Преобразователь сопротивление-напряжение с автоматическим выбором диапазона преобразования

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерителях с резистивными датчиками. Цель изобретения - повышение точности измерений в большом диапазоне изменения сопротивлений. Преобразователь содержит датчик 1, генераторы 2.1-2.N тока, коммутатор 3, усилитель 4, автомат 5 выбора предела измерений, распределитель 6 импульсов. Введение в устройство распределителя 6 импульсов позволило оптимизировать время прохождения тока через каждый датчик так, что в датчике успевают закончиться переходные процессы, вызванные переключением, а выделяемая при этом тепловая энергия из-за прохождения измерительного тока не успевает существенно разогреть датчик и исказить результат измерения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 27/00, 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ иап диап приап

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4258425/24-21 (22) 08.06.87 (46) 15.11.89. Бюл. 1 - 42 (71) Специальное конструкторско технологическое бюро Донецкого физико-технического института (72) В.ÇI.Gòðþ÷, М,M.Ãðoäçèíñêèé и В.И.Белодед (53) 621.317.331(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 465401, кл. G Oi К 7/18, 1973.

Циделко В,Д. и др. Универсальный цифровой прибор для измерения криогенных температур в диапазоне 4-300 К.

Измерительная техника, 1978, Ф 7, с. 59-61. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЕНАПРЯЖЕНИЕ С АВТОМАТИЧЕСКИМ ВЫБОРОМ

ДИАПАЗОНА ПРЕОБРАЗОВАНИЧ

ÄÄSUÄÄ 1522118 А1

2 (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерителях с резистивными датчиками. Цель изобретения повышение точности измерений в больыом диапазоне изменения сопротивлений.

Преобразователь содержит датчик 1, генераторы 2.1-2.п тока, коммутатор 3, усилитель 4, автомат 5 выбора предела измерений, распределитель 6 импульсов ° ВведеHèå в уctðîéñTâî распределителя 6 импульсов позволило оптимизировать время прохождения тока через каждый датчик так, что в датчике успевают закончиться переходные процессы, вызванные переключением, а выделяемая при этом тепловая энергия из-за прохождения измерительного тока не успевает суцественно разогреть датчик и исказить результат измерения. 4 ил.

1522118

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерителях с резистивными датчиками, Цель изобретения — повышение точности преобразования при большом диа-. пазоне изменения сопротивления датчика.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 — структура распределителя импульсов; на фиг. 4 — временные диаграммы. 15

Устройство содержит датчик 1, генераторы 2.1-2,п тока, коммутатор 3, усилитель 4, автомат 5 выбора предела измерений, распределитель 6 импульсов.

Выходы генераторов 2.2-2.п тока соединены с аналоговыми входами коммутатора 3, выход которого соединен с первым выводом датчика 1 и входом усилителя 4, выход которого соединен с аналоговым входом автомата 5, 25 опорный вход которого соединен с входами генераторов 2.1-2.п и клеммой опорного напряжения. Управляющие выходы распределителя 6 соединены с управляющими входами автомата 5, управ- 0 ляющие выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора 3.

Коммутатор 3 содержит диоды 7.17.п и ключи 8.1-8,п причем аноды диодов 7 соединены через ключи 8 с общей шиной .и являются аналоговыми входами коммутатора, а катоды диодов 7 соединены между собой и являются выходом коммутатора.

Автомат 5 содержит компаратор 9, логические элементы И-HE 10.1-10.п-1, 40 . триггеры 11.1-11,п-1 и дешифратор 12. номера диапазона, выходы которого являются указателями номера выбранного диапазона измерений, входы дешифрато.: ра соединены с выходами триггеров 11 45 и являются управляющими выходами asтомата,5.

Кроме этого, прямой выход каждого п-го,триггера 11 соединен с первым входом и+ 1-го элемента И-НЕ 10, а вход S каждого и-го триггера 11 соединен с выходом n-ro элемента

И-НЕ 10, Вторые входы элементов И-НЕ 10 соединены между собой н с выходом компаратора 9, входы которого являются аналоговым и опорным входами автомата 5, третьи входы элементов И-HE

10 являются управляющими входами автомата 5, входы К триггеров 11 соединены между собой и являются управляющим входом автомата 5.

