Главная Контакты Добавить в избранное Авторы Вопросы и ответы
,

УДК 681.2 : 621.317.33

ЛІНЕАРИЗАЦІЯ ШКАЛИ І ЗБІЛЬШЕННЯ ДІАПАЗОНУ ВИМІРЮВАННЯ ЄМНОСТЕЙ РЕЗОНАНСНИХ ВИМІРЮВАЧІВ

Бараненко Р.В.

Постановка проблеми

Постійний розвиток засобів вимірювання й контролю різних параметрів виробів і процесів є невід'ємною частиною науково-технічного прогресу. В даний час істотний вплив на методи побудови вимірювальних систем має використання ЕОМ для обробки результатів вимірювань і керування різними процесами.

Однієї з основних задач при розробці вимірювальних систем є підвищення точності, швидкодії і збільшення діапазону вимірюваних величин.

 

Аналіз останніх досліджень

В даний час існує багато методів вимірювання ємності [1-4]. Однак вони мають істотні недоліки, що полягають як у незадовільній точності і вузькому діапазоні вимірювання, так і у відсутності, у більшості випадків, лінійної шкали вимірювання ємності.

Існуючі вимірювачі ємності [5-8] мають недоліки: неможливість проведення вимірювань на одній фіксованій частоті й не дозволяють вимірювати ємності, значення яких перевищують ємність керуючого варикапа.

У [1,7-10] запропонований спосіб рішення проблеми збільшення діапазону вимірювання – проведення вимірювань на високих частотах і забезпечення лінійної шкали засобу вимірювання, що полягає у використанні резонансного методу із застосуванням керуючого варикапа. Використовуючи параметри керуючого варикапа, можливо за допомогою нескладних перетворень визначити залежність вимірюваної ємності від ємності варикапа.

 

Мета статті

Метою роботи є усунення недоліків методу вимірювання, лінеаризація шкали вимірювання ємності, розробка цифрового вимірювача, структурні особливості якого дозволять збільшити діапазон вимірюваних ємностей.

 

Основний матеріал

Для реалізації цілей статті створений цифровий резонансний вимірювач ємності з лінійною шкалою вимірювань, функціональна схема якого приведена на рис.1.

У його склад входять [11]: контур вимірювання 1; високочастотний генератор 2; джерело напруги зрушення 3; підсилювач перемінної напруги 4; детектор 5; блок виділення екстремуму 6; генератор імпульсів 7; лічильник імпульсів 8; програмований запам'ятовуючий пристрій 9; цифро-аналоговий перетворювач 10; регістр вихідний 11; схеми затримки 12, 13, 14.

До складу контуру вимірювання входять: керуючі варикапи 15, 16; індуктивність 17; поділяючі резистори 18, 19, 20, 21; поділяючі конденсатори 22, 23, 24; контакти для досліджуваного конденсатора (варикапа) 25; перемичка 26. Досліджуваний конденсатор (варикап) позначений 27.

Для розширення діапазону вимірювальних ємностей у схемі використовуються два керуючих варикапа, для подальшого збільшення вимірюваних ємностей кількість керуючих варикапів можна збільшувати.

Рис. 1 Функциональна схема резонансного вимірювача ємності

 

Принцип роботи даного вимірювача полягає в наступному. На контакти для підключення досліджуваного конденсатора (варикапа) ставиться перемичка, і контур вимірювання настроюється в резонанс.

Резонансна частота контуру вимірювання

 

,

(1)

 

де         – індуктивність контуру 17;

 – мінімальне значення суми ємностей керуючих варикапів 15 і 16.

