Электронный гальванометр с автоматическим выбором предела измерения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и является дополнительным к авт.ев.№ 524129, Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния темпе- . ратуры окружающей среды на результат измерения. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее логарифмический усилитель 1, блок 2 потенциирования, блок 3 переключения пределов измерения, блок 4 переключения масштабов, источник 6 измеряемого тока, вольтметр 7, введен блок 5 источников опорного напряжения, выполненный на двух операционных уси

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Р 4 G 01 R 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 534129 (21) 3889571/24-21 (22) 23.04,85 (46) 23.01.87.Áþë. У 3 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) П.Н.Лепешкин, В.А.Прянишников и В.М.Чапайкин (53) 621 .317 715 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 524129, кл. G О1 R 5/00, 1976. (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ ГАЛЬВАНОМЕТР С АВГОМАТИЧЕСКИМ ВЫБОРОМ ПРЕДЕЛА ИЗМЕРЕНИЯ (57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и является дополнительным к авт.св.9 524129.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния темпе- . ратуры окружающей среды на результат измерения. Для достижения поставленной. цели в устройство, содержащее логарифмический усилитель 1, блок 2 потенциирования, блок 3 переключения пределов измерения, блок 4 переключения масштабов, источник 6 измеряемого тока, вольтметр 7, введен блок

5 источников опорного напряжения, выполненный на двух операционных уси!

? 85377 лителях 30 н 34, двух транзисторах

31 и 33, опорном источнике 36, четырех резисторах 32,37,38,35. Низкое значение погрешности измерения в широком диапазоне температур обеспечивается при равенстве обратных токов

Изобретение относится к электроизмерительной технике и является усовершенствованием устройства по авт.св..У 524129.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния температуры окружающей среды на результат измерения.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит логарифмирующий усилитель 1, выход которого подключен к входу блока 2 потенциирования и к первому входу блока 3 переключения пределов измерения, выходы блока 3 подключены к управляющим входам блока 4 переключения масштабов, вход которого соединен с вторым выходом блока 5 источников опорного напряжения, а выход — с управляющим входом блока 2, первый выход блока 5 подключен к второму входу блока 3.

Вход усилителя 1 является входом устройства и подключен к источнику 6 измеряемого тока. Выход блока 2 подклю.чен к вольтметру 7. Усилитель 1 выполнен на операционном усилителе (ОУ)

8 с транзистором 9 в цепи обратной связи, неинвертирующий вход ОУ 8 и база транзистора 9 подключены к общей шине, инвертирующий вход ОУ 8 и коллектор транзистора 9 — к входу . усилителя 1, а выход ОУ 8 и эмиттер транзистора 9 — к выходу усилителя

1; Блок 3 выполнен на компараторах

10 — 12, инвертируюшие входы которых соединены с первым входом блока 3, а неинвертирующие — с выходами делителя напряжения на резисторах 13 — 15, включенных последовательно между вто-, рым входом блока 3 и общей шиной, преобразователе кода на логических элементах ТОЖДЕСТВЕ11НОЕ ИЛИ 16 — 19, перехода база-эмиттер транзисторов устройства. Это равенство достигается за счет изготовления транзисторов на одной подложке, что также обуславливает одинаковую их температуру.

1 ил. первый вход элемента 16 подключен к общей шине, а второй — к выходу компаратора 10, первый вход элемента 17 подключен к выходу компаратора 10, а

5 второй — к выходу компаратора 11,первый вход элемента 18 подключен к выходу компаратора 11, а второй " к выходу компаратора 12, первый вход элемента 19 подключен к выходу компара® тора 12, а второй — к источнику логической единицы, выходы элементов

16 — 19 подключены к выходам блока 3.

