Частотно-импульсный функциональный преобразователь сопротивления резистивного датчика

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении широкодиапазонных измерителей активного сопротивления , для линеаризации характеристики резистивных датчиков. Целью изобретения является повышение точности преобразования . При этом преобразование осуществляется обратно пропорционально зависимости частоты от квадратного, корня из значения сопротивления датчика . Это приводит к значительному уменьшению погрешности, вызванной влиянием паразитных емкостей. Преобразователь содержит источники 1 и 2 стабилизированного тока, ключи 3, 4 и 8, интеграторы 5 и 7, резистивный датчик 6, компараторы 9 и 12, источ-. ник 10 опорного напряжения, триггер 11 . 4 ил.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 R 27/00

Ц,"Г

ГКЕ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4085451/24-21 (22) 06.05.87 (46) 30.11.88. Бюл, Ф 44 (72) Н.Н. Барышевский, В.Д. Циделко

В.А. Тесленко и С.В. Ляшенко (53) 621317.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 773524. кл. G 01. R 27/00, 1978. (54) ЧАСТОТНО-ИИПУЛЬСНЫИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО ДАТЧИКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении широкодиапазонных измерителей активного сопротивле„„SU„„1441330 А I ния, для линеаризации характеристики ! резистивных датчиков. Целью изобретения является повышение точности преобразования. При этом преобразование осуществляется обратно пропорционнльно зависимости частоты от квадратного. корня из значения сопротивления дат- чика. Это приводит к значительному уменьшению погрешности, вызванной влиянием паразитных емкостей. Преобразователь содержит источники 1 и 2 стабилизированного тока, ключи 3, 4 и 8, интеграторы 5 и 7, резистивный датчик 6, компараторы 9 и 12, источ-. ник 10 опорного напряжения, триггер

И

11. 4 ил. jg

1441330

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении широкодиапазоиных измерителей активного сопро5 .тивления, для линеаризации характеристик резистивных датчиков.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На фиг. 1 приведена структурная 10 схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие его работу, на фиг. 3 — принципиальная схема первого и второго интеграторов, а также показано подключение 15 резистивного датчика к функциональному преобразователю, на фиг. 4 подключение резистивного датчика по четырехпроводной схеме.

Преобразователь состоит из источ- 20 ников 1 и 2 стабилизированного тока, выходы которых через первый и второй ключи 3 и 4 связаны с первым интегратором 5, выход которого подключен к первой клемме для подключения 25 резистивного датчика 6 (К„), вторая клемма для его подключения связана с входом второго интегратора 7, через третий ключ 8 датчик связан с выходом интегратора 7 и одним из вхо- 30 дов первого компаратора 9, другой вход которого подключен к источнику .

10 опорного напряжения (ИОН), а выход — к одному иэ входов RS-триггера ll. Другой вход триггера 11 соединен с выходом второго компаратора

12, один вход которого связан с общей шиной, а другой — с первым выводом резистивного датчика 6. Выход триггера 11 подключен к управляющим 40 входам ключей 3, 4 и 8, а также является выходом устройства. Поз.13 обозначена первая клемма для подключения датчика, а поз. 14 — вторая.

Преобразователь работает следую- 45 щим образом.

В исходном состоянии триггер 11 находится в таком положении, при котором ключ 2 открыт, а ключи 4 и 8 закрыты. На вход интегратора 5 поступает опорный ток Хо, . Напряжение на выходе интегратора увеличивается по линейному закону

1с,, „, lt Ig, kg t () 55

О где k, — коэффициент преобразования интегратора 5, t — текущее время.

С выхода интегратора 5 через резистивный датчик 6 протекает ток к входу интегратора 7. При этом к реэистивному да.тчику 6 прикладывается напряжение U, . Ток, протека1ощий через резистивный датчик 6, определяется выражением

Ix В х

:(2) т.е.

Х Io,k! t х р х (3) Выходное напряжение интегратора

7 изменяется по следующему закону:

Ф

Ut = 1 I„ hatt (4) где k — коэффициент передачи инте2. гратора 7.

Процесс продолжается до момента времени и, когда срабатывает компаратор 9. В этот момент

UÅ= Uî (5)

rye Uo — выходное напряжение ИОН 10.

Подставляя в уравнение (4) значения. иэ уравнений (3) и (5), получают..2Uo Rx

1, То, (6) Сигнал с выхода компаратора 12 переключает триггер 11, и схема возвращается с исходное состояние. Далее процесс повторяется аналогичным образом.

При I, =-I справедливо равенст- . во (7) Частота следования импульсов на выходе преобразователя определяется соотношением

В момент времени t сигнал с выхода компаратора 9 переключает триггер 11, при этом ключ 3 закрывается1 а ключи 4 и 8 открываются, В результате происходит разряд интегратора

7, а на вход интегратора 5 подается опорный ток I, противоположный по знаку току То1 . Напряжение на выходе интегратора 5 линейно уменьшается и, соответственно уменьшается напряжение на резистивном датчике 6. Это продолжается на протяжении интервала времени . Момент определяется по срабатыванию компаратора 12.

lhlil330 (8) 1 а

Подставляя в (8) значения t, и из уравнений (6) и (7) получают (e)

2 2U„R

Следовательно, выходная чаСтота преобразователя обратно пропорциональна квадратному корню из значе-. ния преобразуемого сопротивления:

k где k — - постоянная, Повьппение точности преобразования достигается эа счет изменения реализуемой устройством функциональной

I зависимости f = — . Основным техни+R„ ческим преимуществом устройства является значительное уменьшение влияния паразитных емкостей измерительной цепи и соединительных проводов, которое осуществляется вследствие того, что в предлагаемом устройстве максимальному значению сопротивления

R„ резистивного датчика соответствует минимальное значение частоты изменения напряжения на датчике и минимальное значение частоты выходного сигнала (фиг. 2). В то же время при

r больших эначениях К „ паразитное емкостное сопротивление К намного боль. ше сопротивления R„ и вносит весьма незначительную погрешность. формулаиэобретения

Частотно-импульсный функциональный преобразователь сопротивления

iv реэистивного датчика, содержащий два источника стабилизированного тока, выходы которых соответственно через первый и второй ключи подключены к входу первого интегратора, второй ийтегратор, вход которого через третий ключ соединен с его выходом и первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход — с первым входом RS-триггера, выход которого, являющийся выходом устройства, подключен к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, а второй вход соединен с

25 выходом второго компаратора, первыи вход которого соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, первой клеммой для подключения исследуемого датчика является выход первого интегратора и вход второго компаратора, а второй— вход второго интегратора.

1441330

Составитель Л, Сорокина

Техред А.Кравчук Корректор Э. Лончакова

1»

Редактор М. Петрова

Заказ 6284/49 Тираж 772 Подписное

В11ИИПИ 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