Частотно-импульсный функциональный преобразователь сопротивления резистивного датчика Советский патент 1988 года по МПК G01R27/00 

СО

оо

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении широкодиапазонных измерителей активного сопротивления, для линеаризации характеристики резистивных датчиков. Целью изобретения является повышение точности преобразования. При этом преобразование осуществляется обратно пропорционально зависимости частоты от квадратного, корня из значения сопротивления датчика. Это приводит к значительному уменьшению погрешности, вызванной влиянием паразитных емкостей. Преобразователь содержит источники 1 и 2 стабилизированного тока, ключи 3, 4 и 8, интеграторы 5 и 7, резистивный датчик 6, компараторы 9 и 12, источ-. ник 10 опорного напряжения, триггер 11 . 4 ил.1

е. /

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении широкодиапа- зойных измерителей активного сопро- тивления, для линеаризации характеристик резистивных датчиков.

Цель изобретения - повьппение точности преобразования.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства , на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу , на фиг. 3 - принципиальная схема первого и второго интеграторов, а также показано подключение резистивного датчика к функциональному преобразователю, на фиг. 4 - подключение резистивного датчика по четырехпроводной схеме.

Преобразователь состоит из источ НИКОВ 1 и 2 стабилизированного тока выходы которых через первый и второ ключи 3 и 4 связаны с первым интегратором 5, выход которого подключен к первой клемме для подключения резистивного датчика 6 (R), вторая клемма для его подключения связана с входом второго интегратора 7, через третий ключ 8 датчик связан с выходом Ш тегратора 7 и одним из вх дов первого компаратора 9, другой вход которого подключен к источнику 10 опорного напряжения (ИОН), а выход - к одному из входов RS-тригге ра I 1 . Другой вход триггера 1 1 сое- динен с выходом второго компаратора 12, один вход которого связан с общей шиной, а другой - с первым вьгао дом резистивного датчика 6. Выход триггера 11 подключен к управляющим входам ключей 3, 4 и 8, а также является выходом устройства. Поз. 13 обозначена первая клемма для подключения датчика, а поз. 14 - вторая.

Преобразователь работает следую- щим образом.

В исходном состоянии триггер 11 находится в таком положении, при котором ключ 2 открыт, а ключи 4 и закрыты. На вход интегратора 5 по- ступает опорный ток 1 . .Напряжение на выходе интегратора увеличивается по линейному закону t

и, k, I 1„,- dt I,,. k,.t, (О

о

где козффициент преобразования

интегратора 5, t - текущее время.

С выхода интегратора 5 через ре- зистивный датчик 6 протекает ток к входу интегратора 7, При этом к ре- зистивному датчику 6 прикладьюается напряжение U, . Ток, протекающий через резистивный датчик 6, определяется выражением

и,

RV

U2)

т

X

R.

(3)

Выходное напряжение интегратора 7 изменяется по следующему закону: t

(4)

Ul Ч

jl,.dt.

где k, - коэффициент передачи интегратора 7.

- Процесс продолжается до момента времени t, когда срабатывает компаратор 9. В этот момент

и,

и.

(5)

где DO - выходное напряжение ИОН 10. Подставляя в уравнение (4) значения, из уравнений (3).и (5), получают

. ( 2UoRv ,..

К KjXo,

в момент времени t, сигнал с выхода компаратора 9 переключает триггер 11, при этом ключ 3 закрывается а ключи 4 и 8 открьшаются. В результате происходит разряд интегратора 7, а на вход интегратора 5 подается опорный ток Igj, противоположный по знаку току Ig, . Напряжение на выходе интегратора 5 линейно уменьшается и соответственно уменьшается напряжение на резистивном датчике 6. Это продолжается на протяжении интервала времени t. Момент t определяется по срабатыванию компаратора 12.

Сигнал с выхода компаратора 12 переключает триггер 11, и схема возвращается с исходное состояние. Далее процесс повторяется аналогичным образом.

При справедливо равенст- во

tj, t,

(7)

Частота следования импульсов на выходе преобразователя определрет- ся соотношением

t,+

(8)

Подставляя в (8) значения t, и из уравнений (6) и (7) получают

k г lot

Ч|

(9)

2и„Кх

Следовательно, выходная частота преобразователя обратно пропорциональна квадратному корню из значения преобразуемого сопротивления: k

f

где k - постоянная.

Повьппение точности преобразования достигается за счет изменения реализуемой устройством функциональной

зависимости f --. Основным техниК

ческим преимуществом устройства является значительное уменьшение влияния паразитных емкостей измерительной цепи и соединительных проводов, которое осуществляется вследствие того, что в предлагаемом устройстве максимальному значению сопротивления R резистивного датчика соответствует минимальное значение частоты из менения напряжения на датчике и мини мальное значение частоты выходного сигнала (фиг. 2). В то же время при

-Zx

г г

L j

rfbfX.i

15

Д1330

больших значеР1иях R паразитное емкостное сопротивление R намного больше сопротивления R и вносит ве сьмг с незначительную погреитность.

Формула изобретения

Частотно-импульсный функциональный преобразователь сопротивления 10 резистивного датчика, содержащий два источника стабилизированного тока, выходы которых соответственно через первый и второй ключи подключены к входу первого интегратора, второй ий- тегратор, вход которого через тре- тий ключ соединен с его выходом и первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с первым входом RS-триггера, выход которого, являющийся выходом устройства, подключен к управляющим входам первого, второго и третьего ключей, а второй вход соединен с выходом второго компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, отличающийс.я тем, что, с целью повышения точности преобразования, первой клеммой для подключения исследуемого датчика является выход первого интегратора и вход второго компаратора, а второй- вход второго интегратора.

20

25

30

Л

уГРгГ

J1S6/XJ

Риг.г