Преобразователь сопротивления постоянному току в интервал времени

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых вольт ; метрах. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Устройство содержит источники 1 и 16 опорного напряжения, опорный резистор 2, операционный усилитель 3, резистрры 4 и 21, согласующий блок 6, интегратор 7, входные клеммы 8 и 9 преобразователя , преобразуемый резистор 10,ключи И, 12 и 13, запоминающие конденсаторы 14, 15, блок 17 управления с входом 22 и выходами 23-26, усилитель 18, блок 19 коррекции, конденсатор 20, входной ключ 5 с входами 27-29. Достижению поставленной цели способствует введение в устройство источника 1 опорного напряжения, ключей 12 и 13, запоминающих конденсаторов и резистора 4. В описании представлены временные диаграммы поясняющие работу устройства и вариант реализации блока управления. 3 ил. i (Л ГС со « со со со Вым9 Перегрузка

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

ЕЕСГ1УЬЛИК

А1

15!1 4 С 01 R 27 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

О И OTKPblT!44 (21) 3808528/24"21 (22) 05.1!.84 (46) 15.06.86. Бюл. Р 22 (72) В.А.Янкович (53) 621.317.331(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 532097, кл. G 01 R 27/02, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 464867, кл. G 01 R 27/00, 1973. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПОСТОЯННОМУ ТОКУ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано и цифровых вольт". метрах. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Устройство содержит источники 1 и 16 опорного .напряжения, опорный резистор 2, опе,.SU„„12 7 рационный усилитель 3, резистрры 4 и 21, согласующий блок 6, интегратор

7, входные клеммы 8 и 9 преобразователя, преобразуемый резистор !О,ключи 11, 12 и 13, запоминающие конденсаторы 14, 15, блок 17 управления с входом 22 и выходами 23-26, усилитель 18, блок 19 коррекции, конденсатор 20, входной ключ 5 с входами

27-29. Достижению поставленной цели способствует введение в устройство источника 1 опорного напряжения, ключей 12 и 13, запоминающих конденсаторов и резистора 4. В описании представлены временные диаграммы поясняющие работу устройства и вариант реализации блока управления.

3 ил.

1237993

Изобретение относится к электро- . измерительной технике и может быть использовано в цифровых вольтметрах для линейного преобразования сопротивления в интервал времени.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2 — вариант реализации блока управления; на фиг ° 3 — временные диаграммы блока управления.

Устройство (фиг.l) содержит дополнительный источник 1 опорного напряжения, выход которого соединен через опорный резистор 2 с входом операционного усилителя 3, к которому подключен первый вывод дополнительного резистора 4, второй вывод которого соединен через входной ключ 5 и согласующий блок 6 с входом интегратора 7, входные клеммы 8 и 9 преобразователя для подключения преобразуемого резистора 10, ключи 11, 12 и 13, запоминающие конденсаторы

14 и 15, источник 16 опорного напряжения, блок 17 управления, выходы которого соединены с управляющими входами входного ключа 5, интегратор 7 содержит усилитель 18, блок 19 коррекции дрейфа нуля усилителя, конденсатор 20, резистор 21, вход 22 блока управления, выходы 23—

26, входы 27, 28 и 29 входного ключа 5.

Блок 17 управления (фиг. 2) содержит генератор 30 импульсов, счетчик

31 по модулю 3, компаратор 32, IK-триггеры 33 и 34, логические элементы 35, Зб и 37 И-НК, инверторы 38, 39 и 40.

Работа блока управления пояснена эпюрами, приведенными на фиг.3. где. а — напряжение на выходе генератора 30 импульсов; б — напряжение на выходе счетчика 31; в — напряжение на инвертирующем выходе IK-триггера 33; г — напряжение на инвертирующем выходе IK-триггера 34; д — напряжение на выходе инвертора 38; е -напряжение на выходе элемента 36; ж — напряжение на выходе инвертора 39;

55

50 з — напряжение на выходе элемента И-НЕ 37; и — напряжение на выходе инвертора 40; к — напряжение на входе 22 блока

17 управления (входе компаратора 32); л — напряжение на выходе компаратора 32.

