首先,介绍了几种将电容器转换为与其值成正比的直流电压信号(C / U转换)或时间信号(C / t转换)的方法,然后是C / U分析了由电容电抗方法实现的方法。换电路具有特定参数。后,他简要解释了如何在生产研究活动中使用低功率电容传感器的容量转换电路来测量非电量。
生产和科学研究活动中,经常测量除电以外的其他测量值,例如温度和压力,这导致了现代检测技术的飞速发展。容传感器的感测元件可以将所测量的非电量转换为电容,然后通过测量电容值来获得相应的非电量值。以看出,测量容量的值具有实际意义。数字测量技术中,为了数字显示电容器的测量值,首先将测量的电容器Cx转换为DC电压信号(C / U转换)或时间信号(C / C转换)。t)与之成比例。里是一些特定的转换方法,并详细介绍了典型的C / U转换电路。1是此方法的示意图。成运算放大器的反相输入端施加的参考电压Ur通过电阻R对测得的电容Cx充电,并在输出电压Uo达到预定值时停止充电。Ur和R为恒定值的情况下,很明显,充电时间t的持续时间与Cx成比例。
要测量时间t,就可以知道Cx的值。用这种C / t转换方法来测量电容,其可测量范围在10μF至999.9μF之间。2是该方法的示意图之一,它使用窗口比较器来控制电容器的充电和放电。
电容器两端的电压达到标称值时,参考电压Ur首先对Cx充电并放电至地面,而当电容器两端的电压降至标称值时,基准电压Ur充电。Cx的重复充电和放电将形成周期为T的振荡电压波形。的值与Cx成正比。此,可以通过测量时间T来获得Cx的值。过C / t转换测量的这种电容的分辨率可以是(0.5-1)×10-3乘以电容的总值单片机。量范围是0至200F。上述方法类似的另一种测量方法称为切换方法。还先充电,然后放电,但是直到放电达到-Ur为止,通过测量放电持续时间Td可以得出Cx的大小。点是负载源和放大器参数不严格,测量误差小,分辨率可达0.1 pF,可以满足电容式传感器的要求。3是此方法的示意图。
图中所示的单稳态触发器的触发端,它是脉冲宽度为tw且周期为T的矩形波,阈值为TH,测得的电容为Cx。过Cx的负载和放电在输出端获得T周期,但是脉冲宽度tw是占空比为q = tw / T的矩形波,其占空比与Cx成比例地变化(脉冲宽度调制)。果我们可以尝试测量tw的值,那么也可以得到Cx,这显然也属于转换方法C / t的容量测量。于q随着C / x的变化而变化,因此输出的矩形波电压Uo的平均值会相应地变化,恒温阀芯即Cx与Uo成正比,因此只要可以测量Uo且显然,它的值属于通过C / U转换进行的电容测量,通过脉宽调制方法测量的电容范围在0至20μF之间,分辨率为较高的是1μF。缺点是在测量之前必须将其手动设置为零,这会延长测量时间。4是该方法的电路图。算放大器处于线性工作状态,Ui是具有恒定振幅和频率fo的正弦测试信号。正弦交流信号通过电容器时,其电容电抗为Xc = 1 /(2πfoCx)。fo为常数时,Xc与Cx成反比。据测量电容电抗的原理,要获得C / U转换,必须提供正弦信号发生器,C / ACU转换电路,AC / DC转换电路,滤波器和辅助电路。成电阻器R1-R5和C1-C2形成RC桥振荡器,其中C1R1和C2R2形成串联并联网络RC,恒温阀芯R3R4R5形成负反馈网络。件,即R4 R5> 2R3。

算放大器N2是一个反相输入缓冲放大器,其电压增益为A =-(R7 RP1)/ R6,其中RP1是校准电位计,可以修改N2的电压增益。容器的主要测量电路由运算放大器N3,电阻器RS和电容器Cx组成。的功能是执行C / ACU转换。源二阶带通滤波器由运算放大器N4,电阻器R9-R11和电容器C3-C4以及中心频率fo = 400 Hz组成。只有400 Hz的信号通过,从而获得400 Hz的纯正弦波。密整流电路由集成运算放大器N5,带二极管VD3-VD5的电阻R13-R16,电位计RP2和电容器C5至C8组成。R12是N5相同侧的输入电阻,R13和R14是反馈电阻。N5在线性放大区域中被极化,并控制运算放大器的增益。容传感器的感测元件将测得的非电转换为电容变化,然后使用测量电路(C / U转换电路)将电容变化转换为电压,然后获得非电的值。-电由于电压和容量之间的关系。用于测量气体浓度,储罐中的油量,导电液体的液位等。电容转换电路具有以下特点:线性好,精度高,电路简单,成本低,功耗低,可应用于某些小型便携式设备。如,数字万用表使用电容电抗方法来实现C / U转换输出的平均电压,然后使用高分辨率液晶A / D转换器将模拟量转换为数字量,以便测量容量。
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