Исследование емкостно-диодной измерительной схемы (стр. 7 из 7)
Рис. 9. Обобщенные амплитудно-частотные характеристики исследованной схемы
Определялись амплитудно-частотные характеристики измерительной схемы при разных значениях Сх и R1 = R2 = R. Были обнаружены «резонансные» свойства (для постоянных значений Сх и R1 = R2 = R выходной сигнал Uвых достигает максимума при определенной частоте F следования двуполярных импульсов питания).
Обобщенные амплитудно-частотные характеристики схемы при различных Сх и R приведены на рис. 3. Кривая 1 получена при значении измеряемой емкости Сх1 , кривые 2,3,4 – при Сх2 причем Сх1 < Сх2 и разных сопротивлениях. Из всего следует что, измерительная схема может быть настроена на оптимальное значение частоты Fопт, когда выходной сигнал максимален при различных Сх (кривые 1,2) и слабо зависит от частоты импульсов питания (конечно в некоторых пределах). Этот эффект обнаруживается только при определенной величине R1 и R2.
При увеличении сопротивления оптимальное значение частоты смещается влево (кривая 4), а максимальное значение выходного напряжения уменьшается. При уменьшении сопротивлений наблюдается обратная зависимость (кривая 3). Таким образом, схема, настроенная на оптимальную частоту при одном значении Сх (кривая 1), не будет оптимальной для других значений Сх (кривые 3,4).
3) Определение оптимальных значений F и R, для исследуемой схемы.
Чтобы определить оптимальные значения F и R , при двух значениях Сх (Сх2 =2С0 и Сх1 несколько большей С0) были сняты экспериментальные зависимости частоты максимума (FUmax) от сопротивления R (таблицы 5 и 6 и рис. 4), где кривая 1 получена для Сх1 < С0 а кривая 2 – для Сх2 = 2С0
Таблица 5
R1=15,45 кОм, R2=5,700 кОм, F=50 кГц.
| UBblx | -1,0278 | -0,0449 | 0,6891 | 0,8710 | 1,0230 | 1,0755 | 1,1706 | 1,2552 | 1,3251 | |
| С,пФ | 25 | 62 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 | 200 | 240 | |
| 1,3883 | 1,4330 | 1,5014 | 1,5650 | 1,6678 | ||||||
| 280 | 320 | 350 | 400 | 450 | ||||||
Таблица 6
R1=15,45 кОм, R2=105,4 кОм, F=50 кГц.
| UBblx | -0,8780 | 0,7525 | 1,7307 | 2,4650 | 2,8930 | 3,2767 | 3,5045 | 3,9612 | 4,3432 | |
| С,пФ | 25 | 62 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 | 200 | 240 | |
| 4,6350 | 4,8851 | 5,0500 | 5,2963 | 5,4970 | ||||||
| 280 | 320 | 350 | 400 | 450 | ||||||
Рис. 5. Обобщенные регулировочные характеристики схемы
Кривые 1 и 2 пересекаются в точке, соответствующей оптимальным значениям частоты Fопт и сопротивления Rопт. При этом выполняется условие Т/τ=3,5, где τ= Rопт. Сх2; Т=1/ Fопт. Все подобные характеристики для Сх1< Сх< Сх2 находятся между кривыми 1 и 2 и пересекаются в той же точке. Так из рис. 6 видно что , в исследованной схеме оптимальное значение сопротивления – 48кОм, при этом частота источника питания составила 80кГц.,а максимальный выходной сигнал составил 1,3В.
Рис. 6. Обобщенная характеристика схемы после настройки
Заключение
Данная схема позволяет смещать характеристику в область положительных или отрицательных значений выходного напряжения путем выбора разных значений R1 и R2 (при R1 ≠ R2), т.е настраивать устройство только изменением сопротивления одного из резисторов. Благодаря такому включению резисторов R1 и R2 , а также наличию двух накопительных конденсаторов (С1 и С2), появляется возможность территориально разнести конденсаторы Сх и С0 на значительные расстояния.
В ходе проделанного исследования сделанные выводы можно применять для рассмотрения датчиков расхода топлива, датчиков перемещения. Данная схема наглядно показывает все существующие недостатки методов определения расхода топлива не емкостным методом.
Список литературы
1. Левшина Е. С. Электрические измерения физических величин./ Е. С. Левшина, П. В. Новицкий. – Л.: Энергоатомиздат, 1983. – 320 с.
2. Шивринский В.Н. Измерительная схема емкостно- диодного датчика // Датчики и системы. – 2005.- № 11.
3. Магден И.Н. Преобразователи неэлектрических величин./ И.Н. Магден, В.Н. Рыбин. - М.: Знание, 1980.- 64 с.
4. Демидова – Панферова Р.М. Электрические измерения./ Р.М. Демидова – Панферова, В.Н. Малиновский, В.С. Попов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 392 с.