Преобразователь напряжения в частоту

 

Ь.1 (72) Авторы изобретении

А. А. Асеев и А, П, Ракаев

Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (7!) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ

Изобретение касается измерительной техни:ки и может быть использовано в сиСтемах статистического и динамического измерения с мостовыми датчиками.

Известен преобразователь напряжения в ча

$ тоту, содержащий интегрирующии усилитель, компаратор, ключи, элементы И, триггеры, геФ нератор частоты, в которых выходной частотный сигнал образуется в результате накопления измеряемого напряжения на интегрирую10 щем усилителе и сброса этого напряжения с помощью опорного напряжения за стабильный интервал времени 11).

Однако устройство имеет низкую точность преобразования.

Известен преобразователь напряженйя в частоту, содержащий интегрирующий усилитель,, вход которого через первый резистор coellHEe8 с выходом источника измеряемого напряжения и с выходом источника опорного напряжения через два последовательно соединенные резисторы, общая точка которых соединена с выходом ключа, триггер, первый вход которого соединен с выходом комнаратора, соединенного входом с выходом интегрирующего усилиI теля, а второй вход — с выходом генератора частоты и с первым входом элемента И,второй вход которого соединен с первым выходом триггера (2).

Однако, устройство имеет низкую точность преобразования.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Для этого в преобразователь напряжения в частоту, содержащий блок питания, мостовой датчик, масштабный усилитель, источник опорного напряжения, генератор частоты, элемент И, триггер, компаратор, интегрирующий усилитель, ключ и три резистора, введены .инвертирующий усилитель, дополнительный ключ и два дополнительных резистора, причем вход инвертирующего усилителя соединен со вторым выходом источника опорного напряжения, а выход через последовательно соединенные дополнительные резисторы, подсоединенные общей точкой к выходу дополнительного ключа, вход которого соединен со

3 705673 вторым выходом триггера, соединен с входом интегрирующего усилителя.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Преобразователь напряжения в частоту содержит блок 1 питания, мостовой датчик 2, масштабный усилитель 3, резистор 4, интегрирующий усилитель 5, источник 6 опорного напряжения, резисторы 7, 8, клкч 9, компара- 1о тор 10, триггер 11, генератор 12 частоты, элемент И 13, инвертируюший усилитель 14, резисторы 15, 16, ключ 17.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с блока 1 поступает в диагональ)s питания мостового датчика 2 и на вход источника 6. В результате этого на выходе мостового датчика 2 появляется сигнал, который усиливается масштабным усилителем 3 и через резистор 4 поступает на вход интегрирующего 20 усилителя 5. В результате этого напряжение на выходе интегрирующего усилителя 5 накап ливается и в определенный момент перейдет нулевой уровень, тогда (фиг. 2) компаратор

10 изменит свое состояние на противоположное и даст разрешение на один из входов триггера, который сработает от первого, следующего после этого импульса, приходящего на второй вход триггера 11 с генератора 12. с

С выхода триггера 11 осуществляется управле- 30 ние временем, в течение которого на интегрирующий усилитель 5 поступает опорное напряжение. Это управление осуществляется путем подачи напряжения управления с триггера 11 на ключ 9. Опорное напряжение поступает 35 на вход интегрирующего усилителя 5 через последовательно соединенные резисторы 7 и 8.

Таким образом, интегрирующий усилитель 5 пбстояйно накапливает напряжение с выхода масштабного усилителя 3, но при переходе этого напряжения через нулевой уровень оно сбрасывается опорным напряжением, сформированным источником 6 за время между двумя или несколь|сими импульсами с генератора 12. Если выходной сигнал мостового дат- 4> чика 2 увеличивается, то увеличивается и

" = скорость =йакопленйя напряжения интегрирующим усилителем 5, а значит и частота сброса этого напряжения опорным напряжейием.

Управление с триггера 11 одновременно поступает на один из входов элемента И 13, на другой вход которого- поступает сигнал с генератора 12. Таким образом выхбдная частота будет составлять часть частоты генератора

12, а его частота является максимальной

55 частотой устройства, прй этом частота переключения триггера 11 и выходная частота будут точно синхронизированы. Ключ 17 осу 4 ществляет коррекцию работы интегрирующего усилителя 5 в момент работы ключа 9 онорного напряжения. Цель этой коррекции заключается в следующем, Если мостовой датчик

2 стал в процессе эксплуатации несимметричным, то напряжение на выходах источника

6 также окажется несимметричным. Инвертируюший усилитель 14 инвертнрует на одном иэ выходов источника 6 напряжение, которое поступает через резисторы 15 и 16 на вход и пегрирующего усилителя 5, При этом на его входе окажутся два опорных напряжения одной полярности и сигналы несимметрии, находящихся в противофазе и компенсирующие друг друга. Таким образом, синхронная работа ключей 9 и 17 позволяет осуществлять коррекцию несимметрии мостового датчика 2 и возникающую при этом несимметрию опорного напряжения. Введение инвертирующего усилителя, дополнительных резисторов и дополнительного ключа увеличивает точность преобразования напряжения мостового датчика за счет компенсации несимметрии опорного напряжения, а погрешность преобразования, из — за изменения входного сопротивления инвертирующего усилителя, будет сосгавлять максимальную величину, равную 8; где 6— среднеквадратическое изменение сопротивления на входе усилителя, в то время как в суммируюшем усилителе с инвертирующим и неинвертирующим входами она составляет величину,равную 26. Таким образом, предложенный преобразователь дает повышение очности не менее чем в 2 раза, Формула изобретения I

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий блок питания, выходы которого соединены со входами мостового датчика и источника опорного напряжения, выход мостового датчика соединен с входом масштабного усилителя, интегрирующий усилитель, вход которого соединен с выходом масштабного усилителя через первый резистор и с первым выходом источника опорного напряжения через два последовательно соединенные резисторы, общая точка которых соединена с выходом ключа, триггер, первый вход которого соединен с выходом компаратора, соединенного входом с выходом интегрирующего усилителя, а второй— с выходом генератора частоты и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, второй выход которого соединен с входом ключа, отличающийся тем, что, с целью повьпдения точности преобразования, в него

1

«. -1

1 введены инвер гирующий усилитель, дополнительный ключ и два дополнительных резистора, причем вход инвертирующего усилителя соединен со вторым выходом источника опорного напряжения, а выход его с входом интегрирующего усилителя через последовательно соединенные дополнительные резисторы, подсоединенные общей точкой к выходу дополнительного ключа, вход которого сдедннен со вторым в ыходом триггера.

705673

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.1: Авторское свидетельство СССР.Р544127, S кл. Н 03 К 13/20, 1976.

2. Экспресс-информация "Приборы и элементы автоматики н вычислительной техники", Новый метод преооразования аналоговых сигналов в числовую форму, 1974, Р 47, с. 5-9, (прототип)