Преобразователь параметров резистивных датчиков Советский патент 1990 года по МПК G01R27/04 

СП

ел

to со

315

Изобретение относится к измерительной технике и может быть .использовано для автоматического измерения и контроля параметров резистив- ных датчиков.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема преобразователя .

Преобразователь содержит усилитель

1постоянного тока, клеммы для подключения резистивного датчика 2 (Rx)9 блок 3 связи, представленный обоб- щенной электрической схемой замещения

в виде емкости С, индуктивности L и активного сопротивления г, опорный резистор 4, |R0 I блок 5 сравнения, первый интегратор 6, первый переклю- чатель 7, блок 8 задержки второй интегратор 9, второй переключатель 10, делитель 11 напряжения, запоминающий блок 12, ключ 13 и сумматор 14.

Выходы второго переключателя 10 подсоединены параллельно клеммам для подключения резистивного датчика 2, а его вход через блок связи 3 - к выходу второго интегратора 9. Одна из общих клемм резистивного датчика

2и переключателя 10 через блок 3 связи подключена к входу усилителя

1, в цепь отрицательной обратной связи которого включен опорный резистор 4. Выход усилителя 1 подсоединен к одному из входов делителя 11 напряжения , а его выход непосредственно и через последовательно включенные запоминающий блок 12 и ключ 13 соединен с входами сумматора 14, Выход сумматора 14 подключен к одному из входов блока 5 сравнения, к другому входу которого подключен выход интегратора 6. Кроме того, выход блока 5 сравнения соединен с входами интег- ратора 6, переключателя 7, блока 8 задержки и делителя 11, с управляющими входами переключателя 10, блока 12,и ключа 13. Выход блока 8 задержки подсоединен к управляющему входу переключателя 7, выход последнего - к входу интегратора 9, кроме того, второй вход переключателя 7 соединен с земляной шиной Преобразователя.

Преобразователь работает в два тата следующим образом.

В установившемся режиме на выходе блока 5 сравнения, который также является выходом устройства, действу

ет напряжение прямоугольной формы с амплитудой U. Это напряжение в первом такте, например, отрицательное поступает на ключ 13, отсоединяя выход запоминающего блока 12 от входа сумматора 14, а второй переключатель 10 своим контактом замыкает накоротко датчик 2. Кроме того, передним фронтом напряжение блока 5 сравнения подключается через переключатель 7, управляемый блоком задержки 8, к входу второго интегратора 9, на выходе которого возникает напряжение

ьэ -и |-( гт0), (1)

где 3 RqC,, постоянная интегратора 9, которое через блок 3 связи и переключатель 10 поступает на вход усилителя 1 постоянного тока.

При этом на выходе усилителя 1 напряжение описывается выражением

U

, - CCR

ReL

+ RotRoL +

0 Г+ 5 ,„ (r+R .Л1

-i/e

(о

r+R

10

I

(2)

п

5

где R

10

- переходное сопротивление переключателя 10, которое вызвано неидеапьностью г его характеристики. После практического окончания переходного процесса, когда величиной

RoL- „/Ј

W7+r)

заднему фронту импульса с блока 8 задержки переключатель 7 подключает вход интегратора 9 к земляной шине. При этом на выходе усилителя 1 напряжение описывается выражением

е можно пренебречь, по задU;ITO + t

U Г RoT oRoL -t /fi,

v L (5 1тЛ J

t

к;0+г

(П+r}

(3)-.

После практического окончания переходного процесса величиной

R L - i

е можно пренебречь.

(.R ,0 + г)

Это напряжение поступает на вход делителя 11 напряжений, где происхо-i дит деление выходного напряжения блока сравнения на напряжение U 15 т.е.

и

ui

(4)

Так как в первом такте преобразования второй вход сумматора 14 отключен, то выходное напряжение Это напряжение поступает на один вход блока сравнения, на второй вход которого поступает напряжение с первого интегратора, описываемое выражением

и6 -и

г е

где t, R6C - постоянная интегрирования интегратора 6.