Блок 4 выполнен на транзисторных клю15. чах 20 — 23, входы которых соединены с выходами делителя напряжения на резисторах 24 — 26, включенных последовательно между общей шиной и входом блока 4, управляющие входы ключей

20 — 23 подключены к управляющим входам блока 4, а выходы объединены и соединены с выходом блока 4. Блок 2 выполнен на ОУ 27 и транзисторе 28, эмиттер которого подключен к входу .

>5 блока 2, база — к управляющему входу блока 2, а коллектор — к инвертирую- . щему входу ОУ 27 и через резистор 29 к выходу ОУ 27 и выходу блока 2, не" инвертирующий вход ОУ 27 соединен с общей шиной. Блок 5 выполнен на ОУ ,30, первом транзисторе 31, база и коллектор которого соединены с инвертирующим входом ОУ 30 и первым выводом первого резистора 32, а эмиттер —, с выходом ОУ 30, пер. вым выходом блока 5 и эмиттером транзистора 33, база и коллектор которого соединены с .неинвертирующим входом ОУ 34 и через второй

40 резистор 35 - с вторым выводом резистора .32, опорном источнике 36, включенном между вторым выводом резистора 32 и общей шиной, третьем резисторе 37, включенном между инвертирующим входом Оу 34 и общей шиной, и!

285377

Iв»

U< X — -" —, %Of четвертом резисторе 38, включенном между инвертирующим входом и выходом

ОУ 34, неинвертирующий вход ОУ 30 соединен с общей шиной, выход ОУ 34 соединен с вторым выходом блока 5.

Транзисторы 9,28,31 и 33 выполнены при этом на одной подложке.

Электронный гальванометр с автоматическим выбором предела измерения работает следующим образом. !О

Измеряемый ток I „ от источника

6 поступает на вход логарифмирующего усилителя 1, выходное напряжение которого пропорционально логарифму измеряемого тока !

5 где Чт — температурный потенциал; — обратный ток перехода база — эмиттер транзистора 9.

Для получения линейного выхода спужит блок 2 потенциирования. Выходное напряжение блока 2, зависящее от выходного напряжения усилителя 1 и выходного напряжения блока 4 переключения масштабов, равно

U I . R -«™ е 9 (1)

Ь» О

9Oi где R — сопротивление резистора 29;

I — обратный ток перехода эх база — эмиттер транзисто- 35 ра 28;

U4 — напряжение на выходе блока 4.

Для исключения температурной зави- 40 симости напряжения U на втором выходе блока 5 формируется напряжение

Ч 9 fn () (2) 45

Rl 19ОЗ

s. т R2 ?вой 9

R3 где 9 1 + — — — коэффициент ycuR4 ления усилителя, выполненного на

ОУ 34 и резисторах 37 и 38 (R4 и R3);

Rl и к2 - сопротивления г резисторов 32 и 35; 55

Iì и I î4 обратные токи переходов база— эмиттер транзис- торов 31 и 33.!!апряжение П умножается на коэффициент деления g блока 4, управляемого блоком 3

С учетом выражений (2) и (3) выражение (1) примет вид

П Т 1 Тэдом 1 1 ?эОЗ

&1

2 sx зо1 . эо4 (4) При выполнении равенства I о, Тэо = Тэоэ = Iэ „ обеспечивается низкое значение погрешности измерения в широком диапазоне температур.

Изготовление транзисторов на одной

;подложке позволяет получать практически одинаковую их температуру и равенство их обратных токов в широком диапазоне температур.

Из выражения (4) следует, что для изменения масштаба между измеряемым током IsÄ и напряжением 0, измеряемым вольтметром 7 (что эквивалентно изменению предела измерений) ° необходимо переключить коэффициент деления делителя напряжения в блоке 4, Предел измерения (масштаб между напряжением и измеряемым током I ) выSX бирается блоком 3, который состоит из комп ар ат оров . 1 Π— 12 напряжения, сравнивающих выходное напряжение логарифмирующего усилителя с пороговыми напряжениями делителя напряжения, собранного на резисторах 13-15, который питается от первого источника опорного напряжения на ОУ 30 бло- . ка 5 источников опорного напряжения.

