Преобразователь параметров датчика в период колебаний

 

Изобретение может быть использовано при измерениях неэлектрических величин с помощью датчиков, включенных по схеме двухполюсника. и позволяет повысить информативность выходного сигнала. Преобразователь содержит измерительный блок , на базе усилителя 2 с подключенными к нему датчиком 3 и двумя двухполюс-, никами 4 и 5, компаратор 7, вход которого соединен с выходом усилителя 2, а выход - с входом измерительного блока 1, и ключевой элемент 8, подключенный к дополнительным входам измерительного блока 1. Ключевой элемент 8 по сигналу компаратора 7 позволяет шунтировать один из двухполюсников ,подключенных параллельно или последовательно с датчиком 3 в зависимости от схемы замещения,и обеспечивает формирование импульсов, длительность и пауза которых зависят от активного и реактивного параметров датчика 3. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. с е (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 224

G 01 R 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3516063/24-21 (22) 18 ° 11. 82 (46) 07.02.88. Бюл. У 5 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.И.Мартяшин, Б.Л.Свистунов, И.Н.Фролов и В.И.Чернецов (53) 531.71:531.17(088.3) (56) Шило В.М. Линейные интегральные схемы, М.: Сов. Радио, 1979, с. 212, рис. 4.39 в, г.

Авторское свидетельство СССР

11 849103, кл. С 01 R 27/02, 1979. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ IlAPAMETPOB ДАТЧИКА В ПЕРИОД КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение может быть использовано при измерениях неэлектрических величин с помощью датчиков, включенных по схеме двухполюсника, и позволяет повысить информативность выходного сигнала. Преобразователь содержит измерительный блок на базе усилителя 2 с подключенными к нему датчиком 3 и двумя двухполюс-, никами 4 и 5, компаратор 7, вход которого соединен с выходом усилителя

2, а выход — с входом измерительного блока 1, и ключевой элемент 8, подключенный к дополнительным входам измерительного блока 1. Ключевой элемент 8 по сигналу компаратора 7 позволяет шунтировать один из двухполюсников,подключенных параллельно или последовательно с датчиком 3 в зависимости от схемы замещения,и обеспечивает формирование импульсов, длительность и пауза которых зависят от активного и реактивного параметров датчика 3. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1372249

Изобретение относится к вычислительной технике и мажет быть использовано при измерениях неэлектрических величин с помощью параметричес5 ких датчиков.

Цель изобретения — повышение информативности выходного сигнала.

На фиг. 1 показана схема преобразователя при датчике с последователь- 1О ной схемой замещения;на фиг. 2 то же, при датчике с параллельной схемой замещения;на фиг. 3 — временные диаграммы работы преобразователя. 15

Преобразователь содержит измерительный блок 1, выполненный на усилителе 2, выход которого является выходом измерительного блока 1, и содержащий датчик 3 и два двухполюсни- 2р ка 4 и 5, соединенные со входом усилителя 2. Выход измерительного блока

1 через инвертор 6 соединен с входом регенеративного компаратора 7, выход которого соединен с входом изме- 25 рительного блока 1. К дополнительным входам измерительного блока 1 подсоединен ключевой элемент 8, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 7. 30

В случае использования датчика 3 с последовательной схемой замещения (фиг. 1) он подключается одним из выводов к второму выводу двухполюсника 5, а другим выводом — к выходу усилителя 2. Выводы двухполюсника 5 являются дополнительными входами измерительного блока, а входом последнего является второй вывод двухполюсника 4.

В случае использования датчика 3 с параллельной схемой замещения (фиг. 2) он подключается одним вывоцом к входу усилителя 2,а второй вывод является входом и одновремен- 45 но дополнительным входом измеритель. ного блока 1. Второй вывод двухполюсника 5 подсоединен к выходу усилителя 2, а второй вывод двухполюсника 4 является другим дополнительным входом измерительного блока 1.

Работу преобразователя можно рассмотреть на примере преобразования параметров датчика 3 емкостного типа, имеющего схему замещения в виде параллельной RC-цепи. Такую схему замещения имеют, например, емкост, ные влагомеры для нефти,уровнемеры жидкости и т.п. Здесь С прямо пропорционально влажности или уровню жидкости, а R определяет активные потери в.жидкости.При такой схеме замещения двухполюсником 4 является резистор R,, а двухполюсником 5 конденсатор С

Устройство работает следующим образом.

