Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мои изобретения
.pdf
41
так, чтобы выходные характеристики датчика были близки к прямо
пропорциональным. Стрелка шириной 2 мм, длиной 40 мм электрически соединена с минусовой клеммой прибора. В крайне правом положении стрелки площади перекрытия ей электродов были равны.
При снятии характеристик использовались калибратор П320, вольтметр В7-34А, низкочастотный генератор Г3-109.
Формула изобретения
1. Электроизмерительный прибор, содержащий корпус, измерительный механизм, подключенный к рабочим клеммам прибора и состоящий из обоймы и установленной в ней подвижной части, стрелочный указатель, закрепленный на подвижной части прибора и электрически соединенный с минусовой клеммой прибора, шкалу с нанесенными на ней отметками, цифрами и обозначениями, закрепленную
в обойме и изолированную от нее, емкостной датчик положения
стрелки, образованный стрелочным указателем и нанесенными на
шкалу неподвижными электродами из токопроводящего материала,
электрически изолированными от шкалы и от остальных элементов
конструкции прибора, отличающийся тем, что система неподвижных
электродов представляют собой дугообразный с центром на оси вращения стрелки слой, разделенный по крайней мере одним пазом на
отдельные части, причем каждый из двух полученных электродов соединен с отдельной дополнительной клеммой.
2. Прибор п. 1, отличающийся тем, что элементы неподвижных
электродов имеют такую форму, что при максимальном отклонении
стрелки выходные емкости датчика равны между собой, а мостовая
измерительная схема датчика в этой точке уравновешена.
3. Прибор п. 1, отличающийся тем, что на шкале вне области, охватываемой стрелкой, расположен дополнительный элемент одного
из неподвижных электродов, так что площади поверхностей электродов равны между собой.
42
№ 2173859. Устройство для измерения емкости конденсатора
МПК G01R 27/26. Заявка: 2000128165/09, 10.11.2000.
Опубликовано 20.09.2001. Бюллетень № 26.
Авторы: Г. В. Медведев, В. А. Мишин и В. Н. Шивринский
Патентообладатель: Ульяновский государственный технический уни-
верситет (RU)
Изобретение относится к области электрических измерений, в ча-
стности, к измерению емкости.
Известен емкостный преобразователь, содержащий мост с индуктивно-связанными плечами (см. Левшина Е. С., Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи) Учебн. пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1983, – стр. 146), включающий повторитель напряжения, трансформатор.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относятся его сложность использования, наличие трансформатора.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство с
емкостно-диодной измерительной цепью дифференциального датчика, в котором емкости датчика подсоединены к источнику переменного напряжения с помощью четырех диодов и двух дополнительных
конденсаторов (см. там же, стр. 148, рис. 7-15, б), и принятое за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже
технического результата при использовании известного устройства,
принятого за прототип, относятся его низкая чувствительность и ограниченный диапазон изменения измеряемой емкости.
Технический результат – расширение диапазона измерения емкости и повышение чувствительности.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что устройство для измерения емкости конден-
43
сатора содержит источник напряжения переменного тока, один вывод
которого соединен с общей шиной, а второй вывод подключен через
разделительный конденсатор к первым выводам первой и второй пар
последовательно соединенных диодов, причем первая и вторая пары
диодов включены встречно, точка соединения диодов первой пары
подключена к выводу образцового конденсатора, точка соединения
диодов второй пары подключена к выводу измеряемого конденсатора,
а вторые выводы образцового и измеряемого конденсаторов подключены к общей шине; последовательно соединенные первый накопительный конденсатор и первый резистор, подключенные к выводу
разделительного конденсатора и общей шине, и фильтр низкой частоты из последовательно соединенных резистора и конденсатора,
который включен между выводом разделительного конденсатора и
общей шиной.
Особенностью является то, что в него введены дополнительный
второй накопительный конденсатор, соединенный параллельно со
второй парой диодов; дополнительный второй резистор, соединенный
между вторым выводом второй пары диодов и общей шиной; и дополнительный выходной резистор, включенный между точкой соединения резистора и конденсатора фильтра низкой частоты и общей
шиной; при этом точка соединения первого накопительного конденсатора и первого резистора соединена со вторым выводом первой пары диодов.
На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для измерения емкости конденсатора, на фиг. 2
– экспериментальная зависимость выходного напряжения U
от из-
вых
меряемой емкости Cx.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
44
Фиг. 1
Фиг. 2
Устройство содержит источник напряжения переменного тока с
выводами 1 и 2, которые образуют вход устройства, первую пару
диодов, состоящую из диодов 3 и 4, соединенных последовательно, и
вторую пару диодов, состоящую из диодов 5 и 6, соединенных аналогичным образом. Первая пара диодов 3 и 4 включена встречно второй
паре диодов 5 и 6. Кроме этого, устройство содержит разделительный
конденсатор 7, первый и второй накопительные конденсаторы 8 и 9,
45
образцовый конденсатор 10, измеряемый конденсатор 11, первый и
второй резисторы 12 и 13, фильтр низкой частоты, состоящий из последовательно соединенных резистора 14 и конденсатора 15, и выходной резистор 16, выводы 17 и 18 образуют выход устройства.
