Simulation modeling features of capacitive sensor measurement circuits
Authors: Мишуков С.В. 
Published: July 2024

Основным универсальным и эффективным методом научного познания различных технических систем и объектов является выполнение имитационного моделирования в специальном программном обеспечении, например, SimInTech (Simulation In Technic), которое представляет собой уникальный программный комплекс, реализующий возможность объединения в режиме реального времени расчетных проектов и схем с различными математическими, физическими, электрическими, гидравлическими и другими процессами. Эта особенность среды SimInTech позволяет выполнить моделирование измерительных схем на основе оригинального метода определения параметров емкостных датчиков, который заключается в двухэтапном алгоритме измерений в установившемся и переходном режимах исследуемой цепи. На примере указанной измерительной схемы показаны особенности построения ее модели с применением встроенного языка программирования, разработкой пользовательских блоков емкостного датчика, операционного усилителя, устройства выборки и хранения, а также выполнено исследование случайной составляющей относительной погрешности измерений параметров датчика при изменении точности взятия отсчетов напряжения и подтверждена возможность выполнения измерений с погрешностью, не превышающей 0,5 %. Материалы статьи представляют практическую ценность для специалистов в области контрольно-измерительной техники, поскольку применение среды динамического моделирования SimInTech для построения моделей измерительных схем позволит упростить выполнение теоретических исследований в области многоэлементных цепей и объектов, представляемых ими.

The main universal and effective method of researching numerous technical systems and objects is the implementation of simulation modeling in special software, for example, SimInTech (Simulation In Technic), which is a unique software package that makes it possible to combine calculation projects and schemes with various mathematical, physical, electrical, hydraulic and other processes in real time. This feature of the SimInTech environment enables to simulate measuring circuits based on the original method of determining the capacitive sensor parameters, which consists in a two-stage measurement algorithm in steady-state and transient modes of the circuit under study. Using the example of the specified measuring circuit, the features of constructing its model by means of a built-in programming language, the development of custom blocks of a capacitive sensor, an operational amplifier, a sampling and storage device are shown. In addition, a study of the random component of the sensor parameter measure error, when the accuracy of voltage sampling changes, was carried out and the possibility of performing measurements with an error not exceeding 0.5% was confirmed. The materials of the article are of practical value for specialists in the field of control and measuring technology since the application of the SimInTech dynamic modeling environment for building models of measuring circuits will facilitate theoretical research relating to multi-element circuits and objects represented by them.