Широтно-импульсный преобразователь приращения сопротивления

 

Изобретение может быть использовано при создании приборов с широтноимпульсным сигналом для измерения приращения сопротивления и функционально связанных с ним неэлектрических величин, например температуры. Широтно-импульсный преобразователь (ШИП) приращения сопротивления содержит источник 1 постоянного напряжения , четырехплечий мост 2, каждое из плеч которого состоит из резисторов 3-5 и измеряемого резистора 6, усилитель 7, конденсатор 11, дроссель 10 и ключ 9. ШИП имеет широкий диапазон преобразования приращения сопротивления в длительность импульса . 1 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) 1) 4 G 01 R 17/10 Н 03 М 1/00

ВП! СФОР.Ы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44 (21) 4117498/24-21 (22) 16.09.86 (46) 30.08.88. Бюл. 11 32 (71) Ворошиловградский машиностроительный институт (72) Б.И. Невзлин (53) 621.317.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1185252, кл. G 01 R 17/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР й- 894578, кл. G 01 R 17/00, 1979. (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРИРАЩЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано при создании приборов с широтноимпульсным сигналом для измерения приращения сопротивления и функционально связанных с ним неэлектрических величин, например температуры.

Широтно-импульсный преобразователь (ШИП) приращения сопротивления содержит источник 1 постоянного напряжения, четырехплечий мост 2, каждое из плеч которого состоит из резисторов 3-5 и измеряемого резистора 6, усилитель 7, конденсатор 11, дроссель 10 и ключ 9. lilHII имеет широкий диапазон преобразования приращения сопротивления в длительность импульса. 1 ил.

I420536

Устройство относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано при создании приборов с IIIHN для измерения приращения сопротивления и функционально связанных с ним неэлектрических величин, например температуры.

Цель изобретения — расширение диапазона преобразования путем исключения дестабилизирующих факторов источника питания, усилителя и контура.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Источник 1 постоянного напряжения подключен к общей шине и четырехплечему мосту 2, каждое из плеч которого .состоит соответственно из резисторов

3, 4 и 5 и измеряемого резистора 6.

Одни из выводов резисторов 3 и 5 подключены к источнику 1 постоянного напряжения. Другой вывод резистора 5 подключен к выводу измеряемого резистора 6 и инвертирующему входу усилителя 7 . Другой вывод измеряемого резистора 6 соединен с общей шиной.

Второй вывод резистора 3 соединен с выводом резистора 4, другой вывод которого соединен с выходом устройства 8 и через ключ 9 с общей шиной.

Выход усилителя 7 подсоединен к управляющему входу ключа 9. Неинвертирующий вход усилителя 7 через дроссель 10 соединен с выводами резисто1 ров 3 и 4, а через конденсатор 11 с источником 1 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Пока сопротивление измеряемого резистора 6 меньше определенной величины R, при которой мост 2 сбалансирован, напряжение на неинвертирующем входе усилителя 7 больше, чем на инвертирующем. Выходное напряжение усилителя 7 больше нуля, ключ 9 замкнут и напряжение на выходе устройства 8 равно нулю.

Когда сопротивление измеряемого резистора 6 становится больше величины R, например, если в качестве измеряемого резистора 6 использован термистор и его температура понизилась, напряжение на инвертирующем входе усилителя 7 становится больше, чем на неинвертирующем. При этом на,пряжение на выходе усилителя 7 становится меньше нуля или равно нулю в зависимости от конкретного типа уси10

50 лителя 7. И в том, и в другом случае ключ 9 размыкается и отключает резистор 4 и выход устройства 8 от общей шины. На выходе устройства 8 появляется напряжение, практически равное напряжению источника 1. В это время конденсатор 11, ранее заряженный на величину падения напряжения на резисторе 3, начинает разряжаться через дроссель 10 и резистор 3. Напряжение на неинвертирующем входе усилителя 7 возрастает и, когда оно превышает напряжение на инвертирующем входе, на выходе усилителя 7 появляется напряжение, ключ 9 замыкается. Напряжение на выходе устройства 8 становится равным нулю. Но напряжение на неинвертирующем входе усилителя 7 еще некоторое время возрастает за счет колебательного харак. тера разряда конденсатора 11 через дроссель 10. Потом конденсатор 11 разряжается, напряжение на неинвертирующем входе усилителя 7 уменьшается и процесс повторяется.

Таким образом, в устройстве возникают автоколебания с частотой, определяемой параметрами контура: конденсатор 11 . — дроссель 10 - резистор 3. Для уменьшения декремента затухания автоколебаний сопротивление резистора 3 выбирают не более единиц килоом. Это способствует также приближению величины напряжения на выходе устройства 8 к напряжению источника 1.

На выходе устройства 8 при автоколебаниях имеют место импульсы постоянной частоты, длительность которых пропорциональна отношению приращения ! сопротивления измерительного резистора 6 и его полного сопротивления.

Действительно, ширина импульсов на выходе устройства 8 равна длительности пребывания ключа 9 в разомкнутом состоянии. Величина последней такова, что среднее за период автоколебаний напряжение на резисторе 4 равно напряжению на измеряемом резисторе 6. Так как сопротивление цепи резистора 4 при разомкнутом ключе 9 стремится к бесконечности, то аналогично сопро" тивление измеряемого резистора 6 . где.R — сопротивление измеряемого резистора 6;

1D

Е ьК/R„. (2) По сравнению с прототипом предложенное устройство значительно проще и дешевле на 20-30Х.

Широтно-импульсный преобразователь приращения сопротивления, содержащий источник постоянного напряжения, первый вывод которого соединен с первой вершиной диагонали питания

Составитель В. Семенчук

Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Олийнык Корректор М. Шароши

Заказ 4326/51 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 14205

К, — сопротивление измеряемого резистора 6 при балансе моста 2; — относительная длительность

5 импульсов.

Представив К„- Ro = К, где ЬКприращение сопротивления измеряемого резистора 6, получают иэ (1) Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет широкий диапазон преобразования приращения сопротивле- 15 ния в длительность импульса, функция преобразования не зависит от стабильности источника питания, коэффициента усиления усилителя и параметров

LC-контура.

Формула изобретения четырехплечего моста, плечи отношения и плечо сравнения которого образованы резисторами, вторые выводы первого плеча отношения и плеча сравнения соединены с первой вершиной диагонали питания четырехплечего моста, а плечо измерения состоит иэ клемм для подключения объекта измерения, усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали четырехплечего моста, конденсатор, одна из клемм для подключения объекта измерения и второй вывод источника постоянного напряжения соединены с общей шиной, которая является второй вершиной диагонали питания четырехплечего моста, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования, в него введены дроссель и ключ, управляющий вход которого подсоединен к выходу усилителя, вход ключа соединен с вторым выводом второго плеча отношения и клеммой выхода устройства, а выход ключа — с общей шиной неинвертирующий вход усилителя через дроссель соединен с второй вершиной измерительной диагонали четырехплечего моста и через конденсатор — с первым выводом источ-. ника постоянного напряжения.