Преобразователь сопротивления в частоту импульсов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

,",11 4 G 01 В 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

13 ъ3%4 ффдщ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1327011

° (21) 4031316/24-21 (22) 12.03.86 (46) 15.01.88. Бюл. № 2 (75) Л.И.Макеева (53) 621.317.33 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1327011, кл. G 01 R 27/02, 25.06.84, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и мо„„SU„„1366970 А 2 жет быть использовано для измерения сопротивления резисторных датчиков.

Цель изобретения — повышение точности преобразования. Устройство содержит стабилизатор 1 тока, эталонные резисторы 2 и 4, измерительный резистор 3, переключатели 9 — 12, интегратор 13, блок 14 сравнения и дифференциальный усилитель 15. Соединение интегратора 13 с дифференциальным усилителем 15 позволяет скомпенсировать влияние напряжения смещения дифференциального усилителя 15. 2 ил.

1366970

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для непосредственного или дистанционного измерения

5 сопротивления резисторных датчиков (например, терморезис торов), особенно в условиях ограничения допустимой мощности рассеяния в датчике.

Цель изобретения — повышение точности преобразования путем компенсации влияния напряжения смещения дифференциального усилителя °

На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя сопротивления в час- 15 тату импульсов; на фиг.2 — временная диаграмма его работы (кривые 1, 2— соответственно U =! () без учета и с учетом 1., дифференциального усилителя 15). 20

Преобразователь сопротивления в частоту импульсов (фиг. 1) содержит стабилизатор 1 тока, эталонный резистор 2, измерительный резистор 3, эталонный резистор 4, соединительные 25 провода 5-8, переключатели 9-12, интегратор 13, блок 14 сравнения, дифференциальный усилитель 15, причем один вход переключателя 9 соединен с первыми выводами стабилизатора 1 и ЗР резистора 2, другой его вход — с вторым выводом стабилизатора 1 и первым выводом резистора 4, один вход переключателя 10 соединен с первым выводом провода 5 и одним входом переключателя 11, другой вход переключателя

11 соединен с первым выводом провода

7, один вывод переключателя 12 соединен с первым выводом провода 6 другoR вход переключателя 12 соединен с 40 другим входом переключателя 10 и первым выводом провода 8, вторые выводы проводов 7, 8 соединены с первым выводом измерительного резистора 3 и вторым выводом резистора 4, вторые выводы проводов 5 и 6 соединены с вторыми выводами резисторов 2 и 3, управляющие входы переключателей 9—

12 объединены и соединены с выходом блока 14 сравнения, первый вход ко- 50 торого соединен с выходом переключателя 9, а второй вход — с выходом интегратора 13, инвертирующий вход кото. рого соединен с выходом.переключателя 10, а неинвертирующий — с инверти- 55 рующим входом усилителя 15 и выходом переключателя 12, неинвертирующий вход усилителя 15 заземлен, а выход соединен с выходом переключателя 11.

Преобразователь работает следующим образом.

Работа происходит в два этапа. В процессе преобразования сопротивления в частоту импульсов ток I с выхода стабилизатора 1 тока создает падение напряжения на эталонных резисторах

2, 4, а также на измерительном резисторе 3.

В течение первого этапа работы происходит заряд интегратора 13, который является двувходовым: один его вход — инвертирующий, а другой — неинвертирующий.

Пусть выходной сигнал блока 14 сравнения такой, что переключатели 9,.

11, 12 находятся в единичных, а переключатель 10 — в нулевом, состояНиях. Это означает, что переключатели 9-12 находятся в замкнутом состоянии. При изменении полярности выходного сигнала блока 14 сравнения на противоположную состояния переключа-. телей 9-12 также меняются на противоположные, т.е. переключатели 9, !1, 12 переходят в нулевое состояние, а переключатель 10 — в единичное.

В течение интервала, „ (фиг.2) обеспечивается подключение одного вывода резистора 3 Я „) через сопротивление соединительного провода 6 и.сопротивление замкнутого переключателя

12 к инвертирующему входу дифференци" ального усилителя 15, выход которого через сопротивления соединительного провода 5 и замкнутого переключателя

11 подключен.к входу дифференциального усилителя 15, В связи с тем, что неинвертирующий вход операционного усилителя 15 подключен к земляной шине, à сам усилитель 15 оказывается охваченным отрицательной обратной связью, то потенциал земли в течение интервала поддерживается на первом выводе измерительного резистора 3.

Напряжение смещения 1 на выходе дифференциального усилителя 15 вносит погрешность в передачу земляного потенциала в соответствующие точки измерительной схемы. Пусть U„ =1

Для указанной на фиг.1 полярности тока I стабилизатора 1 начиная с момента t, на вход блока 14 сравнения начинает поступать напряжение

I R, + !1,; соответственно, на инвертирующем входе интегратора 13 появляется напряжение -I Р „ + П,, которое

66970 (5) 3 13 снимается с второго вывода резистора

3, на неинвертирующем входе интегратора 13 — напряжение 1!

Начинается процесс заряда интегратора 13. Этому процессу соответствует участок кривой А В (фиг, 2} и следующее выражение:

1 (-Z,R +U„) — ) (-I,R„+U„)dt

1, 0 (1) л U С1 о

<о где t> = t, — С, — время заряда; — постоянная интегратора 13.

После соответствующих преобразований нетрудно получить:

2iR, 3 (2)

В точке В (фиг.2)напряжение на выходе интегратора 13 сравнивается с пороговым напряжением блока 14 сравнения, происходит срабатывание блока, что в свою очередь, приводит, к изменению состояния переключателей 912 на противоположные. Теперь уже земляной потенциал с учетом,погрешности, обусловленной наличием напряжения смещения Г„, передается на второй вывод резистора 3.

Происходит разряд интегратора 13.

Для интервала t,t процесс разряда можно представить в виде кривой В С .

При этом справедливо следующее соотношение: т

z,ð.,+и -„- f <хр +и,) . ae +

1 (3)

+л П1 1 ТОR о

О

Ф, где = и —, — время разряда; — постоянная интегратора.

После некоторых преобразований имеем следующее выражение:

2R ос

Г (4) Х учитывая, что t = t получим сле3 Р дующее выражение для окончательного результата измерения:

1 1 Rx

T t +t 2R

Таким образом, из анализа выраже15 ния (5) видно, что наличие напряжения

U на выходе дифференциального усилителя 15 не влияет на результат преобразования.

Поскольку Бс„, операционного усили2P Tens 15»

Тсм (21 о + 2R, . и. ) где Т вЂ” входной ток операционного усилителя 15;

R,,— сопротивление замкнутого

25 ключа;

R„- сопротивление линии связи, нетрудно показать, что напряжение на входе интегратора 13 в основном определяется при выполнении неравенства

30 (6) в течение 1 и 2-го этапов работы преобразователя величиной U см

Формула изобретения

Преобразователь сопротивления в частоту импульсов по авт.св °

¹ 1327011, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности преобразования, второй вход интегра40 тора соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя.

Составитель В.Антохин

Редактор А.Маковская Техред Л. Сердюкова Корректор А. Тяско

Заказ 6836/46 Тираж 772 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