Количество диапазонов измерений выбирается исходя из типа используемого резистивного датчика 1. Напри-.. мер при реализации предлагаемого устройства целесообразно выбрать 4 диапазона измерения сопротивления: первый диапазон в пределах 10000010000 Ом, второй 10000-1000 Ом, третий - 1000-100 Ом и четвертый

100-10 Ом. Величины токов генераторов стабильного тока выбирают сле-. дующими: 0,05 мА; 0,45 мА; 4,5 мА и 45 мА, Время прохождения тока от каждого генератора стабильного тока через резистнвный датчик 1 выбирается исходя нз условия окончания переходных процессов н допустимой мощности рассеивания для данного типа датчика и может составлять, например, 200 мкс, 20 мкс, 2 мкс и 0,2 мкс соответственно для генераторов 2.1...2.п.

Период .следования тактовых импульсов, запускающих распределитель 6, выбирается таким образом, чтобы среднее значение мощности за период, рассеиваемое на резистивном датчике 1, не превышала допустимой мощности рассеивания для данного типа датчика.

Распределитель 6, запускаемый тактовыми импульсами, может быть реализован различными сиособамн. На фиг. 3 приведен пример выполнения распределителя 6, а на фиг. 4 †временные диаграммы, поясняющие его работу. Распределитель 6 в данном случае построен на одном Rg"триггере 13 и восьми одновибраторах 14-21. При этом выход Я каждого предыдущего одновибратора соединен с входом А каждого последующего. Выход Ц одновибратора 21 соединен с R входом триггера 13, а выход Q этого триггера, являющийся выходом 1 распределителя, соединен с входом В одновибратора 14.

Запускается распределитель тактовыми импульсами фиг. 4-а, поступающими на вход Б триггера 13.

С целью упрощения начертания схемы RC-цепочка показана только на одновибраторе 14.

Одновибраторы 14,16,18 и 20 служат для формирования временных интервалов, задающих режим работы устройства со5 > 152211 ответственно в первом, втором, третьем и четвертом диапазонах измерений (фиг. 4-в, 4-д, 4-ж и 4-и). Одновиб» раторы 15, 17, 19 и 21 служат для фор-. мирования управляющих импульсов, поступающих с второго (фиг.4-r) третьего (фиг. 4-е), четвертого (фиг. 4-з) и импульсов сброса (фиг.4-к), поступающих с.пятого выхода рас- 10 пределителя 6 на автомат 5.

Триггер 13 формирует управляющий импульс (фиг. 4-6), поступающий с первого выхода распределителя 6 на вход ключа 8,1 коммутатора. 3.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигналы на выходе распределителя 6, работящего в ждущем режиме, отсутствуют. Ключи

8.1...8.п, количество которых опре деляется числом диапазонов измерения, открыты и через них проходят токи от генераторов 2.1-2.п. При этом через датчик 1 ток не протекает, и напряжение на входе .усилителя 4 отсутствует (равно О).. При поступлении тактового импульса (фиг. 2-a) на вход распределителя 6 с первого выхода этого распределителя на управляющий вход ключа 8.1 поступает положительный сигнал (фиг. 2-6), этот ключ закрывается и тогда ток генератора 2.1 через соответствующий разделительный диод 7.1 протекает через датччк 1, Наличие падения напряжения на датчике, приложенного к катодам разделительных диодов, обеспечивает запирание разделительных диодов 7.2-7.n, . что препятствует попаданию тока ге- . нераторов 2.2...2.п в цепь датчика.

При этом падение напряжения, снимаемое с датчика 1, усиливается усилителем 4 и поступает на первый вход компаратора 9, на второй вход которого подается .опорное напряжение U „. Если величины сопротивления датчика 1 будут находиться в пределах первого диапазона измерений, т,е, 100000-10000 Ом, то напряжение на входе компаратора (фиг. 2-к) превышает Uo и компаратор

9 переключается в состояние иО", и логический иОи с его выхода поступает на первый вход логического элемента

И-НЕ 10.1 и на вторые входы логичес55 ких элементов И-НЕ 10, 2... 10. п-1, и также на стробирующий вход дешифра- . тора 12.