При включении питания на выходе усилителя 2 благодаря глубокой положительной обратной связи практически мгновенно появляется скачок напряжения, амплитуда Ч которого определяется уровнем ограничения линейного режима его работы, например положительным (временные диаграммы, фиг. 3). В результате напряжение на выходе первого усилителя 2 изменяется следующим образом (ключ разомкнут)

1 (С

Ч = — V С COR

Это напряжение инвертируется в инверторе Ь и подается на один вход компаратора 7. На другой вход компаратора 7 подается его выходное напряжение + V. В момент времени, когда напряжение с выхода инвертора

6 превысит V напряжение на выходе компаратора 7 скачком меняет знак на противоположный, ключевой элемент

8 замыкается. При этом напряжение на выходе усилителя 2 увеличивается от значения -Ч по закону

С (R, + R)Cp (1)

Это напряжение вновь инвертируется в инверторе 6 и сравнивается с напряжением -V на выходах компаратора 7. В момент равенства этих напряжений выходное напряжение компаратора 7 скачкообразно меняет полярность, ключевой элемент 8 размыкается, напряжение на выходе усилителя

2 уменьшается от +Ч по закону

Ч = V — V —, .(2)

2С о о и весь процесс повторяется. Таким образом, устройство работает как релаксационный генератор.

1372249 для нечетного (кроме первого) интервала времени

ti Rî — 1 +

-V+V+ — =V,(4)

2С

С, RC, ti t р о (7) где t и t — длительности четного и нечетного интервалов времени между моментами срабатывания компаратора 7.

Решая полученную систему уравнений (3) и (4), находим

С

Со (8) — 1+ ; t,--t, = 2R.(C -С).

1 (5) 2С (К -R) а

1. Преобразователь параметров дат35 чика в период колебаний, содержащий измерительный блок, включающий в себя усилитель, выход которого является выходом измерительного блока, датчик и два двухполвсника,подклю40 ченных первыми выводами к входу усилителя, последовательно соединенный с измерительным блоком компаратор,выход которого соединен с входом измерительного блока, о т л и

45 ч а ю шийся тем,что,с целью повышения информативности выходного сигнала преобразователь содержит ключевой элемент, подключенный к дополнительным входам измерительного

50 блока, причем управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом — 2С,(— — ) компаратора.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем,что измери55 тельный блок при последовательной схеме замещения датчика выполнен с датчиком, подключенным к выходу усилителя и второму выводу второго двухНа основании уравнений (1) и (2) можно записать выражения, описывающие условие равенства напряжений на выходах компаратора 7 для четного интервала времени, При преобразовании параметров индуктивного датчика 3 с параллельной схемой замещения из RL-элементов (например, для вихретоковых датчиков) в качестве двухполюсника 4 следует включить катушку индуктивности I., а в качестве двухполюсника 5 — резистор R,. Решая систему уравнений, описывающих условие срабатывания компаратора 7 в интервалы и t получаем

+ (6) г Lo

Датчики 3 физических параметров, имеющие последовательную схему замещения иэ RL- u RC-элементов (например, индуктивные датчики перемещения, давления, кондуктометрические датчики с изолированными электродами и т.п.), включаются последовательно с двухполюсниками 5 к входу и выходу усилителя 2,образуя цепь отрицательной обратной связи усилителя 2 (фи| . 1 I. При этом выходы ключа подсоединены параллельно двухполюснику 5. Другой двухполюсник 4 подключается к входу усилителя 2 и выходу компаратора 7.

Для датчика с последовательной

RL-схемой замещения следует использовать в качестве двухполюсников 4 и 5 катушку индуктивности 1 и резистор R 0 соответственно

При этом

Для датчиков с последовательной

RC-схемой замещения следует испольэовать в качестве двухполюсников 4 и

5 резистор R, и конденсатор С соответственно.

Тогда

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1372249

Фиг. Р

Составитель А,Васильев

Техред А.Кравчук

Редактор П.Гереши

Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 477/37 Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпис ное

Производственно-полиграфическое предприятие> г. Ужгород, ул. Проектная, 4! полюсника,причем второй вывод первого двухполюсника является входом измерительного блока, а соединенные первые выводы двухполюсников и точ5 ка срединения датчика с вторым двухполюсником образуют дополнительные входы измерительного блока.

3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем,что измерительный блок при параллельной схеме

| замещения датчика выполнен с датчиком, подключенным к входу усилителя, причем другой вывод датчика является входом и одновременно дополнительным входом измерительного блока, второй вывод первого двухполюсника образует другой дополнительный вход измерительного блока, а второй вывод второго двухполюсника соеди- нен с выходом усилителя.