Первый вывод 2 устройства напряжения переменного тока соединен с общей шиной, а второй вывод 1 подключен через разделительный конденсатор 7 к первым выводам первой пары диодов 3 и 4 и
второй пары диодов 5 и 6. Точка соединения диодов 3 и 4 подключена
к первому выводу образцового конденсатора 10, а точка соединения
диодов 5 и 6 подключена к первому выводу измеряемого конденсатора 11. Вторые выводы образцового конденсатора 10 и измеряемого
конденсатора 11 подключены к общей шине. Последовательно соединенные первый накопительный конденсатор 8 и первый резистор 12
подключены ко второму выводу разделительного конденсатора 7 и
общей шине. Между вторым выводом разделительного конденсатора
7 и общей шиной включен фильтр низкой частоты. Второй накопительный конденсатор 9 соединен параллельно со второй парой диодов
5 и 6. Второй резистор 13 включен между вторым выводом второй
пары диодов 5 и 6 и общей шиной.
Выходной резистор 16 включен между точкой соединения резистора 14 и конденсатора 15 и общей шиной. Точка соединения первого накопительного конденсатора 8 и первого резистора 12 соединена
со вторым выводом первой пары диодов 3 и 4.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При подаче на вход устройства входного напряжения U положительной полярности открывается диод 3, и образцовый конденсатор
10 заряжается до напряжения UC0, которое определяется значением
емкости C0 образцового конденсатора 10. При изменении направления входного напряжения U будет протекать ток заряда первого накопительного конденсатора 8 по цепи: точка а, образцовый конденса-
46
тор 10, диод 4, первый накопительный конденсатор 8, точка b. При
этом первый накопительный конденсатор 8 зарядится до напряжения
U
= U + U
C1
, где U – входное напряжение, UC0 – напряжение на об-
C0
разцовом конденсаторе, так как источник переменного напряжения и
конденсатор 10 оказались включенными последовательно и согласно.
Аналогичным образом напряжение на втором накопительном
конденсаторе 9 равно U
= U + U
C2
, где UCх – напряжение на изме-
Cх
ряемом конденсаторе 11 емкостью Cx, но полярность напряжения UC2
противоположна полярности напряжения UC1.
Второй накопительный конденсатор 9 разряжается по цепи резистора 14, выходного резистора 16 и второго резистора 13, а первый
накопительный конденсатор 8 – по цепи первого резистора 12, выходного резистора 16 и резистора 14. Таким образом, токи разряда
первого и второго накопительных конденсаторов 8 и 9 протекают через выходной резистор 16 встречно и выходной сигнал в виде напряжения U
, снимаемый с выводов 17 и 18 будет пропорционален раз-
вых
ности напряжений UC2 и UC1, т. е. в конечном счете пропорционален
разности емкостей Cх и C0 измеряемого и образцового конденсаторов
11 и 10.
В устройстве сохраняется шунтирующее действие первой пары
диодов 3 и 4 и второй пары диодов 5 и 6, но так как сопротивления
первого и второго резисторов 12 и 13 намного больше прямого сопротивления диодов 3÷6, причем для шунтирующих токов первый и второй резисторы 12 и 13 оказываются включенными последовательно,
то это действие намного меньше, чем в схеме прототипа.
Результаты экспериментов показали, что предлагаемое устройство имеет значительно большую чувствительность и диапазон измерения (фиг. 2, кривая 1) по сравнению с прототипом (фиг. 2, кривая 2).
Представленная зависимость U
вых(Cx
тивлений первого и второго резисторов 12 и 13, т. е. при R
) получена при равенстве сопро-
= R
1
и
2
47
C
= const. При R1 = R
0
зависимость U
2
вых(Cx
) симметрична относитель-
но точки C
= C
x
.
0
Предлагаемое устройство позволяет также смещать характеристику U
вых(Cx
выходного напряжения U
(при R
R
1
) в область положительных или отрицательных значений
путем выбора разных значений R1 и R2
вых
), что позволяет настраивать устройство только изменени-
2
ем сопротивления либо первого резистора 12, либо второго
резистора 13.
Благодаря такому включению первого и второго резисторов 12 и
13, а также наличию первого и второго накопительных конденсаторов
8 и 9, стало возможным территориально разнести измеряемый и образцовый конденсаторы 11 и 10 на значительные расстояния.
Предложенное устройство может быть использовано и для измерения емкости дифференциального конденсатора, где роль второй измеряемой емкости может выполнять образцовый конденсатор 10.
