Масштабирующий преобразователь сигналов датчиков Советский патент 1988 года по МПК G01N27/46 

(21)4083981/24-24(

(22)28.05.86

,(46) 07.05.88.БЮЛ. № 17

(71)Филиал Киевского научно-исследовательского института кардиологии им.акад.Н..Л.Стражеско, г.Харьков

(72)Н.И.Яблучанский, И.К.Кондаков, О.О.Рудинский, А.В.Камьтан

и В.И.Кирилюк

(53)681.3 (088.3)

(56)Биологический микроанализатор ОР 210/3. Radelnis, Budapest, 1982.

Патент CHIA № 4452682, кл. G 01 N 27/46, опублик. 1985,

(54)МАСШТАБИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ ДАТЧИКОВ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в многоканальных компьютерных установках контроля параметров биологических жидкостей при согласовании датчиков с интерфейсами цифрового вычислителя. Цель изобретения - компенсация нелинейности характеристик датчиков и упрощение условий масштабирования. Устройство содержит регулируемые усилители 1 и 2 постоянного тока, переключающий блок 3, источник 4 регулируемого опорного напряжения, измерительный прибор 5, дифференциальный усилитель 6, сумматор 7, источники 8,- 8, смешающего напряжения, инвертирующий усилитель 9, однофазные вьшрями- тели lOi- 0и, входы II и 12, выходы 13 и 14. Преобразователь обеспечивает масштабирование сигналов датчиков и линеаризацию нелинейной характеристики. 1 з.п.ф-лы, 1 йл.

i

СЛ

bo г

4:

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использовано, в частности, в многоканальных компьютерных установках контроля пара- метров биологических жидкостей лри согласовании датчиков с интерфейсами цифрового вычислителя.

|Цель изобретения компенсация не ЛИ1-ейности характеристик датчиков и упрощение условий масштабирования.

На чертеже представлена схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит первый 1 Tfi второй 2 регулируемые усилители по|:.тоянного тока, переключающий блок 3 , переключателями 3| и 3,, источ- ни|к А регулируемого опорного напря- же1ниЯ5 измерительный прибор 5, дифференциальный усилитель 6, сумматор 7j источники сметающего напря ж4ния, инвертирующий усилитель 9, оДнофазные выпрямители lO-i- 10,, входы П и 12, выходы 13 и 14.

Однофазный выпрямитель содержит о11ерационный усилитель 15, масштабирующие резисторы 16-19, выпрямитель- Hbie диоды 20 и 21 .

Преобразователь работает следующи ббразом.

Электрические сигналы, вырабаты- 1)аемые первичными датчиками в виде ЭДС, пропорциональных измеряемым параметрам, поступают на входы соответственно первого 1 и второго 2 регули- Е)уемых усилителей постоянного тока.

При этом первый усилитель 1 обеспечивает предварительное усиление ЭДС датчика (например, измерительной ячейки pOlj) и его согласова- ние со шкалой измерительного прибора 5, подключаемого к выходу усилителя 1 с помощью переключающего блока 3.

Переключающий блок 3 обеспечивает поочередное подключение к измерительному прибору 5 выходного сигнала усилителей 1 и 2, а также источника 4 регулируемого опорного напряжения.

В случае прямой пропорциональности между величиной измеряемого параметра и ЭДС измерительной ячейки (например, в случае измерения рН) преобразование сводится к простой калибровке коэффициента передачи регулируемого усилителя с помощью эталонного напряжения и соединению усилителя или нескольких усилителей с

соответствующим потребителем инфор - нации.

В случае более сложной зависимости между величиной измеряемого параметра (например, рСОэ биологической жидкости) масштабирование и настройка канала измерения производятся следующим образом. ЭДС измерительной ячейки поступает на вход усилителя 2. Согласование измерительных ячеек со шкалой измерительного прибора 5 производится по двум газовым смесям с известной концентрацией углекислого газа путем измерения коэффициента усиления усилителя 2 и подбора величины опорного 1апряжения источника 4 (при нулевом выходном сигнале усилителя 2) ,

ЭДС, поступающая на вход усилителя 2, имеет логарифмическую зависимость от величины рСО, причем боль- ши1-5 значениям pCO.j соответствуют меньшие значения регистрируемого напряжения. Нелинейная зависимость линеаризуется с помощью настраивае- мьк однофазных вьтрямителей Ю, Настройка заключается в подборе для каждого выпрямителя крутизны характеристики (резистором 16) и величины смещения ( регулировкой источников 8).

Настройка коэффициента инвертирующего усилителя 9 обеспечивает полу хенне на выходе 14 сигнала требуемого формата (например, стандартного) с линейной зависимостью приращения напряжения от приращений изме-: ряемого параметра.

Формула изобретения

2. Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что однофазный вьшрямитель содержит операционный усилитель, два выпрямительных диода и четыре масштабирующих резис тора, при ЭТОМ первый вход однофазного вьшрямителя через первый масштабирующий резистор соединен с инвертирующим входом операционного усили- теля, неинвертирующий вход которого соединен через второй масштабирующий резистор с вторым входом однофазного вьшрямителя и через третий масштабирующий резистор - с шиной нулевого потенциала, выход операционного усилителя соединен с катодом первого вьтрямительного диода и с анодом второго выпрямительного диода,катод которого, являющийся выходом однофазного выпрямителя, соединен через четвертый масштабирующий резистор с анодом первого выпрямительного диода и с инвертирующим входом операционного усилителя.