Масштабирующий преобразователь сигналов датчиков

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК g!> 4 G 01 N 27/46

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4083981/24-24 ( (22) 28.05.86 ,.(46) 07.05.88.Бюл. Р 17 (71) Филиал Киевского научно-исследовательского института кардиологии им.акад.Н.Д.Стражеско, г.Харьков (72) Н.И.Яблучанский, И.К.Кондаков, О.О.Рудинский, А.В.Камышан и В.И.Кирилюк (53) 681.3 (088.3) (56) Биологический микроанализатор

0Р 210/3. Radelnis, Budapest, 1982.

Патент С!!!А Р 4452682, кл. G 0! N 27/46, опублик. 1985 ° (54) ИАС!!!ТАБИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СИГНАЛОВ ДАТЧИКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в многоканаль„„SU„, 1394118 ных компьютерных установках контроля параметров биологических жидкостей при согласовании датчиков с интерфейсами цифрового вычислителя. Цель изобретения — компенсация нелинейнос" ти характеристик датчиков и упрощение условий масштабирования. Устройство содержит регулируемые усилители 1 и 2 постоянного тока, переключающий блок 3, источник 4 регулируемого опорного напряжения, измерительный прибор 5, дифференциальный усилитель 6, сумматор 7, источники 8,—

8„ смешающего напряжения, инвертирующий усилитель 9, однофазные выпрямители 10, — !О„, входы 11 и 12, выходы !

3 и 14. Преобразователь обеспечива- 3 ет масштабирование сигналов датчиков и линеаризацию нелинейной характеристики. 1 з и ф лы, 1 йл. С:

1394118

Йзобретение относится к измерительной технике и может быть использова40

Переключающий блок 3 обеспечивает поочередное подключение к измеритель— ному прибору 5 выходного сигнала усилителей l и 2, а также источника

4 регулируемого опорного напряжения.

В случае прямой пропорциональности между величиной измеряемого параметра и ЗДС измерительной ячейки (например, в случае измерения рН ) преобразование сводится к простой

15 калибровке коэффициента передачи регулируемого усилителя с помощью эталонного напряжения и соединению ус.илителя или нескольких усилителей с но, в частности, в многоканальных комньютерных установках контроля параметров биологических жидкостей при согласовании датчиков с интерфейсами цифрового вычислителя. ,Цель изобретения — компенсация не1 ли> ейности характеристик датчиков и 10 упрощение условий масштабирования.

На чертеже представлена схема пр длагаемого преобразователя. Преобразователь содержит первый

1 второй 2 регулируемые усилители постоянного тока, перекпючающий блок

3 г. переключателями 31 и 3, источниМ 4 регулируемого опорного напряжения, измерительный прибор 5, дифференциальный усилитель 6, сумматор 20

7, источники 8„- 8 „ смешающего напряж 1ния, инвертирующий усилитель 9, ) однофазные выпрямители 10<- 10, входы 11 и 12, выходы 13 и 14.

Однофазный выпрямитель содержит 25 ойерационный усилитель 15, масштабирующие резисторы 16-19, выпрямительные диодь> 20 и 21.

Преобразователь работает следующим обра.зом. Щ

Электрические сигналы, вырабатываемые первичными датчиками в виде

ЭДС, пропорциональных измеряемым параметрам, поступают на входы соответственно первого 1 и второго 2 регулируемых усилителей постоянйого тока.

При этом первый усилитель 1 обеспечивает предварительное усиление

ЭДС. датчика (например, измерительной ячейки рО ) и его согласова— ние со шкалой измерительного прибора 5, подключаемого к выходу усилителя 1 с помощью переключающего блока 3, соответствующим потребителем инфор" мации.

В случае более сложной зависимости между величиной измеряемого параметра (например, рС0> биологической жидкости) масштабирование и настройкы канала измерения производятся следующим образом. ЭДС измерительной ячейки поступает на вход усилителя 2, Согласование измерительных ячеек со шкалой измерительного прибора 5 производится по двум газовым смесям с известной концентрацией углекислого газа путем измерения коэффициента усиления усилителя 2 и подбора вели.ины опорного йапряжения источника 4 (при нулевом выходном сигнале усилителя 2) .

ЭДС, пос тупающая на вход усилителя 2, имеет логарифмическую зависимость от величины рСО „ причем большим значениям рСО соответствуют меньшие значения регистрируемого напря>кения. Нелинейная зависимость линеаризуется с помощью настраиваемых однофазных выпрямителей 10Ä- 10„, Настройка заключается в подборе для каждого выпрямителя крутизны характеристики (резистором 16 ) и величины смещения (регулировкой источников 8).

Настройка коэффициента инвертирующего усилителя 9 обеспечивает получение на выходе 14 сигнала требуемого формата (например„ стандартного) с линейной зависимостью приращения напряжения от приращений изме-: ряемого параметра, формула изобретения

1.Касштабирующий преобразователь сигналов датчиков, содержащий первый и второй регулируемые усилители постоянного тока, входы которых являются входами устройства, а выходы соединены с первым и вторым входами переключающего блока, источник регулируемого опорного напряжения, выход которого соединен с третьим входом переключающего блока, четвертый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, к первому н,второму выходам переключающего блока подключен измерительный прибор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью компенсации нелинейности характерис1394118

Составитель Г.Осипов

Редактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 2214/40 Тираж 847 Подписное

BHHHHH 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 тик датчиков и упрощения условии масштабирования, преобразователь содержит дифференциальный усилитель, группу источников смещающего напряжения, группу однофазных выпрямителей, сумматор и инвертирующий усилитель, при этом выходы источника регулируемого опорного напряжения и второго регулируемого усилителя постоян- 10 ного така соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с первыми входами однофазных выпрямителей группы, второй вход каждого иэ которых соединен с выходом соответствующего источника смещающего напряжения группы, . выходы всех однофаэных выпрямителей соединены с входами сумматора, выход которого, являющийся первым выходом преобразователя, соединен с входом инвертирующего усилителя, выход которого является вторым выходом преобразователя.

2. Г1реобраэонатель по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что однофаэный выпрямитель содержит операционный усилитель, два выпрямительных диода и четыре масштабирующих резистора, при этом первый вход однофаэного выпрямителя через первый масштабирующий резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен через второй масштабирующий резистор с вторым входом однофазного выпрямителя и через третий масштабирующий резистор — с шиной нулевого потенциала, выход операционного усилителя соединен с катодом первого выпрямительного диода и с анодом второго выпрямительного диода, катод которого, являющийся выходом однофазного

3 выпрямителя, соединен через четвертый масштабирующий резистор с анодом первого выпрямительного диода и с инвертирующим входом операционного усилителя.