По досягненню резонансу на контакти замість перемички ставиться об'єкт дослідження – конденсатор або варикап , при цьому вимірювальний контур виходить з режиму резонансу. Для настроювання вимірювального контуру в резонанс запускається генератор імпульсів, імпульси з якого надходять на вхід лічильника імпульсів, що рахує їхню кількість, і на вхід ПЗП, з якого зчитується код за адресою, що поступила з лічильника імпульсів. Даний код подається на вхід ЦАП, що перетворює його в пропорційне значення напруги, що надходить на керуючі варикапи, у результаті чого їхня ємність збільшується на значення . Лічильник імпульсів продовжує підрахунок імпульсів до установки контуру вимірювання в резонанс із частотою :

 

,

(2)

 

де  – сумарна ємність варикапів 15,16 при цьому резонансі,

,

(3)

 

де  - значення сходинок, на які змінюється ємність .

При цьому генератор перестає виробляти імпульси, а в регістр вихідний заноситься код адреси з лічильника імпульсів. Значення цього коду  відповідає значенню вимірюваної ємності .

З рівняння (2) одержуємо

 

,

(4)

 

де  – постійна величина.

 

З (4) маємо

.

(5)

 

Задавши однакові сходинки , на які повинна змінюватися ємність  при зміні , з рівняння (5) знаходимо значення  і за вольт-фарадними характеристиками керуючих варикапів знаходимо значення напруг зсуву , що відповідають значенням . Коди напруг  заносяться до ПЗП при виготовленні вимірювача. Таким чином, забезпечується лінійність шкали вимірювача.

Дійсно, з рівняння (5) маємо

,

(6)

або

,

(7)

де         - Const

 - числове значення вимірюваної ємності, тобто код, що знаходиться в лічильнику імпульсів.

 

Висновки

У даній статті автором пропонується вимірювач параметрів варикапів з лінійною шкалою вимірювання, що відрізняється підвищеною точністю і більш широким діапазоном вимірювання, що дозволяє вимірювати ємність варикапів на високих частотах.

 

In the given article the opportunity and aspects of construction of measuring devices of electrical capacity are considered, the principle of construction of digital measuring devices with a linear scale of measurements is proposed and the circuit of resonant device measuring electrical capacity is given.

 

1.                  Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин Н.Г. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для радиотехнич. спец. вузов/ Под ред. В.И. Винокурова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986. – 351 с.: ил.

2.                  Орнатский П.П., Скрипник Ю.А., Скрипник В.И. Измерительные приборы периодического сравнения. –М.: Энергия, 1975, -231с.

3.                  Авдеев Е.Я., Антонюк Б.М., Душин Е.М., Основы метрологии и электрические измерения: 6-е изд., пераб. и доп. –Л.: Энергоатомиздат, 1987. –480с.

4.                  Скрипник Ю.А. Повышение точности измерительных устройств. –К.: 1990. –264с.

5.                  Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов. Под редакцией Эпштейна С.Л. М., “Советское радио”. 1978. с.21, рис.2.1а.

6.                  Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин Н.Г. Электрорадиоизмерения. М., «Высшая школа». 1986. с.350 с.263, рис.13.9 а, б.

7.                  В.С. Тверезовський, Р.В. Бараненко Принцип здійснення гнучкого програмного керування елементами вимірювальних систем за аналізом їх експоненціальних параметрів // Вестник ХГТУ – Херсон: ХГТУ, 2003, №2 (18), C. 297-301.

8.                  Деклараційний патент на винахід № 48854 А, «Резонансний вимірювач ємності». Автори: В.Є. Ходаков, В.С. Тверезовський, Є.А. Дроздова. 6 G01R29/24. Опубл. 15.08.2002, Бюл. № 8.

9.                  В.С. Тверезовський, Р.В. Бараненко Принцип побудови елементів вимірювальних систем, представлених цифровими програмно керованими вимірювачами // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – Херсон: ХГТУ, 2003, №1 (11), с. 100-104.

10.              Деклараційний патент на винахід № 50652 А, «Резонансний вимірювач індуктивності». Автори: В.Є. Ходаков, В.С. Тверезовський, Є.А. Дроздова, Р.В. Бараненко. 7 G01R27/26. Опубл. 15.10.2002, Бюл. № 10.

