SU1594450A1

SU1594450A1 - Преобразователь параметров конденсатора в напр жение

Info

Publication number: SU1594450A1
Application number: SU884409243A
Authority: SU
Inventors: Михаил Германович Мезрин; Валерий Григорьевич Мелентьев; Анатолий Степанович Патрикеев; Арсен Арсеньевич Рябуха; Анатолий Александрович Старков
Original assignee: Пермский политехнический институт
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1990-09-23

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл сн ти параметров емкостного датчика при диэлькометрическом методе контрол параметров материалов. Цель изобретени - увеличение быстродействи . Преобразователь параметров конденсатора в напр жение содержит генератор 1, операционный усилитель 2, делитель напр жени 3, блок вычитани 4 и фазовый детектор 5. Введение в преобразователь регул тора 6 и сдвоенного переменного сопротивлени 7 позвол ет автоматизировать процесс преобразовани и одновременного измерени напр жений, пропорциональных емкости C X и активной проводимости G X. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и предназначено дл измерени параметров конденсаторов , имеющих диэлектрические потери , например емкостных датчиков,, используемых при диэлькометрическом методе контрол качества материалов,

Пель изобретени - увеличение быстродействи ,

На фиг.1 представлена функциональна схема преобразовател ; на фиг„2 - функциональна схема регул тора и управл емого сопротивлени .

Преобразователь параметров конденсатора в напр жение содержит генератор 1, первый операционный усилит«У1Ь 2, делитель 3 напр жени , блок 4 вычитани , фазовь5й детектор 5, регул тор 6, сдвоенное переменное сопротивление 7, второй операционный усилитель 8.

Преобразователь работает следук::- щим образом.

Выходные напр жени генератора 1 О и блока 4 вычитани U св заны между собой зависимостью

,и, (1 -f -1-°- )-и,

. , .|.-

и Б .li. к7 Т(

jarcig-cJ RxC-x

е

j av- cf wR c7

JifiCi.

Rj

x

l+jwRjfC

RX

.jarci u)RxCx

{

5

0

5

0

5

Если угол сдвига фаз между напр жени ми на входах фазового детектора отличен от нул , на его выходе по вл етс напр жение, величина которого зависит от величины и знака угла рассогласовани . Это напр жение , пропорциональное рассогласованию , отбрасываетс регул тором, на выходе которого по вл етс управл ющее воздействие, которое измен ет сопротивление резистора R до тех пор 5 пока не вьшолнитс условие

RO 0

Управл ющее воздействие на К и R

/} ре гул тором вырабатываетс следуюпщм образом. При.включении устройства напр жение на выходе регул тор а и 0, R затемнен. При полностью

и fi.

затемненном резисторе R опережает U, , так как R Сд , следовательно, arctgW R {, CQ arctf wRjfC. Пусть при этом напр жение на выходе фазового детектора 5 имеет знак плюс. Тогда на выходе регул тора по витс напр жение, измен ющеес по закону

С - емкость образцового конденсатора;

Р j - соответственно емкость и сопротивление потерь измер емого конденсатора делител 3 напр жени ;

R - сопротивлени функционапьо

но св занных резисторов сдвоенного переменного сопротивлени 7; и. - входное напр жение блока 4,

° . lj.

1

RO- е

I+JWR;C,

) RJ .с,,

jwCe

|. I+CU(

40

и RC

j U dt.

5

0

5

Напр жение это будет нарастать, световой поток оптрона также нарастает , сопротивление уменьшаетс , напр жение на входе регул тора уменьшаетс с уменьшением разбаланса фаз. Это будет происходить до тех пор, пока не выполнитс условие ,|,C;f.

При этом напр жение на входе регул тора и О, а напр жение на его выходе II (t,) - - J U dt (где tjмомент синфазности) отлично от нул (за счет напр жени , до которого зар дилась емкость С). При изменении RJJ или Сд, например при увеличении, разность фаз , arctg, К(, arctg . При этом на выходе фазового детектора 5 по вл етс напр жение

и

трицательной пол рности U , а на ыходе регул тора напр жение U изен етс по закону

1

и (t)u (t,) J и dt,

о

т.е. будет уменьшатьс по модулю, что приведет к уменьшению светового отока оптрона и увеличению R. Про- есс будет продолжатьс до тех пор, пока не выполнитс условие , при котором , а и отрицательно и отлично от нул . Положительной пол рности напр жение u в схеме по витьс не может, поскольку при уменьшении U по модулю и соот- ветствуюп;ему ему изменении светового потока оптрона всегда найдетс отрицательной пол рности и соответствующее ему сопротивление резистора R, при котором RpCg RyCx.

