Устройство для преобразования параметров датчика в скважность импульсов

 

Устройство для преобразования параметров датчика в -кважность импульсов относится к области измерительной техники, может быть использовано при измерениях неэлектрических величин с помощью датчиков, включенных по схеме двухполюсника, и позволяет повысить точность преобразования , а также расширить диапазон возможных изменений параметров датчика. Устройство содержит измерительный преобразователь с датчиком, масштабирующий блок и две схемы сравнения, соединенные с выходным триггером, и обеспечивает раздельное формирование длительностей импульса и паузы выходного сигнала в зависимости от величины активной и реактивной составляющих сопротивления датчика. 2 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

2247 А1. (19) (11) (511 4 С 01 R 27/00

ЩД (й

ОПИОЛНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3371787/24-21 (22) 28. 1 2. 81 (46) 07.02.88. Бюл. N - 5 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.И.Мартяшин, В.И.Чернецов, И.Н.Фролов и С.А.Зимин (53) 531 ° 71:531 ° 17(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к- 849103, кл. G 01 R 27/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

11- 619795. кл. G 01 R 27/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ДАТЧИКА В СКВАЖНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ (57) Устройство для преобразования параметров датчика в "кважность импульсов относится к области измерительной техники, может быть использовано при измерениях неэлектрических величин с помощью датчиков, включенных по схеме двухполюсника, и позволяет повысить точность преобразования, а также расширить диапазон возможных изменений параметров датчика.

Устройство содержит измерительный преобразователь с датчиком, масштабирующий блок и две схемы сравнения, соединенные с выходным триггером, и обеспечивает раздельное формирование длительностей импульса и паузы выходного сигнала в зависимости от величины активной и реактивной составляющих сопротивления датчика. 2 ил.

1372247

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях неэлектрических величин с помощью параметрических датчиков.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На фиг. 1 показана электрическая схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит измерительный преобразователь 1, первый выход которого соединен с первыми входами двух схем 2 и 3 сравнения, выходы которых 1 соединены с входами триггера 4. Вторые входы схем 2 и 3 сравнения соединены соответственно с выходами масштабирующего блока 5.

Измерительный преобразователь 1 20 выполнен на усилителе 6, выход которого является первым выходом измерительного преобразователя 1. Датчик 7 соединен с выходом усилителя 6 и другим выводом с двухполюсником 8, другой вывод которого соединен с входом усилителя 6. Точка соединения датчика

7 и двухполюсника 8 образует второй выход измерительного преобразователя

1. Вход усилителя 6 через двухполюс- ЗО ник 9 соединен с выходом первой схемы

2 сравнения.

Масштабирующий преобразователь 1 также выполнен на усилителе 10 и содержит делитель на резисторах 11 и

12 в цепи отрицательной обратной связи, а вход усилителя 10 через резистор 13 соединен с вторым выходом измерительного преобразователя 1, Устройство работает следующим об- 4р разом.

Допустим, что датчик 7 с сопротивлением Х2, выполнен по последовательной схеме замещения с активным R„ и индуктивным 1.» параметрами. 46

Характер сопротивления Хо, первого двухполюсника 8 и сопротивления

Х второго двухполюсника 9 — катушек индуктивности Lp1 на входе усилителя

6 и 1 о, включенной последовательно 50 с датчиком 7 в цепь ООС усилителя 6, совпадает с характером сопротивления L»

При включении питания благодаря наличию положительной обратной связи на выходе схем 2 и 3 сравнения появ1 ляются напряжения амплитудой U u U соответственно, например, отрицательные.

В этом случае сигнал усилителя 6 описывается выражением (e) =V — — — +U с

1.»+ .о2 пт 1, 1 °

Этот сигнал подается параллельно на входы схем 2 и 3 сравнения. Одновременно с второго выхода усилителя 6 (с элемента Lpz ) напряжение, описываемое выражением

U <++U — ° Т =П- -п2

L +L К» i L

Lo1 Lo1 к о1 срабатывает схема 3 сравнения, момент равенства,а в

U-— - -+U — - U — -n1

1 » + 02 Rx T 02 (2) о Lî1 4 Lî1 срабатывает схема 2 сравйения и сменяет полярность выходного сигнала.

