Измерительный частотный преобразователь Советский патент 1975 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в информационно-измерительных системах, использующих резистивные датчики.

Известны измерительные частотные преобразователи активного сопротивления на базе структуры частотного преобразователя с переключением направления интегрирования, содержащие интегратор с емкостной отрицательной обратной связью и сравнивающее устройство, выполненные на базе операционных усилителей постоянного тока с дифференциальным входом. Недостатком известных устройств яляется нелинейность характеристики преобразования в случае работы с потенциометрическими резистивными датчиками.

Целью изобретения является повышение линейности функции преобразования.

Для этого выход усилителя интегратора через интегрирующую / С-цепь подключен ко входу сравнивающего устройства, а выход потенциометрического датчика подключен к неинвертирующему входу усилителя интегратора. На чертеже дана структурная схема предлагаемого преобразователя.- -

Она содержит интегратор 1, в состав которого входит операционный усилитель 2 с дифференциальным входом, конденсатор 3 и резистор 4 в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя, интегрирующую / С-цепь 5, сравнивающее устройство б с калиброванными выходными уровнями напряжения ±Uo, реализованное на базе операционного усилителя 7, и резистивный потенциометрический датчик 8.

В процессе работы преобразователя разнополярные перепады напряжения с амплитудой Uo поступают через датчик 8 на вход интегратора 1 для создания развертывающего напряжения и непосредственно на инвертирующий вход усилителя 7 в качестве опорных уровней сравнения. Предположим, что в рассматриваемый момент времени на выходе сравниваюпд,его устройства 6 образуется отрицательпый перепад напряжения с амплитудой UQ. При этом на вход интегратора 1 будет подан скачок напряжения с амплитудой

2-()

Кц

20

( - значение номинального сопротивления датчика; A.R - отклонение сопротивления от номинального значения), в результате чего на выходе операционного усилителя 2 имеет место отрицательный скачок напряжения и далее его выходное напряжение линейно уменьщается со скоростью, равной

-(RH± д)

2R,,RC

30 (RC - постоянная времени интеграторэ 1). Н пряжение с выхода операцирцного yQИЛИI:eля 2 поступает на вход интегрирующей С-цепи 5, причем при равенстве постоянных времени интегратора 1 и указанной С-цепи, на выходе последней напряжение будет изменяться по линейному закону. По истечении интервала времени t линейно-изменяющееся напряжение на выходе интегрирующей / С-цепи 5 достигнет отрицательного уровня напряжения Uo, являющегося опорным для рассматриваемого полупериода работы преобразователя. При этом происходит лавинообразный процесс перехода сравнивающего устройства 6 в новое состояние, характеризующееся изменением полярности его выходного напряжения и аналогичным образом начинает формироваться новый полупериод выходных колебаний преобразователя. Длительность полупериода может быть оп, реДелена из условия равенства размаха линейно-изменяющегося напряжения на выходе интегрирующей С-цепи 5 амплитуде напряжения, используемого в качестве опорного, т. е. УО ( ± AJ) 7-72 2„ 2R,,RC ( -- - длительность полупериода выходных колебаний). С учетом полной идентичности процессов формиров-ания каждого из полупе риодрв ,йЬ1рд $сен.й« для выходной час1оты может быть представлено в виде: . с 1 1, ± Д« Лоследнее выражение свидетельствует о том, что функция преобразования рассматриваемого устройства лрнейна, причем крутизна преобразования определяется лишь постоянной времени интегратора. Предмет изобретения Измерительный частотный преобразователь, содержащий интегратор с емкостной отрицательной обратной связью, сравнивающее устройство, выполненные на базе операционных усилителей постоянного тока с дифференци альным входом, и резистивный потенциометрический датчик, подключенный к выходу сравнивающего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности преобразования, выход усилителя интегратора через интегрирующую / С-цепь подключен ко входу сравнивающего устройства, а выход потенциометрнческого датчика подключен к неинвертирующему входу усилителя интегратора.

„JL jL

j