Линейный измерительный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

(54) ЛИНЕЙНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

. /

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в i телеметрии, а также в системах централизованного контроля при измерении на расстоянии параметров технологического процесса.

Известны измерительные преобразователи, содержащие автогенератор гармонических колебаний с Г-обра.зной фазируицей цепью, измерительный усилитель, параметрический датчик, обладающие высокой крутизной преобразования fl

Однако эти преобразователи имеют линейную модуляционную характеристику лишь в ограниченном диапазоне частот и только при определенном соотношении элементов фазирующей цепи генератора.

Наиболее близким к изобретению является измерительный преобразователь, содержащий параметрический датчик, выход которого соединен со входом дифференциального усилителя, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен со средней точкой рез стивного делителя напряжения, один вывод которого подключен к выходу операционного усилителя и входу параметрического датчика, и

второй выход соединен с общей шиной

Г2..

Недостатком устройства является нестабильность амплитуды выходного гармонического сигнала и сохранение линейности преобразования только в ограниченном диапазоне частот.

Цель изобретения - расширение динамического- диапазона преобразования

10 и стабильности амплитуды выходного напряжения.

Для достижения поставленной цели в линейный измерительный преобразователь, содержащий параметрический

15 датчик, выход которого соединен со входом дифференциального усилителя, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен со средней точкой резистивного делителя на20пряжения, один вывод которого подключен к выходу операционного усилителя и входу параметрического датчика, а второй вывод соединен с общей шиной, неинвертируквдий вход операционного

25 усилителя соединен с выходом П-образной фазосдвигающей RC-цепи, введены диод, полевой транзистор, первый и второй конденсаторы, разделительный конденсатор и резистивный делитель . напряжения, один вь1вод которого под-

30

ключей к выходу операционного усилителя, истоку полевого транзистора и к первым обкладкам первого и второго конденсаторов, вторая обкладка второго конденсатора объединена с затвором полевого транзистора и средней точкой дополнительного резистивного делителя напряжения, второй вывод которого соединен с второй обкладкой первого конденсатора и катодам диода анод которого подключен к общей шине а сток полевого транзистора соединен с первым входом П-образной фазосдвигающей RС-цепи, второй вход которой через разделительный конденсатор подключен к выходу дифференциального усилителя, а также тем, что П-образная фазосдвигающая RС-цепь содержит параллельно включенные резистивный и емкостный делители, причем средняя точка резистивного делителя является вторым входом П-образной фазосдвигающей RС-цепи, а средняя точка емкостного делителя - первым входом, одна точка соединения емкостного и резистивного делителей подключена к общей шине, а другая является выходом П-образной фазосдвигающей RC-цепи.

На чертеже представлена функциональная схема линейного измерительного преобразователя.

Линейный измерительный преобразователь состоит из параметрического датчика 1, дифференциального усилителя 2, разделительного конденсатора 3, резистивного делителя 4 напряжения, включающего резисторы 5.и 6. операционный усилитель 7, П-образная фазосдвигающая RC-цепь 8, включающая конденсаторы 9 и 10. резистивный делитель на резисторах 11 и 12, а также диод 13, полевой транзистор 14, конденсаторы 15 и 16, дополнительный резистивный делитель 17 из резисторов 18 и 19.

Резистивный делитель 4 напряжения операционный усилитель 7, П-образная фазосдвиЬающая RC-цепь 8, резисторы 18 и 19, конденсаторы 15 и 16, полевой транзистор 14, диод 13 образуют генератор гармонических колебаний.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии внешних воздействий мост датчика 1 сбалансирован, и автогенератор генерирует гармонические колебания с частотой, определяемой параметрами его фазосдвигающей RC-цепи ,8 и сопротивлением канала

R полевого транзистора 14 тп

о - 23IlR CgC,oRTn

-сопротивление резистора

де R

-1 11;

-емкость конденсатора 9,

-емкость конденсатора 10,

МО Чп

-сопротивление канала полевого транзистора 14.

При изменении сопротивления RA параметрического датчика 1,; являющегося функцией контролируемого параметра, на выходе дифференциального усилителя 2 появляется напряжение U-, которое приводит к изменению выходного напряжения i , связанного с напряжением U соотношением

-± ° V|f-/aгде Ry - сопротивление резистора 5, сопротивление резисторов

равноплечего моста датчика

Выбор конденсаторов 15 и 16 и резисторов 18 и 19, представляющих собой RC-фильтр, обусловлен смещением рабочей точки на вольтамперной характеристике полевого транзистора 14 на пологий участок, что определяет при незначительном изменении выходного напряжения U существенное изменение сопротивления канала R- полевого транзистора 14. За счет зтого обеспе-чивается стабилизация амплитуды выходного напряжения, а также баланс частнозависимого моста датчика за, счет изменения частоты гармонических колебаний генератора, текущее значение которой f, определяется следующим соотношением

f fo 1±0,5(1.M)R.

где R - сопротивление резистора 6.

Следовательно, частота колебаний выходного напряжения преобразователя связана с изменением активного сопротивления датчика линейной зависимостью.

Крутизна преобразования устанавливается соотношением сопротивлений цепи отрицательной обратной связи Ry/Rj, генератора Iлибо коэффициентом усиления дифференциального усилителя 2.

Таким образом, данный преобразователь обеспечивает расширение динамического диапазона линейного преобразования, а также стабилизацию амплитуды выходного сигнала.

Формула изобретения

отличающийся тем, tiii; с целью расширеиия дииамического ди апазона преобразования и стабильности амплитуды выходного напряжения, дополнительно введены диод, полевой транзистор, первый и второй конденсаторы, разделительный конденсатор и резистивный делитель напряжения рдин вывод которого подключен к выходу операционного усилителя, истоку полевого транзистора и к первым обкладкам первого и второго конденсаторов, вторая обкладка второго конденсатора объединена с затвором полевого транзистора и средней точкой доролнительного резистивного делителя напряжения, второй вывод которого соеди нен со второй обкладкбй первого коиденсатора и катодом диода, анод которого подключен к общей шине, а сток полевого транзистора соединен с первым входом П-образной фазосдвигающей

RC-цепи, второй вход которой через разделительный конденсатор подключен к выходу дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе - 1. Авторское свидетельство .СССР №399997, кл. Н 03 С 3/06, 1973. 2, Авторское свидетельство СССР №226019, кл.б 01 R 27/16, 1966.

hl

Ф

iF

r.

SJ

A

/ Т

w

tS

It

I

rl

fи

s::::