Далее процесс повторяется, Из уравнений (1) и (2) получаем н кк

Т =(п,-n)

1 о2

Т 1 Г

1.» — — (п, -1) 4Т" и, -n Loz

Т где Т = — —. Т

Если характер сопротивления второго опорного элемента совпадает с сопротивлением R „ элемента схемы замещения датчика, то в этом случае (при и п,> 1) R к+ко2

U (t) =U---=U — — --t к о1 Lo1 а на вход масштабирующего блока 5 подается сигнал ко1

Условия срабатывания схем 2 и 3 сравнения записываются в виде

Li Rg+Rpg TURo2 Т

L» К»+К 1 Rp2 1

U +U " Ы- Т =П---Т tlz.

Ео Lo1

Loz

" опт ()2 =" L к

01 подается на вход масштабирующего блока 5, имеющего коэффициенты передачи п, для сигнала, поступающего на второй вход схемы 2 сравнения, и по для схемы 3 сравнения. При этом, »(мо1»о) если п1> п > (1+ — — — -), то в мо1 ое мент равенства L »

1372247

Откуда следует

Lx T Т

- — — — — -=-(1- — -„)

К рг(n г-n, ) 4 4T"

Т 1 — «х-Т (3) 10

4Т" Roz(nz пi)

С учетом влияния конечного значения коэффициента усиления (АФoo) усилителя 6 условия равенства сигналов на входах схем 2 и 3 сравнения в случае двух двухполюсников L, и

5 после разложения экспоненциальной составляющей в ряд Тейлора и ограничиваясь двумя членами разложения (как и ранее) записываются в виде

UA(Lx+L о ) UAR хТх1 о (1+А) +

Uo (1+A)+oL„+Loz 4(1 о (1+A)+L,+1р,3

0А1 одп < (4) формулаизобретения

L ox (1+A)+L x+1 oz

UA(L +L ) БАКхТ„L о< (1+А)

L „(1+A) +L „+1, tL „, (1+A) +L x+L os

U AL 0 1 n z

1 о (1+A)+Lx+Loz

Из уравнений (4) и (3) следует, 30 что погрешность преобразования от действия рассматриваемого фактора по параметру 1.х равна нчлю, а по Rx

1- х

1+--35

0П 1+А

Так, например, при 1.„ /1., =0,5 и A

=10 g =0,00157..

Аналогичным образом получается, что во втором случае, когда второй 40 двухполюсник выбран Rð z, данная погрешность преобразования по параметру равна нулю, а по периметру 1.„ примерно втрое меньше, чем в известном устройстве. 45

Погрешность от действия конечного значения входного сопротивления и полосы пропускания усилителя 6 в предлагаемом устройстве также значительно меньше по сравнению с известным. 50

При преобразовании параметров емкостного датчика, представляемого последовательной схемой замещения из

R„C „-элементов и включаемого в цепь

ООС усилителя 6 последовательно с двухполюсником К и двухполюсником

R, на входе усилителя 6. получаем:

К»

-п, +1+ ——

Roz 1 — (1-п )-—

Rл

4T" -n +n, n„-и. г Ког

Т 1 R ll (и, — 1) — ---; Т = (n

4Т" и(-и 2 Ro

)Код С „°

В случае, если второй двухполюсник

С, а первый R то при и >и 1 г

T 1 пд+Сoz/C«T КхСог

Во всех рассмотренных случаях погрешность неидеальности усилителя 6 также существенно снижается или устраняется полностью.

Таким образом, введение новых элементов — масштабирующего и второго двухполюсника с соответствующими изменениями структуры устройства позволяет устранить влияние погрешностей, обусловленных .неидеальностью параметров операционных усилителей, включаемых в измерительную схему, в частности параметров усилителя 6.

Устройство для преобразования параметров датчика в скважность импульсов, содержащее измерительный преобразователь, первый выход которого соединен с первыми входами двух схем сравнения, выходы которых соединены с входами триггера, а вторые входы первой и второй схем сравнения соединены соответственно с первым и вторым выходами масштабирующего блока, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, масштабирующий блок выполнен в виде усилителя с реэистивным делителем в цепи отри.цательной обратной связи, причем выход усилителя является первым выходом масштабирующего блока, точка соединения резисторов делителя является вторым выходом масштабирующего блока, а вход усилителя через резистор соединен с вторым выходом измерительного преобразователя, выполненного в виде усилителя, к выходу которого, являющемуся первым выходом измерительного преобразователя, .подключен датчик, соединенный с двухполюсником, подключенным другим выводом к входу усилителя, причем точка соединения датчика и одного двухполюсника является вторым выходом измерительного преобразователя, а вход усилителя через другой двухполюсник соединен с выходом первой схемы сравнения, 1

1372247

Составитель А.Васильев

Редактор Н.Тупица Техред A.Êðàâ÷óê Корректор А.Тяско

Заказ 477/37 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130351 Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

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