Устройство для преобразования сопротивления в частоту Советский патент 1991 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в устройствах для телеизмерения температуры с помощью терморезисторов.

Цель изобретения - повышение точности преобразования путем уменьшения пульсаций выходного сигнала.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема логического блока; на фиг.З - временные диаграммы напряжений, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, резистор-датчик- 2, выпрямитель 3, сумматор 4, блок 5 выделения переменной составляющей, компаратор 6, ло- гический блок 7, интегратор 8, преобразователь напряжение - частота 9.

{преобразователь частота - напряжение 10, причем логический блок и интегратор содержат инвертор 11, RS- триггер 12, RS-триггер 13 с ключом разрешения чтения, формирователь 14 импульсов, интегрирующие цепочки 15 и 16, повторитель 17 напряжения,

Генератор 1 синусоидального напряжения соединен с переменным резистором-датчиком 2 (например, с термометром сопротивления), потенциальный вывод которого соединен с входом выпрямителя 3, Выход выпрямителя 3 соединен с первым входом сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом блока 5 выделения переменной составляющей. Выход сумматора,4 соединен с первым входом компаратора 6, с которым последовательно соединены логический блок 7, интегратор 8, преобразователь напряжение частота 9, преобразователь частота - напряжение 10, выход которого соединен с другим входом компаратора бис входом блока 5 выделения переменной составляющей. Выходом устройства является выход преобразователя напряжение частота 9, который соединен также с вторым (управляющим) входом логического блока 7,

Вход логического блока (фиг, 2) соединен с входом RS-триггера 12 и с входом инвертора 11, выход которого соединен с входом RS-триггера 12, прямой и инверсный выходы которого соединены, соответственно, с S-входо и R-входом триггера 13. Второй (уп

5

0

5

0

5

0

5

0

5

равляющий) вход логического блока через формирователь 14 импульсов соединен с Е-входом(ключом разрешения чтения) триггера 13, Прямой выход триггера 13 соединен с резистором 15, второй выход которого соединен с выходом конденсатора 16 и входом повторителя 17 напряжения, а второй выход конденсатора 16 заземлен. Выход повторителя 17 напряжения является выходом интегратора 8.

Устройство преобразования сопротивления в частоту работает следующим образом.

Падение напряжения на переменном резисторе-датчике 2 выпрямляется выпрямителем 3 и в виде напряжения постоянного тока поступает на первый вход сумматора 4, в котором складывается с напряжением, поступающим из блока 5 выделения переменной составляющей. Суммарное напряжение поступает на первый вход компаратора 6, где сравнивается с напряжением, поступающим с выхода преобразователя частота - напряжение 10, имеющим аналогичную пульсационную составляющую. Выделенная разность сравниваемых напряжений поступает на вход логического блока, причем в каждый пе-. риод колебаний выходного сигнала устройства в логическом блоке 7 анализируется знак разности сравниваемых в компараторе 6 напряжений , Так, например, если напряжение на выходе сумматора 4 превышает напряжение на выходе преобразователя частота - напряжение, то в логическом блоке 7 формируется импульс логической единицы. При несоблюдении этого условия импульс в логическом блоке не формирует логического нуля. Импульсы с выхода логического блока 7 поступают на вход интегратора 8, в котором формируется напряжение, управляющее работой преобразователя напряжение - частота 9.

Контур отрицательной обратной связи, содержащий преобразователь частота - напряжение 10 и блок 5 выделения переменной составляющей, охватывает сумматор 4, компаратор 6, логический блок 7, интегратор 8 и преобразователь напряжение - частота 9 и обеспечивает стабильность работы устройства. Дополнительная обратная связь с выхода преобразователя частота - напряжение 10 на вход сумматора 4, передаваемая через блок 5 выделения переменной составляющей, обеспечивает коррекцию флуктуации полезного сигнала, так как достигается синфазность и синхронность пульсирующих составляющих напряжений на обоих входах компаратора, вследствие чего обеспечивается исключение этих составляющих (фиг,3). Сигнал с выхода преобразователя 10 имеет постоянную и переменную составляющие (фиг. 3, Uw) и подается на 31орой вход компаратора 6. Одновременно он поступает на блок 5, где выделяется переменная составляющая его (фиг.З, U-.), которая подается на второй вход сумматора 4 „ На первый з.од сумматора 4 подается хорошо сглаженное выпрямленное напряжение, пропорциональное измеряемому сопротивлению (фиг. 3, U-), В сумматоре 4 оба сигнала складываются и на первый вход компаратора 6 подается точная копия напряжения и{0(|Ьиг.З, U.). Таким образом синфазность и синхронность пульсирующих составляющих напряжений 11ф и U на входах компаратора 6 значительно сокращает флуктуации выходного сигнала (еЬ|Х)

Технико-экономический эффект изоретения выражаете, в повышении точности преобразования сопротивления

10

6512326

в частоту за счет коррекции флуктуа- ций полезного сигнала. Формула изобретения

Устройство для преобразования со- 5 противления в частоту, содержащее генератор, резистор - датчик, логический блок, интегратор, прробразо™ ватепи напряжение - частота и частота - напряжение, компаратор, выход которого соединен с выходом логического блока, его выход - с входом интегратора, его выход соединен с входом преобразователя напряжение - частота, выход которого является выходом устройства и соединен с зторым входом логического блока, причем выход преобразователя частота - напряжение соединен с входом компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены блок выделения переменкой составляющей, сумматор, выпрямитель, вход которого сое- 25 динен с выходом генератора и с выводом резистора-датчика, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, выход выпрямителя соединен с входом сумматораs выход сумматора сое- эп динен с вторым входом компаратора, причем вход блока выделения переменной составляющей - с выходом преобразователя частота - напряжение, а его выход соединен с вторым входом сумматора„

15

20

фиг.1

el. I

Nj .

К J -bf -j

tf«

s i , , s i x1

. I Y.

ult

.

-j

aJ

I

Фиг.З