Преобразователь выходных величин параметрических датчиков в частотные сигналы

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫХОДНЫ ВЕЛИЧИН ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ В ЧАСТОТНЫЕ СИГНАЛЫ, содержащий oSpas цовый элемент, блок сравнения, ойин вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - через токоза дающий элемент к инвертирующему вхо ду операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, отличающи с я тем, что, с целью повьниения точности преобразования, образцовый элемент соединен последовательно с датчиком в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя , причем их общий вывод соединен с входом интегратора. 2.Преобразователь по п. 1, о тличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , общий вывод образцового элемента и датчика соединен с вторым входом блока сравнения, а выход операционного усилителя - с входом интегратора . 3.Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью снижения влияния сопротивления соединительных проводов, образцовый элемент и датчик подключаются по пятипроводной схеме, причем два про-g вода подключены вместе к входу образцового элемента, а другими концами - соответственно к токозадающему элементу и к инвертирующему входу операционного усилителя, другие два лровода подключены вместе к входу датчика, а другими концами - соответственно к выходу операционного усилителя и к входу блока сравнения, а пятый провод соединяет общий вывод образцового элемента и датчика с входом интегратора или с вторым входом блока сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОНИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПжЛИН

1(5Ц С 01 R 27/00

t й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3474043/18-21 (22) 19.07.82 (46) 23.02.84. Бюл. Р 7 (72) В.A .Алексеев, А.И.Мартяшин, Б,Л.Свистунов и В.И.Чернецов (71) Пензенский политехнический институт (53) 621.317.75(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 761936, кл. С 01 R 27/00, 1980.

2. Мартяшин A.È. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. N, Энергия, 1976, с.39, рис. 12 (прототип) . (54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫХОДНЫХ

ВЕЛИЧИН ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ В

ЧАСТОТНЫЕ СИГНАЛЫ, содержащий оеразцовый элемент, блок сравнения, оДин вход которого подключен к выходу интегратора, а выход — через токозадающий элемент к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, образцовый элемент соединен последовательно с датчиком в цепи отрицательной об(„)SU(») 1 9 А ратной связи операционного усилителя, причем их общий вывод соединен с входом интегратора °

2. Преобразователь по п. 1, о тличающийс ятем,что,с целью расширения функциональных возможностей, общий вывод образцового элемента и датчика соединен с вторым входом блока сравнения, а выход операционного усилителя — с входом ин. тегратора, 3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью снижения влияния сопротивления соединительных проводов, образцовый элемент и датчик подключаются по . пятипроводной схеме, причем два про- щ 2 вода подключены вместе к входу образцового элемента, а другими концами — соответственно к токоэадающеэту элементу н х ннвертнруююему входу С операционного усилителя, другие два провода подключены вместе к входу Я датчика, а другими концами — соответственно к выходу операционного усилителя и к входу блока сравнения, а пятый провод соединяет общий вывод образцового элемента и датчика с входом интегратора или с вторым входом блока сравнения.

1075189 не $2) . х, UM < ЧХ

Х х где Хх

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля и измерения параметров датчиков.

Известен преобразователь параметров R L, С -цепей н период электрических колебаний, содержащий интегратор, выход которого подключен к первому входу сумматора, а через . последовательно соединенные усилитель-ограничитель и измерительный 10 блок — к второму входу сумматора, выход которого подключен к одному иэ входов блока сравнения, выход которого подключен к входу интегратора, приче л второй вход блока сравнения 15 через делитель напряжения соединен с его выходом (1) .

Недостатками известного преобразователя являются относительно большая сложность, а также пониженная 7О точность преобразования, обусловленная этой нечувствительностью усилителя †ограничите.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является преобразователь параметров элементов I<, С и L .состоящий из блока сравнения, интегратора и измерительной цепи, составленной из операционного усилителя, входы которого подключены к выходу блока сравнения через токозадающий элемент и непосредственно, а в цепь отрицательной обратной связи — преоб" разуемый элемент, причем общая точка соединения токозадающего и преобразующего элементов подключена че35 рез опорный элемент к земляной шиНедостатком известного преоб15аэонателя является относительно невысо- 40 к ая точност ь преобр азонани я, о бусловленная влиянием на результат преобразования параметров операционного усилителя измерительной цепи (коэффициента усиления, полосы пропускания, входного сопротивления и т.д.), а также сопротивления проводов, Целью изобретения является повышЕние точности преобразования, а также расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий образцовый элемент, блок сравнения, один вход которого подключен к выходу интегратора, а выход — через токозадаюший элемент к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, образцовый 6I3 элемент соединен последовательно с датчиком н цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя, причем их общий вывод соединен с, входом интегратора. 65

