Преобразователь сопротивления или емкости датчика во временной интервал Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и можетприменяться в информационно-измеритепьйых системах, использующих измерительные датчики. Известен преобразователь сопротивления в напряжение, который содержит первый сумматор, на один из входов которого подается эталонное напряжение, а второй вход подключен к выходу параметрического элемента, вход которого подсоединен к выходу первого сумматора и одному из входов второго сумматора, второй вход . второго сумматора подсоединен к выходу параметрического элемента flj. Недостатком преобразователя сопротивления в напряжение при нелинейной харак- тфистике датчика являются его низкие .. функциональные возможности, которые в основном .заключаются в том, что при авт матической обработке результатов измерения необходимо их преобразование, что ведет к появлению дополнительных погреш ностей и аппаратурных затрат. Кроме того характеристика преобразования является чувствительной к воздействию неиам яемых физических факторов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому .является логометрический преобразователь выходной величины параметрического датчика в период электрических колебаний, содержащий блок сравнения, соединенный с входом интегратора, выход которого соединен с входом нуль-органа, выход интегратора и выход нуль-органа через датчик соедине ны с входом интегратора, выход которого соединен с входом блока сравнения 2J, Недостатком логометрического преобра зователя выходной величины параметрического датчика в период электрических колебаний является погрешность измерения, проявляющая себя как несоответствие выходной величины преобразователя с измеряемымфизическимфактором возде ствующим на параметрический датчик. Кроме того, указанный преобразователь характеризуется низким быстродействием и может применяться без схемных изменений только для емкостных датчиков. Цель изобретения - линеаризация харак теристики преобразования, увеличение быстродействия и расширение функциональ ных возможностей преобразователя. irоставленная цель достигается тем, что в преобразователь сопротивления шт емкости датчика во временной интервал, содержащий два интегратора и компа ратор, выход которого соединен с одним из входов, введены два сумматора, дифференцирующая цепь и усилительгограничитель причем выход сумматора соединен с входами первого и второго интеграторов, выходы которых соединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с другим входом компаратора, выход последнего через усилитель-ограничитель соединен с входом первого сумматора и через дифференшфуклцую цепь с выходом первого интетратора. На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя. Преобразователь содержит сумматор 1, дифференциатор 2, первый интегратор 3 с одним параметрическим датчиком в цепи обратной связи с элементами R и С , второй интегратор 4 с другим параметрическим датчиком в цепи обратной связи, второй сумматор 5, компаратор 6, усилтгель-огракичитепь 7. Первый вход сумматора I подключен к выходу усилителя-ограничителя 7, второй вход - к выходу интегратора 3 через дифференциатор 2 (С). Выход сумматора Л соединен с входами интеграторов 3 и 4. Выходы интеграторов 3 и 4 подключены к входам сумматора 5, Выход сумматора 5 соединен с входом компаратора 6, выход которого подключен к входу усилителяограничителя 7, В процессе работы-преобразователя разнополярные напряжения с выхода усилителя-ограничителя 7 поступают непосредственно на один из входов сумматора I. Компаратор 6 удерживается в насьрсении и срабатывает в момент равенства напря оения на выходе сумматора 5 пороговому. При этом меняется знак выходного напряжения компаратора 6 и, соответственно, знак крутизны измен ющегося напряжения на выходе сумматора 5. Реальные характеристики преобразования параметрических датчиков, включенных в цепь обратной связи интеграторов 3 и 4, в силу ряда причин отличаются ог требуемых, поэтому возникает необходимость их коррекции. В ряде случаеб характ истику преобразова{| ия с достаточной точностью можно аппроксимировать вьфажением вида:о 14/5Х

- cf я f - постоянные коэффициент ; Rjj и С - параметра резистивного или емкостного датчика при X О, вкпюч шого в цепь обратной связи интеграторов 3 и 4; . X - значение измеря ой физической величины. огда постоянная .времени интет рато3 определяется как

(4

ТгГ О ffpK

где Т|, РоС

шщ

- постоянная времени интегратора 3 при нулевом воздействии физической величины X №& датчик.

Напряжение на выходе сумматора 4 выр|аэим через напряхкение U.. Получим

и

V ---5-, 5 PV

где Т-, рТ .

Допустим, что за время интегрирования напряжеешя физическое воздействие (х «const )| тогда

и.

V 11 -ii З -оп- т X

изм

-продолжительность интегрп- . рования, в течение которого «вправление на выходе сумматора 5 аостигаев опорного напряжения компаратора 6.

Обозначив значение

получим

X VT

МЭМ

Таким образом, гфедлагаемое устройство осуществляет линейное преофазованне фи;жчёской переменной х во временной

ийгервал изм роме того, функциональные возможности преобразователя увеличиваются, так как он может бьпъ использован для резисгавных и емкостных датчиков с одновременным щэеобразовачяем информативного параметра датчика в удобный для дальнейшей обработки вид.Применение авухтактного интегрирования позволяет cymecTB fflo уменьшить влияние дестабилизирующих факторов.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЛИ ЕМКОСТИ ДАТЧИКА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержаший два интегратора и ксмпаратор , выход которого соединен с одним jxa входов, отличаюшнйся тем, что, с целью линеаризации характеристики преобразования, увеличения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в «его введены два сумматора, дифференцирукжцая цепь и усилитель-ограничитель, причем выход сумматора соединен с входами первого и второго интеграторов, выходы которых соединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого соединен с другим входом компаратора, выход последнего через усялЕггель-ограничитель соединен с Екодом первого сумматора и через диффе-g р щнрукщую цепь с выходсм первого ннгегратора.