Таким образом, пол рность выход- ного напр жени регул тора в процессе работы не измен етс . При этом угол сдвига фаз между напр жени ми на входах фазового детектора становитс равным нулю. Таким образом, фаза напр жени на выходе блока вычитани поддерживаетс регул тором за счет изменени сопротивлени резистора .RO равной фазе напр жени генератора . Напр жение на выходе блока 4 вычитани при этом равно

т т т т Ч

3 и, -R;

или, учитыва , что в случае синфаз- ности напр жений U и U

RO

Сх

с7

получаем дл модулей напр жений

П - У1 г К Г 3 с„ X

где К, -р- величина посто нна , ° значение которой

известно заранее. I

Таким образом, напр жение на выходе блока вычитани пропорционально измер емой емкости.

Напр жение 1Ь на выходе второго операционного усилител 8 св зано С напр жением U, следуюпсим образом:

Т7 -5°« - TI °

УЗ п - I , R.

R

ос

т

Учитыва , что у сдвоенного переменного резистора сопротивлени R и R измен ютс синхронно, т.е.

Ri

Г) II

К const.

дл и получим

10

U,U,K,R,, --- ,

15

20

25

где G --- - активна проводимость

конденсатора;

.2Rg. - величина посто нна и известна заранее.

Таким образом, напр жение на выходе второго операционного усилител пропорционально активной проводимости конденсатора.

Положительный эффект заключаетс в значительном уменьшении времени преобразовани за счет автоматизации щэоцесса и одновременного получени информации о величине параметров конденсатора С. и G.

Фор м ула изобретени

Преобразователь параметров конденсатора в напр жение, содержащий гене- ратор, первый операционный усилитель , блок вычитани , фазовый детек- ,тор, причем выход генератора соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилител , первым вхо- дом фазового детектора и первым входом блока вычитани , второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен со сред- ней точкой делител напр жени , подключенного к выходу первого операционного усилител и состо п1его из образцового конденсатора и клеммы дл подключени измер емого конден- сатора, втора клемма дл подключени измер емого конденсатора соединена с нулевой шиной, отличающийс тем, что, с целью увеличени быстродействи , в него введены регул тор, сдвоенное переменное сопротивление , второй операционный усилитель и резистор обратной св зи, включенный между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилител , неинвертиру1ош 1й вход которого подключен к общей шине, первый резистор сдвоенного переменного сопротивлени включен параллельно образцовому конденсатору, второй резистор

сдвоенного переменного сопротивлени включен между выходом блока вычитани и инвертирующим входом второго операционного усилител , управл ющий вход сдвоенного переменного сопротивлени соединен с выходом регул тора, вход

которого соединен с выходом фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом блока вычитани и вл етс первым выходом устройства, выход второго операционнаго усилител вл етс вторым выходом устройства.

Claims

Формула из обре тения

Преобразователь параметров конденсатора в напряжение, содержащий генеЗС ратор, первый операционный усилитель, блок вычитания, фазовый детектор, причем выход генератора соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, первым вхо35 дом фазового детектора и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен со сред40 ней точкой делителя напряжения, подключенного к выходу первого операционного усилителя и состоящего из образцового конденсатора и клеммы для подключения измеряемого конден45 сатора, вторая клемма для подключения измеряемого конденсатора соединена с нулевой шиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены

50 регулятор, сдвоенное переменное сопротивление, второй операционный усилитель и резистор обратной связи, включенный между выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый резистор сдвоенного переменного сопротивления включен параллельно образцовому конденсатору, второй резистор

1594450

сдвоенного переменного сопротивления включен между выходом блока вычитания и инвертирующим входом второго операционного усилителя,, управляющий вход сдвоенного переменного сопротивления соединен с выходом регулятора, вход

которого соединен с выходом фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания и

5 является первым выходом устройства, выход второго операционного усилителя является вторым выходом устройства