Цифровой кондуктометр

 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к средствам кондуктометрии, и может быть использовано для олределения электропроводности морской воды при гидрофизических исследованиях. Целью изобретения является повышение точности цифрового кондуктометра путем уменьшения влияния температурной нестабильности элементов. Для этого в цифровой кондуктометр на базе двухтрансформаторного преобразователч электропроводности введены m двухпозиционных ключей по числу разрядов регистра поразрядного уравновешивания, т+1 источников тока и операционный усилитель, m генераторов тока через ключи соединены с выходами регистра, а (т+1)-й включен в цепь обратной связи операционного усилителя . При таком включении температурная нестабильность элементов компенсируется изменением параметров обратной связи, что автоматически приводит к введению сигнала поправки.1 ил. 4W Ё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 27!02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ сигнала поправки. 1 ил.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4691882/25 (22) 15.05.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (71) Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения (72) Г.С.Рыбин, А.Д.Богачев и M.Þ,Ëèâøèö (53) 543,25(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 750361, кл. G 01 N 27/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 1374144, кл. G 01 N 27/02, 1988. (54) ЦИФРОВОЙ КОНДУКТОМЕТР (57) Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к средствам кондуктометрии, и может быть использовано для определения электропроводности морской воды при гидрофизичеИзобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в гидрофизических исследованиях для определения электропроводимости морской воды.

Целью изобретения является повышение точности цифрового кондуктометра путем уменьшения влияния температурной нестабильности элементов.

На чертеже изображена функциональная схема цифрового кондуктометра, Кондуктометр содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, первый трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, операционный усилитель (ОУ) 5, резистор 6, m+1 источников 7 тока

„„5U„, 1689831 Al ских исследованиях. Целью изобретения является повышение точности цифрового кондуктометра путем уменьшения влияния температурной нестабильности элементов, Для этого в цифровой кондуктометр на базе двухтрансформаторного преобразователя электроп роводности введены m двухпозиционных ключей по числу разрядов регистра поразрядного уравновешивания, m+1 источников тока и операционный усилитель. m генераторов тока через ключи соединены с выходами регистра, а (m+1}A включен в цепь обратной связи операционного усилителя. При таком включении температурная нестабильность элементов компенсируется изменением параметров обратной связи, что автоматически приводит к введению (1-1, 2, ..., m+ 1), в управляемых ключей 8, второй трансформатор 9 с обмоткой 10 компенсации и вторичной обмоткой 11, нульорган 12, регистр 13 поразрядного уравновешивания с m разрядами, канал для исследуемой жидкости в виде витка 14 связи соединяет трансформаторы 2 и 9. Генератор 1 соединен с первичной обмоткой 3 трансформатора 2, вторичная обмотка 4 которого одним выводом через резистор 6 соединена с неинвертирующим входом ОУ 5 и с выходом (m+ 1)-го источника 7 тока. Входы источников 7 тока обьединены и подключены к выходу ОУ 5, Выходы m источников 7 тока подсоединены соответственно к подвижным контактам управляемых ключей 8, 1689831 неподвижные контакты которых объединены и подключены к нулевой шине устройства. Обмотка 11 подсоединена к нуль-органу

12, выход которого соединен с входом регистра 13, тактовый выход которого соединен с входом генератора 1 и нуль-органа 12.

Второй вывод обмотки 4 соединен с инвертирующим входом ОУ 5 и подключен к н левой шине устройства. Управляющие входы ключей 8 подсоединены к соответствуюцим входам регистра поразрядного уравновешивания.

Цифровой кондуктометр работает следующим образом.

Регистр 13 поразрядного уравнове Оивания поочередно, начиная со стершего оазояда m, подключает через кл ючи 8 ис1оч/ ника 7 тока к обмотке 10 компенсации.

