensitive demodulator [2]
The disadvantage of this measuring transducer is the presence of a high level of alternating voltage at the electrodes of the capacitors, and one of the voltages varies over a wide range, which creates cross fields of mutual interference. In addition, the capacitive sensor is a capacitor of variable capacitance, and an exemplary capacitor of constant capacitance, so it is difficult to technologically fabricate them so that the ratio of their values does not depend on temperature, humidity, etc.
Недостатком также является погрешность, связанная с изменением величины суммарной емкости конденсаторов, которая зависит от непараллельности подвижного электрода датчика относительно неподвижного. The disadvantage is the error associated with a change in the value of the total capacitance of the capacitors, which depends on the non-parallelism of the moving electrode of the sensor relative to the stationary one.
Предлагаемый измерительный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, присоединенный к его выходу управляемый коммутатор, емкостной датчик, усилитель и фазочувствительный демодулятор, дополнен интегратором, тремя резисторами и блоком сравнения, емкостной датчик и усилитель выполнены дифференциальными, выход коммутатора присоединен через первый резистор к входу интегратора, выход которого присоединен к общему электроду емкостного датчика, второй и третий электроды этого датчика присоединены к соответствующим входам дифференциального усилителя, второй и третий резисторы соединены с вторым и третьим электродами дифференциального датчика соответственно и входом интегратора, вход блока сравнения соединен с выходами коммутатора и интегратора соответственно, а его выход с управляющим входом коммутатора и фазочувствительного демодулятора. The proposed measuring transducer containing a reference voltage source, a controllable switch, a capacitive sensor, an amplifier and a phase-sensitive demodulator connected to its output, is supplemented by an integrator, three resistors and a comparison unit, the capacitive sensor and amplifier are made differential, the switch output is connected through the first resistor to the integrator input, the output of which is connected to the common electrode of the capacitive sensor, the second and third electrodes of this sensor are connected to the corresponding inputs differential amplifier, the second and third resistors are connected to the second and third electrodes of the differential sensor, respectively, and the input of the integrator, the input of the comparison unit is connected to the outputs of the switch and integrator, respectively, and its output is with the control input of the switch and phase-sensitive demodulator.
В этом измерительном преобразователе под высоким потенциалом постоянной величины находится только общий электрод дифференциального конденсатора, а другие под практически нулевым, в результате чего исключаются взаимные наводки между конденсаторами. In this measuring transducer, under the high potential of a constant value, only the common electrode of the differential capacitor is located, and the others under almost zero, which eliminates mutual interference between the capacitors.
Измерительный преобразователь может быть также снабжен блоком, компенсирующим погрешность, вызванную непараллельностью электродов, выполненным в виде операционного усилителя и компенсирующего конденсатора, включенными между выходом и входом интегратора. The measuring transducer can also be equipped with a unit that compensates for the error caused by the non-parallelism of the electrodes, made in the form of an operational amplifier and a compensating capacitor, connected between the output and the input of the integrator.
В случае перекоса электродов дифференциального конденсатора происходит компенсация изменения величины емкости, вызванная перекосом. In the case of distortion of the electrodes of the differential capacitor, compensation is made for changes in the capacitance caused by the distortion.
На чертеже представлена блок-схема измерительного преобразователя. The drawing shows a block diagram of a measuring transducer.
Он содержит источник 1 опорного напряжения, соединенный через коммутатор 2 с интегратором 3 через первый резистор 4. Выход интегратора соединен с общим электродом 5 дифференциального емкостного датчика, а его второй Ср1 6 и третий Ср2 7 электроды присоединены к соответствующим входам дифференциального усилителя 8, соединенного с фазочувствительным демодулятором 9.It contains a reference voltage source 1, connected through a
Каждый из входов дифференциального усилителя 8 соединен через соответствующий резистор R6 10 и 11 с входом интегратора 3. Выходы интегратора 3 и коммутатора 2 соединены с входом блока 12 сравнения, выход которого связан с управляющими входами коммутатора 2 и фазочувствительного демодулятора 9.Each of the inputs of the
Измерительный преобразователь снабжен компенсирующим блоком 13, включенным между общим элементом датчика 5 и входом интегратора 3 и состоящим из последовательно включенных операционного усилителя 15, резисторов R1 14 и R2 17 и компенсирующего конденсатора Ск16.The measuring transducer is equipped with a compensating