1 Е

Выходное напряжение U g fn 4 -, т где Еод —,напряжение источника 36. !

Напряжение U зависит от температуры аналогично напряжению U, поэтому выбор пределов измерения от температуры не зависит. С компарато ров напряжения выходные логические сигналы поступают на входы элементов . .16-!9, на выходе которых формируются сигналы, .соответствующие измеряемому диапазону. Эти сигналы поступают в блок 4 переключения масштабов, где замыкают один из ключей 20-23 ° через который напряжение с делителя опорного напряжения, выполненного на резисторах 24-26, поступает на вход блока 2 потенциирования. Делитель опорного напряжения питается с второго выхода блока 5 источников.

12Н5 /7

25

Составитель С,Рыбин

Редактор С.Пекарь Техред К.Попович Корректор E.Сирохман

Заказ 7638/46 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

)1роизводственио-полиграфическое предприятие, r,Ужгород, ул.Проектная, 4 опорного напряжения, выходное напряжение которого зависит 0Т температуры. Это позволяет исключить влияние температуры hB погрешность измерения электронного гальванометра.

Если измеряемый ток Т „ соответствует первому пределу измерений 1выходное напряжение tJ усилителя 1 не превышает пороговых напряжений на прямых входах компараторов 10-12 напряжения), на выходах компараторов формируются напряжения логического нуля. На выходе элемента 19 появляется сигнал логической единицы. На выходах элементов 16 — 18 сигналы соответствуют логическому нулю. Выходные сигналы блока 3 поступают в блок 4 на входы ключей 20-23.Так как на вход ключа 23 поступает сигнал логической единицы, то он будет открыт и через него с делителя напряжения поступит на вход блока 2 потенциирования напряжение, Коэффициент деления (. в этом слу" . чае равен единице и схема потенциирования работает с максимальным коэффициентом передачи, что соответствует наиболее чувствительному пределу измерений.

Если измеряемый ток I „соответствует второму пределу измерения, то выходное напряжение логарифмирующего усилителя I становится больше порогового, подаваемого на прямой вход компаратора 12 (но меньше пороговых напряжений компараторов 10,11). При этом на выходе компаратора 12 формируется сигнал логической единицы,который вызывает появление логической единицы на выходе элемента 18.

На выходах элементов 16,17 и 19 сигналы соответствуют логическому нулю.

Открывается ключ 22 блока 4, ключи

20,21 и 23 находятся в закрытом состоянии, Напряжение с делите. я и,«трлжения через ключ 22 поступает иа вход блока 2 потенциирования. Коэффициент деления делителя напряжения ири этом увеличивается, а коэффициент перЕдачи блока 2 потенцинрования уменьшается, что соответствует работе электронного гальванометра на другом диапазоне, Аналогичным образом происхо10 дит переключение пределов измерения электронного гальванометра при других значениях измеряемого тока.

Формула изобретения

Электронный гальванометр с автоматическим выбором предела измерения по авт.св. И 524129, о т л и ч а ю - шийся тем, что, с целью повьппения точности, в него введен блок источников опорного напряжения, выполненный на двух операционных усилителях, двух транзисторах, опорном ис" точнике и четырех резисторах, инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с базой и коллектором первого транзистора и первым выводом первого резистора, неинвертирующий вход — с общей шиной, а вы30 ход - с эмиттерами обоих транзисторов и первым выходом блока, второй вывод первого резистора через опор" ный источник соединен с общей шиной, а через второй резистор — с коллектором и базой второго транзистора и неинвертирующим входом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен через третий резистор е общей шиной, а через чет40 вертжй резистор — с В Одом этого усилителя и вторым выходом блока„первый и второй выходы блока источников опорного напряжения подключены к до" полнительным входам блока переключе4> ния пределов измерения и блока переключения масштабов соответственно.