Преобразователь сопротивления постоянному току в интервал времени работает в три такта.

В исходном состоянии (до начала 1 первого такта работы) ключи 11 и 12, вход 27 ключа 5 и ключ (не показан) в блоке 19 коррекции дрейфа нуля замкнуты.

Управление ключами осуществляется выходным напряжением элемента Зб И-НЕ блока 17 управления (выход:24 блока

17 управления, фиг.3). Таким образом до начала первого такта. работы запоминающий конденсатор 15 заряжается от источника 16 опорного напряжения до величины 11„ . В это время вход операционного усилителя 3 через ре.зистор 4 и ключ 5 подсоединен к входу согласующего блока 6, который имеет большое входное сопротивление и малое выходное. Напряжение смещения операционного усилителя 3 совместно с напряжениями смещения согла.— сующего блока 6 и усилителя 18 интегратора 7 "запоминается" в блоке 19 коррекции дрейфа.

В начале первого такта работы (на фиг.3 — момент времени tf) на выходе счетчика 30 блока 17 (выход 26 блока 17) устанавливается состояние ло= гическс>й единицы. Этим напряжением устанавливаются в нулевое состояние IK-триггеры 33 и 34 блока 1? управления. На инвертирующих выходах

ТК-триггеров 33 и 34 устанавливаются состояния логической единицы, которые переводят выход элемента 36 И-НЕ в состояние логического нуля. Ключи

1! и 12 и вход ?7 ключа 5 размыкаются, а блок 19 коррекции дрейфа переключается из режима запоминания в режим коррекции.

Напряжением с выхода счетчика 31 блока !7 (выход 26 блока 17) замыкается ключ 5 по входу 28. Во время первого такта работы, длительность которого постоянна и равна (период времени Т, — t на фиг.З), к входу согласующего блока 6 прикладывается выходное напряжение усилителя 3, ко1237993 торое равно сумме напряжения смеще-.: ния последнего и напряжения на преобразуемом резисторе 10.

В конце первого такта работы напряжение на выходе интегратора 7 имеет величину

1 я „см.оу с . от

1 10

Инт2 ц «ц ц ц ) ° () см.с.у см.оу см IINT см. су

= — --U Т, RC 4

1 1

RC g> RC (Цокт см Ут сЮ с (2) см. нт скот см.су се. Мат ) . у де цо

2 см оу цсм.су напряжение на конденсаторе 15; напряжение на конденсаторе 14; напряжение смещения согла-. сующего блока 6;

55 где RC — постоянная времени интегратора;

UR„— напряжение на резисторе 1О; ц „ „ — напряжение смещения операционного усилителя 3;

U — напряжение смещения интегсм инт ратора 7;

U — напряжение смещения соглаЮ.су сующего блока 6.

По окончании первого такта работы (момент t на эпюрах фиг.3) на выходе счетчика 31 блока 17 (выход 26 блока 17) устанавливается состояние логического нуля. Этим перепадом напряжения закрывается ключ 5 по входу

27 и устанавливается состояние логической единицы на выходе инвертора

40 блока 17 (выход 24 блока 17). Этим напряжением замыкается ключ 5 по входу 29 и ключ 13. Во время второго такта (период времени С -, ) к входу согласующего блока 6 прикладывает- 35 ся суммарное напряжение запоминающих конденсаторов 14 и 15, которые включаются последовательно. Так как полярность источника опорного напряжения 16 противоположна полярнос- 40 ти напряжения на преобразуемом резисторе 10, то происходит разряд интегрирующего конденсатора 20 интегратора 7 от величины UÄ<, до нуля.

Учитывая, что напряжение на выходе интегратора 7 в конце второго такта равно нулю, можно записать: цсц„, — напряжение смещения интегратора 7;

Т вЂ” длительность второго такта работы устройства.