Для расширения функциональных возможностей общий вывод образцового элемента и датчика соединен с вторым входом блока сравнения, а выход операционного усилителя — с входом инте гр атора, Для снижения влияния сопротивления соединительных проводов образцоный элемент и датчик подключаются по пятипроводной схеме, причем дна провода подсоединены вместе к входу образцового элемента, а другими концами — соответственно к токозадающему элементу и к ин вертирующему входу операционного усилителя, другие два провода подсоединены вместе к входу датчика, а другими концами соответственно к выходу операционного усилителя и к входу блока сравнения, а пятый провод соединяет общий вывод образцового элемента и датчика с нходом интегратора или с вторым входом блока сравнения.

На фиг, 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — то же, по п. 2 формулы изобретения; на фиг. 3 — подключение датчика по пятипронодной схеме.

Преобразователь состоит из блока 1 сравнения, один вход которого подключен к выходу интегратора 2, а выход к измерительной цепи 3, состоящие из операционного усилителя 4 с токозадак<щим элементом 5 на входе, в цепи отрицательной обратной связи которого включены последовательно соединенные образцовый элемент б и датчик 7, выход операционного усилителя 4 соединеч с вторым входом блока сравнения, а общая точка элемента б и датчика 7 — к входу интегратора 2, Преобразователь работает следующим образом, При включении источни ка пит ани я благодаря наличию положительной обратной связи на выходе блока 1 сравнения появляется импульс напряжения амплитудой <<, поступающей на вход измерительной цепи 3, С выхода последней напряжение, определяющееся выр аже ни ем! где Х вЂ” эквивалентное сопротивлеО ние опорного элемента; эквивалентное сопротивление токозадающего элемента, подается на вход интегратора 2, а напряжение с второго выхода измерительной цепи 3 эквивалентное сопротинление датчика", 1075189

Т 44р 1 ) 1о (4) Б= „" (оО%. (8) 2S зо х,+х» .

Инт ех (5)

35 поступает на второй вход блока сравнения, С выхода интегратора 2 напряжение, определяемое как где . — постоянная времени интегратора 2, поступает на первый вход блока 1 сраннения °

В момент раненства напряжений (2) и (3) выходное напряжение блока

1 сравнения скачкообразно меняет знак на противоположный и далее про- . 5 цесс повторяется. Из условия равенства (2) и (3) находим период генерируемых преобразонателем сигналов

С целью преобразования выходных величин параметрических датчикон в частоту генерируемых колебаний вход интегратора 2 подключается к выходу операционного усилителя 4 и обшая точка соеди не ни я токо э адающе ro элемента 6 и датчика 7 — к второму входу блока сравнения. Работа преобразователя практически не отличается от описанной в первом случае. При этом напряжение интегратора 2 ранно

Иэ условия равенства (1) и (5) получаем (х„ — 1+ —" (7

Здесь влияние н еидеальных параметров 4О операционного усилителя 4 также снижается.

Для обеспечения изменения чувствительности преобразователя в проВНИИПИ Заказ 493/39

Тираж 711 Подпи сное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проект н ая, 4 цессе настройки следует опорный элемент 6 сделать подстраинаемым, Для резкого снижения влияния сопротивления соединительных проводов опорный элемент и датчик подключается по 5- проводной схеме. При этом период генерируемых преобразователем сигналов определяется следующим образом где 7д =(В+кпе) с =4+Р))с) 4 п — сопротивление пронода;

R )) с — элементы нремязадающей цепи

Инт ° 2 °

Относительная погрешность преобразования определяется из выражения

Для снижения В следует повысить сопротивление R времязадающей цепи интегратора 2, что не представляет особых затруднений, Остальные же (сопротинления проводов) не влияют.

Следует отметить, что в предлагаемом преобразователе исключается влияние различных источников мультйпликативной погрешности, обусловленных действием дестабилизирующих факторов (температуры, радиации, магнитного поля, давления, влажности и т.п.) °

Таким образом, введение новых сняв зей позволило повысить точность преобразования за счет исключения влияния неидеальности параметров операционного усилителя измерительной цепи, сопротивления соединительных проводов и мультипликативных погрешностей, обусловленных действием условий эксплуатации датчика.