8 6

На выходах всех логических элемен < тов И-НЕ независимо от состояния сигналов на остальных их входах появляется сигнал и1и. При этом все RS-триггеры 1!.1...11.п-1 находятся в состоя-. нии иО", в которое они были установлены предварительно импульсом сброса (фиг. 2-е), поступившим íà R входы триггеров 1 1. 1... 11.п-1 с пятого выхода распределителя 6 импуль сов. На первом выходе дешифратора 12 появляется и1", свидетельствующая о выборе устройством 1 диапазона из ме р г ннй .

При появлении на втором выходе распределителя 6 импульса (фиг.2-в) последний поступает на второй вход логического элемента И-НЕ 10.1, который остается в прежнем состоянии.

Переключение на второй и последующий диапазоны измерения не происходит, так как все логические элементы

И-НЕ заперты сигналом иОи с компаратора 9.

При этом амплитуда импульса тока, проходящего через резистивный датчик 1, определяется величиной тока, вырабатываемого генератором 2.1, а длительность импульса тока определяется длительностью импульса, поступающего с первого выхода распределителя 6 (фиг. 2-6) .

Если величина сопротивления датчика 1 находится в пределах другого диапазона, например, в пределах четвертого диапазона, соответствующего сопротивлениям 100-10 Ом, то при поступлении импульса (фиг. 2-6) с первого выхода распределителя 6 импульсов на управляющий вход ключа 8. 1 последний закрывается и падение напряжения на датчике 1 от тока, вырабатываемог го генератором 2.1, усилен "oe усилителем 4 и подаваемое на первый вход компаратора 9, оказывается. ниже опорного напряжения U „, поданного на его второй вход, в результате чего компаратор 9 остается в состоянии 1

l1 И

Сигнал и1и поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 10.1 автомата 5 и вторые входы логических элементов И-НЕ 10.2 и 10.п-1.

Аналогично изложенному к датчику 1 подключаются токи генераторов 2,2 и

2.3 под управлением импульсов с ..второго и третьего выходов распределителя 6.

1522118

z д е

Перед поступлением импульса с четвертого выхода распределителя 6 к датчику таким образом будут подключены токи генераторов 2.1, 2.2 и 2.3, При поступлении импульса с четвертого выхода (фиг.2-д) распределителя

6 импульсов на третий вход логического элемента 10.п-1 "О" подается íà S вход триггера 11,n-i, который перехо!! II

10 дит в состояние 1. и закрывает ключ

8,п (фиг, 2-и). Через датчик начинает протекать суммарный ток от генерато-. ров стабильного тока 2.1, 2.2, 2.3

:и 2.п, При этом напряжение, поступаю щее с выхода измерительного усилителя 4 (фиг, 2-л) на второй вход компаратора 6, превышает опорное напряжение

Ц,„, поступающее íà его первый вход, Компаратор переходит в состояние "О", элементы 10.1,10,2 и 10.п-1 закрываются и "О" поступает на стробирующий вход дешифратора 12. На четвертом выходе дешифратора появляется "1", свидетельствующая о выборе устройством

IV диапазона измерений.

При поступлении импульса сброса . (фиг. 2-е) на К входы триггеров 11.1, 11.2 и 11.п-1 последние переходят в исходное состояние "0", ключи 8.18.п открываются, ток через датчик 1 перестает протекать и устройство подготавливается к следующему циклу выбора диапазонов измерений.

Преобразователь сопротивлениенапряжение с автоматическим выбором диапазона преобразования, содержащий коммутатор, генераторы тока, датчик, усилитель, автомат выбора пределов измерений, причем выходы генераторов тока соединены с аналоговыми входами коммутатора, выход которого соединен с первым выводом датчика и с входом усилителя, второй вывод датчика соединен с общей шиной, управляющие входы коммутатора соединены с выходами автомата выбора пределов, о т л и ч а ю" шийся тем что, с целью повышения точности преобразования при большом диапазоне изменения сопротивления датчика, в него введен распределитель импульсов, управляющие выходы которого соединены с управляющими. входами автомата выбора пределов измерений, аналоговый вход которого соединен с выходом усилителя, а опорный вход соединен с входами генераторов тока и клеммой опорного напряжения, тактовый вход распределителя импульсов соединен с клеммой тактовых импульсов., 1522118

Составитель О.Богданович

Техред ц.дидык Корректор Т.Колб

Редактор Н,Горват

Заказ 6955/42 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101