После преобразования (2) имеет вид:

UR т

Т

ОП, (3) При достижении напряжения на выходе интегратора ° 7 нулевого уровня (момент времени на фиг.3) на выходе компаратора 32 появляется отрицательный перепад напряжения, который устанавливает IK-триггер 33 в состояние логической единицы..На инвертирующем выходе IK-триггера 33 устанавливается состояние логического

Когда величина измеряемого сопротивления превышает верхнее значение . выбранного диапазона измерения, напряжение на выходе интегратора 7 не достигает нулевого уровня, а на выходе инвертора 40 (выход 24 блока 17 ) сохраняется значение логической еди". ницы. Эта единица присутствует на одном из входов элемента 35 И-НЕ; На второй вход элемента 35 И-НЕ посту . пает импульс с выхода генератора 30 импульсов. На выходе элемента 35

И-НЕ появляется отрицательный перепад напряжения, которые переводит IK-триггер 34 в единичное состояние. нуля, которое устанавливает на выходе 25 блока 17 управления состояние логической единицы, а на выходе 24 блока 17 управления — состояние логического нуля. Напряжение с выхода

24 блока 17 управления закрывает ключ

5 по входу 29 и ключ 13, а напряже ние с выхода 25 блока 17 управления устанавливает преобразователь в исходное состояние.

Во время третьего такта (интервал времени от с до с на фиг.3) преобразователь находится в исходном состоянии.

Из (3) видно, что длительность второго такта (фиг.38, 4 ) пропорциональна U „ и не зависит от напряжений смещения операционного усилителя 3, напряжений смещения согласующего блока 6 и усилителя !8 интегратора 7.

Так как значение Ц „ пропорционально величине преобразуемого резистора 10, то и длительность второго измерительного такта соответствует измеряемому сопротивлению.

$ 123

Сигнал с инвертирующего выхода триггера 34 устанавливает блок !7 управления в исходное состояние, а сигнал с неинвертирующего выхода используется для индикации перегрузки.

Резистор 4 и конденсатор 14 (фиг. 1) образуют фильтр, устраняющий импульсную помеху, возникающую при коммутации ключей.

Формула изобретения

Преобразователь сопротивления постоянному току в интервал времени, содержащий источник опорного напряжения, опорный резистор, операционный усилитель, вход которого соединен с первым выводом опорного резистора и с первой входной клеммой преобразователя для подключения преобразуемого резистора, вторая входная клемма соединена с выходом операционного усилителя, входной ключ, согласующий блок, интегратор, в состав которого входят усилитель, блок коррекции дрейфа нуля усилителя, один вход которого соединен с выходом усилителя, выход — с.одним из входов усилителя, второй вход которого является входом. интегратора, а выход — выходом интегратора, управляющий вход блока коррекции дрейфа нуля усилителя соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен с выходом интегратора, первый, второй и третий выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами входного клюСигнал ПИ Нор

7993 S ча, первый выход блока управления соединен также с управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с одним из входов входного ключа, а вход — с выходом источника опорного напряжения, второй выход ,блока управления соединен также с выходом преобразователя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше1Q ния точности, в него введены дополнительный источник опорного напряжения, второй и третий ключи, первый и второй запоминающие конденсаторы, дополнительный резистор, причем вы15 ход дополнительного источника опорного напряжения соединен с вторым выводом опорного резистора, первый вывод дополнительного резистора — с первым выводом опорного резистора, 20 второй вывод дополнительного резистора — с первым входом входного ключа, с выходом второго ключа и с первым выводом первого запоминаюшего конденсатора, второй вывод которого

25 соединен с общей шиной преобразователя и с выходом третьего ключа, вход которого соединен с входом второго ключа и с первым выводом второго запоминающего конденсатора, второй

30 вывод которого соединен с выходом первого ключа, управляющие входы второго и третьего ключей соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока управления, выход операционного усилителя соединен с вторым входом входного ключа, выход которого через согласующий блок сое— динен с входом интегратора.

Сигн. ОФ

1237993

t2 ta

Составитель В.Савинов

Редактор Т.Митейко Техред Л.Серд щова Корректор Т.Колб"

Заказ 3284/45 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

5 г

Ь Ву

Фиг.Л