11.              Деклараційний патент на винахід № 63238 А, «Резонансний вимірювач ємності». Автори: В.Є. Ходаков, В.С. Тверезовський, Р.В. Бараненко. 7 G01R27/26. Опубл. 15.01.2004, Бюл. № 1.

 





Ответы на вопросы [_Задать вопроос_]

Информационно-управляющие комплексы и системы

Теленик С.Ф., Ролік О.І., Букасов М.М., Андросов С.А. Генетичні алгоритми вирішення задач управління ресурсами і навантаженням центрів оброблення даних

Богушевский В.С., Сухенко В.Ю., Сергеева Е.А., Жук С.В. Реализация модели управления конвертерной плавкой в системе принятия решений

Бень А.П., Терещенкова О.В. Применение комбинированных сетевых методов планирования в судоремонтной отрасли

Цмоць І. Г., Демида Б.А., Подольський М.Р. Методи проектування спеціалізованих комп’ютерних систем управління та обробки сигналів у реально-му час

Теленик С.Ф., РолікО.І., Букасов М.М., РимарР.В., Ролік К.О. Управління навантаженням і ресурсами центрів оброблення даних при виділених серверах

Селякова С. М. Структура інтелектуальної системи управління збиральною кампанією

Еременко А.П., Передерий В.И. Принятие решений в автоматизированных системах с учетом психофункциональных характеристик оператора на основе генетических алгоритмов

Львов М.С. Алгоритм перевірки правильності границь змінення змінних у послідовних програмах

Ляшенко Е.Н. Анализ пожарной опасности сосновых насаждений в зоне Нижне-днепровских песков – самой большой пустыни в Европе

Кучеров Д.П., Копылова З.Н. Принципы построения интеллектуального автору-левого

Касаткина Н.В., Танянский С.С., Филатов В.А. Методы хранения и обработки нечетких данных в среде реляционных систем

Ходаков В.Е., Жарикова М.В., Ляшенко Е.Н. Применение когнитивного подхода для решения задачи поддержки принятия управленческих решений при ликвидации лесных пожаров

Гончаренко А.В. Моделювання впливу ентропії суб’єктивних переваг на прийняття рішень стосовно ремонту суднової енергетичної установки

Фарионова Н.А. Системный подход построения алгоритмов и моделей систем поддержки принятия решений при возникновении нештатных ситуаций

Биленко М.С., Серов А.В., Рожков С.А., Буглов О.А. Многоканальная система контроля качества текстильных материалов

Мотылев K.И., Михайлов M.В., Паслен В.В. Обработка избыточной траекторной информации в измерительно-вычислительных системах

Гончаренко А.В. Вплив суб’єктивних переваг на показники роботи суднової енергетичної установки

Гульовата Х.Г., Цмоць І.Г., Пелешко Д.Д. Архітектура автоматизованої системи моніторингу і дослідження характеристик мінеральних вод

Соломаха А.В. Разработка метода упреждающей компенсации искажений статорного напряжения ад, вносимых выходными силовыми фильтрами

ПотапенкоЕ.М., Казурова А.Е. Высокоточное управление упругой электромеханической системой с нелинейным трением.

Кузьменко А.С., Коломіц Г.В., Сушенцев О.О. Результати розробки методу еквівалентування функціональних особливостей fuzzy-контролерів

Кравчук А. Ф., Ладанюк А.П., Прокопенко Ю.В. Алгоритм ситуационного управления процессом кристаллизации сахара в вакуум-аппарате периодического действия с механическим циркулятором

Абрамов Г.С., Иванов П.И., Купавский И.С., Павленко И.Г. Разработка навигационного комплекса для автоматического наведения на цель системы груз-управляемый парашют

Литвиненко В.И., Четырин С.П. Компенсация ошибок оператора в контуре управления следящей системы на основе синтезируемых вейвелет-сетей

Бардачев Ю.Н., Дидык А.А. Использование положений теории опасности в искусственных иммунных системах

Рожков С.О., Кузьміна Т.О., Валько П.М. Інформаційна база як основа для створення асортименту лляних виробів.