В момент равенства напряжений на входах блока сравнения последний скачкообразно меняет знак на противоположный и в тот же момент времени в запоминающем устройстве фиксируется выходное напряжение делителя 11 напряжения.

При смене знака выходного напряжния блока сравнения начинается следующий (второй) такт преобразования. При этом положительным напряжением блока 5 сравнения выход запоминающего блока 12 ключом 13 подсоединяется к второму входу суммирующего устройства, а переключатель 10 через управляющую шину, не входящую в блок связи, переключается в другое состояние, подключая к второму входу блока связи вторую клемму резистивного датчика.

Работа блоков 1,4 - 11 аналогична работе в первом такте преобразования. При этом напряжение на выходе усилителя 1 в интервале времени t описывается выражением

+ t

LL

9lR ;o+r+Rx

n+r+v4

практического окончания

R«L

величиной

(R,+r+Rx)

е

можно пренебречь.

В делителе напряжений осуществлется деление выходного напряжения блока сравнения на выходное напряжение усилителя 1 U

U

11

и

(7)

С учетом выражений (3)} (4), (6), (7), знаков напряжений и, принимая R л, что легко осуществляется

подбором соответствующего переклр- чателя или введением подстроечного резистора, на выходе сумматора 14 получают

т, + м - к il5f

Uf1 + U 11 K R Т ло о

(8)

где К - размерный коэффициент В.

10 Это напряжение поступает на вход блока сравнения, на другой вход которого поступает напряжение с выхода интегратора 6. В момент равенства напряжений на входах блока 5 срав 5 нения

к № h

(9)

Из выражения (9) определяют длительность положительного импульса

эмКх

t+ n

R0T0

(Ю)

е

где n - - безразмерный коэффициент.

Далее весь процесс повторяется аналогично описанному выше.

Из выражения (10) видно, что значение активного сопротивления блока 30 связи не входит в функцию преобразо вания, а длительность положительно генерируемых импульсов определяется только изменением значения резистивного датчика.

35

Формула изобретения

Преобразователь параметров ре- зистивных датчиков, содержащий клем4Q мы для подключения резистивного датчика, первая из которых соединена с первым входом блока связи, первый выход которого соединен с входом усилителя постоянного тока, а через

45 опорный резистор - с его выходом,

первый интегратор, выход которого под ключей к первому входу блока сравнения, выход которого служит выходом устройства и подключен к первому

5о входу первого интегратора, первому входу переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с входом второго интегратора, первый вход переключателя соединен

ее с его управляющим входом через блок задержки, выход второго интегратора соединен с вторым выходом блока связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности пре71575129 8

образования, в него введены второйвыход запоминающего устройства чепереключатель, ключ, делитель напря-рез ключ соединен с вторым входом

жения, запоминающий блок и сумматор,сумматора, выход которого соединен

первый и второй входы делителя напря- jс вторым входом блока сравнения,

жения соединены соответственно с выхо-входы второго переключателя подключедом усилителя постоянного тока и вы-ны соответственно к первой и второй

ходом устройства, выход делителя нап-клеммам для подключения резистивного

ряжения соединен с первым входомдатчика, выход второго переключателя

сумматора и входом запоминающего fgсоединен с вторым входом блока свяблока, управляющий вход которого сое-зи, управляющий вход второго перединен с управляющим входом ключа иключателя соединен с первым входом

первым входом первого переключателя,первого переключателя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения и контроля параметров резистивных датчиков неэлектрических величин, включенных через линию связи. Сопротивление резистивного датчика, подключенного к клеммам 2, преобразуется в длительность импульсов на выходе блока 5 сравнения. Погрешности, вносимые собственным сопротивлением блока 3 связи, устраняются в одном из тактов преобразования с помощью делителя 11 напряжения, сумматора 14, запоминающего блока 12, который вместе переключателями 7 и 10 и ключом 13 управляются выходными импульсами. На чертеже приведены необходимые для работы устройства активное сопротивление 4, интеграторы 6 и 9, блок 8 задержки. 1 ил.