На каждый включенный разряд генератс р 1 выдает прямоугольный импульс на обмотку

3 трансформатора 2. В витке 14 наводится ток, пропорциональный проводимости G, Прямоугольный импульс положительной полярности напряжением U» с обмотки 4 создает на неинвертирующем вхаде операционного усилителя 5 ток I>x, равный

Uon/Ron, где Йоп — сопротивление резистора

6, Благодаря обратной связи с (m+1)-го источника 7 тока на выходе операционного усилителя 5 формируется напряжение, которое, управляя (m+1)-м источником 7 то<а, создает ток обратной связи Ioo, равный по величине входному току 1 х. Соответственно, на входе обмотки 10 компенсации бу,ет ток, равный сумме токов от и подключенн 1х источников 7 токов. При этом, так как все источники 7 токов управляются одним и тем же операционным усилителем 5, то на их выходах токи пропорциональны входному току Isx При поразрядном уравновешивании двоичнь,м кодом величины токов выбирают так, чтобы они были распределены по двоичному закону, т.е. ток каждого последующего j-го источника 7 тока в два раза меньше предыдущего (I-1)-го источника 7 тока, Поэтому на входе обмотки 10 компенсации величина тока latex определяется формулой

Uon вых on где N =,, y" — десятичное число, рави =1 ное сумме и двоичных разрядов; к — коэффициент пропорциональнос1 и между входным током операционного усилителя 5 и током первого ()=1) источника 7 тока младшего разряда.

Учитывая, что напряжение

Uon = U1w УУов, 10

30 где Ом — напряжение на одном витке обмотки 4;

У4 — число витков в обмотке 4, а также то, что при отсутствии напряжения на входе операционного усилителя 5 его выходное напряжение запирает источники 7 тока, то во время импульса генератора 1 прямоугольных импульсов в обмотке 10 компенсации создается ток, равный on а в витке 14 создается ток (2) IB =- U1W G

При условии, когда

Ievx Ик Ie, где У4 — число витков в обмотке 10 компенсации, не выходе нуль-органа 12 формируется сигнал, который выключает включенный перед этим разряд регистра 13 поразрядного уравновешивания, Таким образом, в регистре 13 поразрядного уравновешивания формируется двоичный код, сумма двоичных разрядов которого пропорциональна проводимости воды G, т.е. условия баланса места. Когда !в =!вых ЧЧк с учетом (1) и (2), (3}

Из этого выражения видно, что баланс моста не зависит от напряжения питания моста с генератора 1 прямоугольных импульсов. Нестабильность источников тока не сказывается на результате измерения, так как изменение величины тока любого иэ источников тока приводит к изменению тока обратной связи !Ос, что вызывает разбаланс операционного усилителя 5, и на его выхо40. де формируется такое напряжение, которое устанавливает исходную величину тока, Температурная нестабильность ключей.8 также не сказывается на результате измерения, так как эти ключи включены последовательно с источниками 7 тока, выходное сопротивление которых на несколько порядков превышает сопротивление ключей.

Формула изобретения

Цифровой кондуктометр, содержащий два трансформатора, связанных каналом для исследуемой жидкости в виде витка, генератор прямоугольных импульсов, соединенный с первичной обмоткой первого трансформатора, нуль-орган и регистр поразрядного уравновешивания с m разрядами, второй трансформатор снабжен обмоткой компенсации и вторичной обмоткой, подсоединенной к нуль-органу, выход которого соединен с входом регистра поразрядного уравновешивания, о т л и ч а ю щ и й1689831

Составитель Ю.Коршунов

Редактор О.Юрковецкая Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М. Максимишинец

Заказ 3808 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", т. Ужгород, ул. Гагарина, 101 с я тем, что с целью повышения точности, в него введены mуправляемых ключей,,m+1 источников тока и операционный усилитель, выход которого соединен с управляющими входами источников тока, выходы m источников тока подсоединены соответственно к подвижным контактам управляемых ключей, неподвижные контакты которых объединены и подключены к первому выводу обмотки компенсации, второй вывод которой подключен к нулевой шине кондуктометра, управляющие входы ключей подсоединены к соответствующим выходам регистра поразрядного уравновешивания, выход (гл+1 -го источника тока соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и через резистор с первым вы5 водом вторичной обмотки первого трансформатора, причем второй вывод вторичной обмотки соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и подключен к нулевой шине кондуктометра, 10 а тактовый выход регистра поразрядного уравновешивания соединен с входами генератора прямоугольных импульсов и нуль-органа.