Измерительный преобразователь сопро-ТиВлЕНия B чАСТОТу Советский патент 1981 года по МПК G01R27/02 H03K13/20 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве промежуточных или передакхцих преобразователей резистивных датчиков, преобразующих их выходные сопротивления в частоту электрических колебаний, например в автоматических гидрометеорологических станциях при работе с термометрами сопротивления или тензодатчиками.

Известен частотный преобразователь сопротивления, содержащий интегратор, выход которого подключен к инвертирующему входу сравнивающего устройства, выполненного на операционном усилителе, причем выход последнего подключен к неинвертирующим входам интегратора и согласующего устройства, выход которого соединен с его инвертируквдим входом, а через делитель из преобразуемого и образцового резисторов соединен с неинвертирующим входом блока сравнения 1 .

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает раздельной регулировки начальной частоты и крутизны функции преобразования .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст-ройство для преобразования в частоту выходного параметра резистивного датчика, содержащее интегратор,.выход которого соединен с инвертирующим входом блока сравнения, выход которого соединен с нсинвертирующим входом интегратора и через делитель из измеряемого и образцового резисторов соединен с неинвертирующими входами блока сравнения и дополнительного -операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи 15 которого включен резистивный делитель, выход дополнительного операционного усилителя подключен к инвертирующему входу интегратора 2.

20 Недостатком этого устройства является наличие нестабильности и нелинейности характеристики функции преобразования, вызванные инерционностью дополнительного операционного усилителя, которые особенно проявляются при работе с резистивными датчиками, имеющими узкий диапазон изменения сопротивлений при преобразовании его в широкий диапазон выходных частот. ЦельИзобретения - повышение точ ности преобразования путем повышени крутизны и линейности функции преобразования особенно в диапа зоне изменения активного сопротивлв ния резистивного датчика при сохранении -раздельной регулировки началь ной частоты и крутизны функции преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в измерительном преобразователе сопротивления в частоту, содержащем интегратор, выход которого соединен с инвертирующим входом бло ка сравнения, делитель из измеряемо го и образцового резисторов, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с неинвертирую щим входом блока сравнения, дополни тельный резистивный делитель, выход блока сравнения через дополниорельны резистивный делитель соединен с неинвертирующим входом интегратора, выход делителя из измеряемого и обр цового резисторов соединен с инвертирующим входом интегратора. На фиг. 1 представлена блок-схем измерительного преобразователя; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняючдие его работу. Измерительный преобразователь сопротивления в частоту содержит ин тегратор 1, блок 2 сравнения, делитель 3, состоящий из образцового резистора 4 (Кд) и преобразуемого резистора 5 (R) дополнительный ре зистивный делитель 6, состоящий из резисторов 7 и 8. Измерительный преобразователь ра ботает следующим образом. Измерительный преобразователь представляет собой частотный преобразователь с переключением направле ния интегрирования, причем переключение направления интегрирования в премыкающих циклах преобразования осуществляется за счет изменения полярности напряжения блока 2 сравнения . В процессе работы линейно изменяющееся напряжение с выхода интегратора 1 (фиг.2), являющееся результатом интегрирования разности напряжений {фиг.2,Ь и с) о и.

амплитудное значение знакопеременного импульсного напряжения с выход блока 2 сравнения (фиг.2,а) ;

значение сопротивления образцового резистора 4; значение сопротивления преобразуемого резистора 5;

.Формула изобретения

Измерительный преобразователь сопротивления в частоту, содержащий интегратор, выход которого соединен с инвертирующим входом блока сравнения, делитель из измеряемого и образцового резисторов, вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с неинвертирующим входом R , R 2 значение сопротивлений резисторов 7 и 8 дополнительного резистивного делителя 6, сравнивается с уровнем напряжения (фиг.2,с) в момент выполнения указанного равенства за счет практически безынерционной цепи положительной обратной связи (с выхода блока 2 сравнения через делитель 3 на его неинвертируищий вход) происходит лавиннообразный процесс перехода блока 2 сравнения в новое состояние, характеризуемое измененнем его выходного напряжения, при этом меняется знак крутизны линейно изменяюцегося напряжения интегратора 1 и аналогичным образом начинает формироваться новый полупериод выходных колебаний. Значение частоты выходных колебаний (фиг.2,а), связанное со значением преобразуемого резистора 5 может быть представлено следующей зависимостью - й 4CRo(R - V- 4 M где t RC - постоянная времени интегратора 1. Из полученного выражения следует, что функция преобразования линейна, а наличие второго члена уменьшает выходную частоту на постоянную величину, чем обеспечивается требуемое значение начальной частоты (вплоть до нуля) при практически любой крутизне функции преобразования. Таким образом, данный измерительный преобразователь обеспечивает высокую точность преобразования активного сопротивления резистивного датчика в частоту электрических колебаний при простой схемной реализации, что позволяет получить на -выходе резистивного датчика унифицированный частотный сигнал, удобный ля предварительной обработки (в том числе фильтрации, кодирования и. передачи на расстояния), что особенно важно при построении различных телеизмерительных систем.

блока сравнения, дополнительный резистивный делитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования при сохранении раздельной регулировки начальной частоты и крутизны функции преобразования, выход блока сравнения через дополнительный резистивный делитель соединен с неинвертирующим входом интегратора, выход делителя из измеряемого и образцового резисторов соединен с инвертирукхцим входом интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №430505, кл. Н 03 К 13/20, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР №503363, кл. Н 03 К 13/20,- 1974 (про тотип).