Преобразователь проводимости кондуктометрического датчика в напряжение Советский патент 1990 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в кондуктометрии, при построении измерителей удельной электропроводимости растворов, работающих с кондуктометрическими датчиками.

Целью изобретения является повышение точности преобразования проводимости кондуктометрического датчика за счет возможности преобразования по более полной схеме замещения кондуктометрического датчика.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя л

Преобразователь состоит из генератора 1 опорных напряжений (ГОН), синхронизирующего блока 2, дифференциатора 3, интегратора 4, двойного интегратора 5, первого 6 и второго 7 весовых сумматоров, блока 8 выборки и хранения (БВХ). На чертеже изображен также объект 9 контроля (ОК),

Объект 9 контроля содержит первый 10 (С) и второй 11 (с,) конденсаторы, первый 12 (R), второй 13 (R,), третий 14 (R) резисторы и операционный усилитель 15.

Последовательно-соединенные первый резистор 12 л первый конденсатор 10 соединены параллельно со вторым конденсатором 11 и резистором 13, вход объекта 9 контроля соединен с первым выводом второго резистора 13, второй вывод которого соединен с инвертирую1цим входом операционного усилителя 15 и через резистор 14 с его выходом и выходом объекта 9 контроля. Неинвертирующий вход операционного усилителя 15 соединен с общей шиной.

Первый выход синхронизирующего блока 2 соединен с управляющим входом блока 8 выборки и хранения, второй выход - с управляющим входом генератора 1 опорных напряжений. Вход интегратора 4 соединен с первым входом первого весового сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом интегратора 4. Выход объекта 9 контроля соединен со входом дифференциатора 3, со входом интегратора 4, со уходом двойного интегратора 5, выход которого соединен с первым входом второго весового сумматора 7 и с третьим входом первого весового сумматора 6, выход которого соединен со вторым .входом сумматора 7, третий вход которого соединен с первым входом первого весового сумматора 6, четвертый - со вторым входом сумматора 6, пятый - с четвертым входом первого весового сумматора бис выходом дифференциатора 3. Выход сумматора 7 соединен со входом блока 8 выборки и хранения, выход которого соединен со входом результат измерений объекта 9 контроля, вход которого соединен с выходом генератора 1 опорных напряжений.

Устройство работает следующим образом

По сигналу Пуск с выхода синхронизирующего блока 2 на управляющий вход ГОН 1 поступает импульс с амплитудой и и на выходе появляется напряжение, описываемое

-и

и

fifcix 1

1

t г

-я

где ij- - постоянная времени

t - текущее время. Это напряжение поступает объекта 9 контроля, функция которого:

К(р) - 1 -R,Y(p) 2,((р,

-R.(pC,4

У

где р - оператор Лапласа-Карсона; R - опорное сопротивление в цепи отрицательной обратной связи операции измерителя; Y(p) - проводимость в операторной форме;

операторное сопротивление конУ(Р) дуктометрического датчика6 Соответственно выходное напряжение в операторной форме имеет вид Ue4xi P)Uei,x,(p)-K(p)

±

1

R

).

/1

.

.L

pR,

«г

с

Выходной сигнал дифференциатора 3 в операторной форме

1

1iJL(pC.. + ±).

(р)0 и

Bvix ъ

Выходной сигнал интегратора 4 в . операторной форме

.(1. J .L р R / 1

Р RC

г и

.J)

piR/ Гу- постоянная времени интегратоВыходной сигнал двойного интегр тора 5 в операторной форме (-F 6Мд5(Р)и p-z R о {1 г n т -HI Н1 P 1 pV( где tlj, постоянные времени дво ного интегратора 5. Сигнал с выхода объекта 9 контр ля, дифференциатора 3, интегратора двойного интегратора 5 поступает н соответствующие входы весовых сумм торов, выходной сигнал первого сум матора 6 в операторной форме имеет вид «...(р)-. ). 1)+а,и, JH- (f + i. R- P R pCp+l.)