Формула изобретения
Устройство для измерения емкости конденсатора, содержащее
источник напряжения переменного тока, один вывод которого соединен с общей шиной, а второй вывод подключен через разделительный
конденсатор к первым выводам первой и второй пар последовательно
соединенных диодов, причем первая и вторая пары диодов включены
встречно, точка соединения диодов первой пары подключена к первому выводу образцового конденсатора, точка соединения диодов
второй пары – к первому выводу измеряемого конденсатора, а вторые
выводы образцового и измеряемого конденсаторов подключены к
общей шине, последовательно соединенные первый накопительный
конденсатор и первый резистор, подключенные к второму выводу
разделительного конденсатора и общей шине, и фильтр низкой частоты из последовательно соединенных резистора и конденсатора, который включен между вторым выводом разделительного конденсатора
48
и общей шиной, отличающееся тем, что в него введены дополнительный второй накопительный конденсатор, соединенный параллельно
со второй парой диодов, дополнительный второй резистор, включенный между вторым выводом второй пары диодов и общей шиной, и
дополнительный выходной резистор, включенный между точкой соединения резистора и конденсатора фильтра низкой частоты и общей
шиной, при этом точка соединения первого накопительного конденсатора и первого резистора соединена с вторым выводом первой пары
диодов.
№ 2190206. Устройство допускового контроля
плотности жидкости
МПК G01N 9/10. Заявка: 2001105575/28, 27.02.2001.
Опубликовано 27.09.2002. Бюллетень № 27.
Авторы: В. А. Мишин, Г. В. Медведев и В. Н. Шивринский
Патентообладатель: Ульяновский государственный технический уни-
верситет (RU)
Изобретение относится к области исследования различных
свойств материалов, а именно плотности жидкостей, и может быть
использовано в промышленности в технологических процессах при
изготовлении жидкостей, в автомобильном транспорте, в частности
для определения марки автомобильного топлива.
Известно устройство для измерения плотности жидкости, содержащее камеру для прокачивания жидкости и поплавок с рычагом
(см. Фарзане Н. Г., Ильясов И. В., Азим-Заде А. Ю. Технологические
измерения и приборы. М., Высш. шк., 1989, – 456 с., стр. 275,
рис. 10.1, в), в котором изменение выталкивающей силы, действующей на поплавок, при прочих постоянных условиях, пропорционально
изменению плотности жидкости.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится сложность конструкции.
49
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для
измерения плотности жидкостей, включающее емкость для исследуемой жидкости и размещенный в ней поплавок (см. Фарзане Н. Г.,
Ильясов И. В., Азим-Заде А. Ю. Технологические измерения и приборы. М., Высш. шк., 1989, – 456 с., стр. 275, рис. 10.1, б) и принятое за
прототип. В данной конструкции при изменении плотности жидкости
изменяется степень погружения поплавка в емкость.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся сложность конструкции, низкая производительность операции контроля плотности исследуемой жидкости.
Технический результат – увеличение производительности операции допускового контроля плотности исследуемых жидкостей и повышение чувствительности устройства.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство допускового контроля
плотности жидкостей содержит емкость для жидкости с входным отверстием и размещенный в ней поплавок.
Особенностью является то, что емкость для жидкости разделена
вертикальными перегородками на сообщающиеся полости, имеющие
верхние и нижние упоры, причем в каждой полости размещены поплавки с различными калиброванными значениями объемной плотности таким образом, что разность объемных плотностей двух соседних
поплавков равна полю допуска плотности исследуемой жидкости и
которые образуют шкалу для допускового контроля плотности исследуемой жидкости, а указателем является вертикальная перегородка
между смежными затонувшим и всплывшим поплавками; передняя
панель устройства выполнена прозрачной. Кроме того, особенность
устройства заключается в том, что оно содержит термометр.
50
На чертеже представлена схема устройства допускового контроля
плотности жидкости.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
Устройство содержит емкость 1 для жидкости с входным отверстием 2. Емкость 1 для жидкости разделена вертикальными перегородками 3 на сообщающиеся полости 4, имеющие верхние упоры 5 и
нижние упоры 6. В каждой из сообщающихся полостей 4 размещены
поплавки 7÷12 с различными калиброванными значениями объемной
плотности, которые образуют шкалу допускового контроля плотности
исследуемой жидкости, а указателем является вертикальная перегородка 3 между смежными затонувшим и всплывшим поплавками,
причем разность объемных плотностей двух соседних поплавков равна полю допуска плотности исследуемой жидкости. Все поплавки
7÷12 изготовлены, например, из алюминия и имеют внутри воздушные полости. Поплавки 7÷12 могут иметь простую геометрическую
форму, например цилиндрическую, что позволяет достаточно точно
определить их объем, а их масса определяется с большой степенью
точности путем взвешивания, т. е. поплавки 7÷12 изготовлены с калиброванным значением объемной плотности. Если изготовить ряд
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]