Ускач А.Ф., Становский А.Л., Носов П.С. Разработка модели автоматизированной системы управления учебным процессом

Мазурок Т.Л., Тодорцев Ю.К. Актуальные направления интеллектуализации системы управления процессом обучения.

Ускач А.Ф., Гогунский В.Д., Яковенко А.Е. Модели задачи распределения в теории расписания.

Сідлецький В.М., Ельперін І.В., Ладанюк А.П. Розробка алгоритмів підсистеми підтримки прийняття рішень для контролю якості роботи дифузійного відділення.

Пономаренко Л.А., Меликов А.З., Нагиев Ф.Н. Анализ системы обслуживания с различными уровнями пространственных и временных приоритетов.

Коршевнюк Л.О. Застосування комітетами експертів системи нечіткого логічного виводу із зваженою істинністю.. – С. 73 – 79.

Кирюшатова Т.Г., Григорова А.А Влияние направленности отдельных операторов и направленности всей группы на конечный результат выполнения поставленной задачи.

Петрушенко А.М., Хохлов В.А., Петрушенко І.А. Про підключення до мови САА/Д деяких засобів паралельного програмування пакету МРІСН.

Ходаков В.Е., Граб М.В., Ляшенко Е.Н. Структура и принципы функционирования системы поддержки принятия решений при ликвидации лесных пожаров на базе новых геоинформационных технологий.

Сидорук М.В., Сидорук В.В. Информационные системы управления корпорацией в решении задач разработки бюджета.

Нагорный Ю.И. Решение задачи автоматизированного расчета надежности иасуп с использованием модифицированного метода вероятностной логики

Козак Ю.А. Колчин Р.В. Модель информационного обмена в автоматизированной системе управления запасами материальных ресурсов в двухуровневой логистической системе

Гожий А.П., Коваленко И.И. Системные технологии генерации и анализа сценариев

Вайсман В.А., Гогунский В.Д., Руденко С.В. Формирование структур организационного управления проектами

Бараненко Р.В., Шаганян С.М., Дячук М.В. Аналіз алгоритмів взаємних виключень критичних інтервалів процесів у розподілених системах

Бабенко Н.И., Бабичев С.А. Яблуновская Ю.А. Автоматизированная информационная система управления учебным заведением

Яковенко А.Е. Проектирование автоматизированных систем принятия решений в условиях адаптивного обучения с учетом требований болонского процесса

Головащенко Н.В. Математичні характеристики шумоподібно кодованих сиг-налів.

Шерстюк В.Г. Формальная модель гибридной сценарно-прецедентной СППР.

Шекета В.І. Застосування процедури Append при аналізі абстрактних типів даних модифікаційних запитів.

Цмоць І.Г. Алгоритми та матричні НВІС-структури пристроїв ділення для комп'-ютерних систем реального часу.

Кухаренко С.В., Балтовский А.А. Решение задачи календарного планирования с использованием эвристических алгоритмов.

Бараненко Р.В., Козел В.Н., Дроздова Е.А., Плотников А.О. Оптимизация рабо-ты корпоративных компьютерных сетей.

Нестеренко С.А., Бадр Яароб, Шапорин Р.О. Метод расчета сетевых транзакций абонентов локальных компьютерных сетей.

Григорова А.А., Чёрный С. Г. Формирование современной информационно-аналитической системы для поддержки принятия решений.

Шаганян С.Н., Бараненко Р.В. Реализация взаимных исключений критических интервалов как одного из видов синхронизации доступа процессов к ресурсам в ЭВМ

Орлов В.В. Оценка мощности случайного сигнала на основе корреляционной пространственной обработки

Коджа Т.И., Гогунский В.Д. Эффективность применения методов нечеткой логики в тестировании.

Головащенко Н.В., Боярчук В.П. Аппаратурный состав для улучшения свойств трактов приёма – передачи информации в системах промышленной автоматики.