1

Re

p.,o тг тс;;; f i

г.-7)+а,Ц

+ -L.--) 1

)

или FrR7 где ao,a,a,aj - весовые коэффициенты суммирования сиг налов в сумматоре, Переходим во временную форму записи и, учитывая, что при t.7X5-&)RC (t -момент регистрации информации навыходе устройства), члены, содерЭтот сигнал поступает на вход второго весового сумматора 7 с весовым коэффициентом -1,

Выходной сигнал второго весового

35 сумматора 7 описывается с учетом tfl(5-6)RC выражением

U8...(t)U, |itc,(a;.t-bf|).

40 .C,(.t.44-)F-Kt:r In I- И1 i-wi R,

r . 3

aLt

.

) +

n и2

.3- -it-ffkr.K.

где aj, a|, a, a, - весовые коэффижащие е , пренебрежимо малы, получаем:U6,..(,)U, ( a,. t. ajt .„, . a« , ajt 2g -)+С(а„4. ;5 t + 2 я 7 MI M4 t- и , t-Hi . 1i Ьи HI нг аг aat . ,, I I И1 «i ринимаем значения весовых коэффициентов суммирования „ „ J. . „ tc - - Э CS с 2 t Hf 1 иг ,--- где - постоянная времени дифференциатора, получаем ... )и. Щ. с, 4 - |- щ) - ir-E- циенты суммирования второго сумматора 7. 7tc Принимая а; - ; а - j я - - «3 . , и а - Г to , получаем . ., v - R Гг - + - вихт о t-, «« 2t +Cfi - - -ь U ,-1 t, 2t R; 4 15962 t 7 1 (T 7T -FT J Этот сигнал поступает на вход блока выборки и хранения 8 и в момент времени фиксируется. Выходной сигнал блока выборки и хранения описывается выражением Таким образом, на выходе блока вы- 15 борки и хранения 8 получаем информацию о проводимости кондуктометрического датчика. Формула изобретения Преобразователь проводимости кондуктометрического датчика в напряжег ние, содержащий генератор опорного на-25

пряже1шя, интегратор, первый весовой сумматор, блок выборки и хранения, синхронизирующий блок, при этом первый выход синхронизирующего блока соединен с управляющим входом блока выборки и хранения, второй выход - с Q 20

весового сумматора соединен с входом блока выборки и хранения, выход которого соединен с выходом Результат измерений устройства, выход которого соединен с выходом генератора опорных напряжений. управляющим входом генератора опорных напряжений, вход интегратора соединен с первым входом первого весового сумматора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности преобразования, в него введены дифференциатор, двойной интегратор, второй весовой сумматор, причем вход устройства соединен с входом дифференциатора, с входом интегратора, с входом двойного интегратора, выход которого соединен с первым входом второго весового сумматора и с третьим входом первого весового сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго весового сумматора, третий вход которого соединен с первым входом первого весового сумматора, четверть с вторым входом первого весового сумматора, пятый - с четвертым входом первого весового сумматора и с выхоДом дифференциатора, йыход второго

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в кондуктометрии, при построении измерителей удельной электропроводимости растворов, работающих с кондуктометрическими датчиками. Цель изобретения - повышение точности преобразования проводимости кондуктометрического датчика за счет возможности преобразования по более полной схеме замещения кондуктометрического датчика. Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения, синхронизирующий блок 2, дифференциатор 3, интегратор 4, двойной интегратор 5, весовые сумматоры 6 и 7, блок 8 выборки и хранения. Объект 9 контроля содержит конденсаторы 10 и 11, резисторы 12 - 14, операционный усилитель 15. С выхода синхронизирующего блока 2 поступает сигнал на управляющий вход генератора 1 опорного напряжения. Его выходной сигнал, проходя через дифференциатор 3, интегратор 4 и двойной интегратор 5, суммируется весовыми сумматорами 6 и 7. На выходе блока 8 выборки и хранения формируется сигнал, пропорциональный проводимости объекта 9 контроля. 1 ил.