Преобразователь сопротивления в частоту импульсов Советский патент 1991 года по МПК G01R27/02 

Ё

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения сопротивления резистивных датчиков. Цель изобретения - повышение точности. Преобразователь содержит источник 1 постоянного тока, эталонный резистор 2, два ключа 4-5, компаратор 6, дифференциальный усилитель 7, кабель, состоящий из четырех проводов 8-11, клеммы 12, 13 и резистивный датчик 14 с соответствующими связями. Устройство позволяет осуществлять преобразование сопротивления резистивного датчика, расположенного на удаленном объекте, в частоту без учета влияния сопротивления соединительного кабеля, нестабильности источника тока и напряжения сдвига дифференциального усилителя. 2 ил.

Фиг.1

СЬ СЛ О Ч

О

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения сопротивления резистивных датчиков.

Цель изобретения - повышение точности. На фиг.1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг.2 - принципиальная схема интегратора.

Преобразователь содержит источник 1 постоянного тока, эталонный резистор 2, интегратор 3, два ключа 4, 5, компаратор б, дифференциальный усилитель 7, кабель, состоящий из четырех проводов 8-11, клеммы 12, 13 и резистивный датчик 14, первый вывод которого соединен с первой клеммой 12 и началом проводов 8 и 9, концы которых соединены с вторым выходом источника 1 и первым входом интегратора 3 соответственно, первый выход источника 1 соединен с входом ключа 4 и через эталонный резистор 2-е общей -шиной, второй вывод резистивного датчика 14 соединен с второй клеммой 13 и началом проводов 10 и 11, концы которых соединены соответственно с выходом дифференциального усилителя 7 и с соединенными вторым входом интегратора 3 и инвертирующим входом дифференциального усилителя 7, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, выход интегратора 3 соединен с первым входом компаратора 6, второй вход которого соединен с выходами ключей 4 и 5, выход компаратора 6 соединен с входами управления ключей 4 и 5 и интегратора 3 и является выходом преобразователя.

Интегратор содержит переключатель 15, резисторы 16-21, конденсаторы 22, 23 и операционный усилитель 24, выход которого через конденсаторы 22 и 23 соединен с соответствующими его входами, первый из которых через соответствующие резисторы 16 - 18 соединен с общей шиной, первым и четвертым выходами переключателя, а второй через резисторы 19-21 -с вторым и третьим выходами переключателя 15 и общей шиной, два входа переключателя 15 являются входами интегратора 3, вход управления переключателя 15 - его входом управления, а выход операционного усилителя 24 - выходом интегратора 3.

Преобразователь сопротивления в частоту импульсов работает следующим образом.

Ток 10 с выхода источника 1 постоянного тока создает падение напряжения на резисторах Rx, RO, Гл1. При сигнале с выхода компаратора 6, обеспечивающем открывание клю,ча 4 и закрывание ключа 5, на второй вход компаратора 3 поступает напряжение loRo. снимаемое с первого вывода

и

эталонного резистора 2. При этом сигнал, поступающий на вход управлений интегратора 3, такой, что обеспечивается положительное направление интегрирования

входного сигнала с первой клеммы 12 и поступающего через сопротивление гЛ2 соединительного провода 9 на первый вход интегратора 3, где Rx - сопротивление резистивного датчика 14; гЛ1 -гЛ5 - сопротивления соединительных проводов соответственно 8 - 11; RO - сопротивление эталонного резистора 2; (0 - образцовый ток источника 1. з Интегрирование будет производиться

до обеспечения условия

Т1 1

0-/ ± loRxdt - l0Ro.(1)

о

гдеТГ- интервал интегрирования;

г - постоянней времени интегратора 3.

При обеспечении этого условия компаратор переключит ключи 4 и 5 и направление интегрирования.

Теперь интегрирование будет произво- диться до обеспечения условия

-loRo-4 / (-loRx)dt 0, (2)

где Та Т - Ti - время разряда;

Т - период преобразования.

Принимая Ti Та Т/2, получим следующее выражение для частоты преобразования f:

5

0

5

(3)

0

Rx

IR0T

Для данного преобразователя дрейф интегратора 3, нестабильность порога срабатывания компаратора 6 не вносят погрешность в измерение. Кроме того, в данном преобразователе непосредственно в измерительной цепи отсутствуют переключающие элементы, Достаточно выполнить требования высокого входного сопротивления интегратора 3 и компаратора 6, чтобы пренебречь влиянием остаточных параметров ключей.

Компенсация падения напряжения на сопротивлениях глз, ои соединительных проводов 10, 11 осуществлена дифференциальным усилителем 7. Компенсация влияния сопротивления ои соединительного провода 8 осуществляется за счет высокого выходного сопротивления источника 1..

Таким образом, преобразователь позволяет осуществить преобразование выходного сигнала резистивных датчиков, расположенных на удаленных объектах, без учета влияния сопротивления соединительных проводов, нестабильности компаратоpa, напряжения сдвига дифференциального усилителя.

Формула изобретения Преобразователь сопротивления в частоту импульсов, содержащий источник постоянного тока, эталонный резистор, интегратор, два ключа, компаратор, дифференциальный усилитель, кабель из четырех проводов, две клеммы и резистивный датчик, первый вывод которого соединен с первой клеммой и началом первого и второго проводов кабеля, а второй - с второй клеммой и началом третьего и четвертого проводов кабеля, первый выход источника тока соединен с первым выводом эталонного резистора и входом первого ключа, выход интегратора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, а выход компаратора - с входами управления двух ключей, неинвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с общей шиной, причем выход компаратора является выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с цельн5 повышения точности, второй выход источника тока соединен с концом первого провода кабеля, входуправления интегратора соединен с выходом компаратора, первый вход интегратора соединен с концом второго провода кабеля, а второй вход - с концом четвертого провода кабеля и инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которогосо- единен с концом третьего провода кабеля, вход второго ключа и второй вывод эталонного резистора соединены с общей шиной.