Компенсирующий конденсатор Ск 16 может быть включен и на входе операционного усилителя 15. В этом случае вводятся дополнительно два резистора один между выходом операционного усилителя 15 и входом интегратора 3, другой между общей шиной измерительного преобразователя и общей точкой резистора R1 14 и компенсирующего конденсатора Ск 16.Compensating
Преобразователь работает следующим образом. Интегратор 3 интегрирует имеющееся на его входе постоянное напряжение, определяемое источником опорного напряжения и коммутатором 2. Напряжения с выходов коммутатора 2 и интегратора 3 подаются к входу блока 12 сравнения. Когда выходное напряжение на выходе интегратора 3 достигает порога срабатывания, блок сравнения переключает коммутатор 2, подавая на вход интегратора 3 постоянное напряжение другой полярности, происходит новый цикл интегрирования и сравнения. В результате формируются два синхронных напряжения: прямоугольное на входе интегратора 3 и треугольное на его выходе. Резисторы Rо 10 и 11 обычно одинаковы по величине и значительно меньше величины резистора 4.The converter operates as follows. The integrator 3 integrates the DC voltage available at its input, determined by the reference voltage source and
Емкости второго Ср1 6 и третьего Ср2 7 электродов дифференциального датчика выбраны так, что они являются генераторами тока по отношению к резисторам 10 и 11, включенными последовательно с ними.The capacitances of the
В этом случае, при одинаковой величине емкостей Ср1 6 и Ср2 7 на входах дифференциального усилителя 8 устанавливается напряжение прямоугольной формы одинаковой амплитуды. В результате нулевой потенциал на входе фазочувствительного демодулятора 9. При Ср1 ≠Ср2 на выходе измерительного преобразователя появляется выходной сигнал, величина которого пропорциональна этой разности и практически не зависит от температуры окружающей среды, влажности и изменение расстояния между центрами подвижного и неподвижного электродов.In this case, with the same
Для компенсации погрешности, вызванной непараллельностью электродов дифференциального емкостного датчика, дополнительную емкость Ск 16 размещают на тех же пластинах, на которых выполнен емкостной датчик, и при их перекосе, когда увеличиваются величины емкостей, с помощью операционного усилителя 15 и резисторов 14 и 17 вычитывают из емкости датчика 5 компенсационную емкость Ск 16 в отношении, определяемом отношением R2/R2.To compensate for the error caused by the non-parallelism of the electrodes of the differential capacitive sensor, an
Предлагаемая структурная схема измерительного преобразователя может быть использована не только для емкостных датчиков, но и для резистивных и индуктивных. The proposed structural diagram of the measuring transducer can be used not only for capacitive sensors, but also for resistive and inductive ones.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5019569 RU2037770C1 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Measuring converter of nonelectric values |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5019569 RU2037770C1 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Measuring converter of nonelectric values |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2037770C1 true RU2037770C1 (en) | 1995-06-19 |
Family
ID=21593068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5019569 RU2037770C1 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Measuring converter of nonelectric values |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2037770C1 (en) |
-
1991
- 1991-12-26 RU SU5019569 patent/RU2037770C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 1627824, кл. G 01B 7/08, 1991. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 1057882, кл. G 01R 27/26, 1983. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4584885A (en) | Capacitive detector for transducers | |
| US4149231A (en) | Capacitance-to-voltage transformation circuit | |
| JP3139305B2 (en) | Capacitive acceleration sensor | |
| JP2709230B2 (en) | Circuit device for measuring the quotient of the capacitance values of two capacitors | |
| KR20010039758A (en) | Sensor Signal Processing Apparatus | |
| JPS63311122A (en) | Apparatus for measuring amount of liquid | |
| Mochizuki et al. | A high-accuracy high-speed signal processing circuit of differential-capacitance transducers | |
| CN111693784A (en) | Weak capacitance change measuring circuit | |
| US4165483A (en) | Capacitive pick-off circuit | |
| US4167697A (en) | Capacitive pick-off circuit | |
| RU2037770C1 (en) | Measuring converter of nonelectric values | |
| JP3282360B2 (en) | Capacitive sensor | |
| JPH0672901B2 (en) | Capacitance-voltage conversion circuit | |
| US5744717A (en) | Circuit arrangement for a capacitive acceleration sensor | |
| US3427540A (en) | Electrostatic voltmeter having various sized input electrodes to provide plural ranges | |
| JPS6394102A (en) | Position detector | |
| JPS60203864A (en) | Detector | |
| US3072844A (en) | Electrical measuring systems | |
| JP3265807B2 (en) | Capacitive sensor | |
| Mohan et al. | Novel signal conditioning circuit for push-pull type capacitive transducers | |
| SU1767451A1 (en) | Metering transducer with capacity sensor | |
| SU1124178A1 (en) | Polymer film thickness meter | |
| SU1337649A1 (en) | Instrument transducer of non-electric quantities with capacitance-type sensor | |
| JP2729321B2 (en) | Capacitance type measuring instrument | |
| SU1411568A1 (en) | Variable-capacitance device for measuring microdisplacements |