Преобразователь разбаланса дифференциальных датчиков в интервал времени Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к контроЬо параметров радиоэлектронной аппаратуры и параметров различных технологических процессов с помощью дифференциальных датчиков.

Известны устройства для преобразования выходных величин дифференциальных датчиков в унифицированные сигналы, содержащие частотнонезависимую мостовую схему, плечи которой образуют рабочую и компенсационную половину датчика, а также опорные элементы. Напрях ение с измерительной диагонали несет информацию о выходной величине датчика и с целью повышения точности обычно используется для управления уравновешиванием моста 1.

Недостатки таких устройств - нелинейность функции преобразования, а также невысокое быстродействие, что существенно ограничивает их использование для исследования быстропротекающих процессов.

Известен преобразователь разбаланса дифференциальных датчиков, содержащий два опорных элемента, делитель напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с входом интегратора и первым входом сумматора 2.

Недостаток устройства заключается в том, что выходной сигнал зависит не только cJT информативного параметра 9 но и от паразитного сопротивления Ry,

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

10

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь разбаланса дифференциальных датчиков в интервал времени, содержащий два опорных элемента, делитель напряжения, выход

15 которого соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с входом интегратора и первым входом сумматора, введены два операционных усилителя, дополнительные ком

20 паратор и сумматор, причем выход компаратора подключен к входу делителя напряжения, выход дополнительного компаратора соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен

25 к первому входу дополнительного компаратора и к общей точке половин дифференциального датчика, выходы которого подключены к входам операционных усилителей, в цепи отрицательных 30 jобратных связей которых включены опор ные элементы, а их выходы подключены к первому и второму входам допол нительного сумматора, третий вход которого подключен к выходу интегра тора, а выход - к вторым входам:ком паратора и дополнительного компаратора. На фиг. 1.приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя, на фиг. 2 -временные диаграммы, поясняющие его работу. Преобразователь разбаланса дифференциального датчика в интервал {времени содержит компаратор 1, делитель 2 напряжения, сумматор 3, ин тегратор 4, дифференциальный датчик 5, представленный четырехэлементной схемой Эс1мещения, первый операционный усилитель б с опорным элемен- том, выполненным в виде конденсатора емкостью Cg в цепи отрицательной обратной связи, второй операционный усилитель 7 с опорным элементом, выполненным в виде конденсатора емкостью C-J в цепи отрицательной обратной связи, дополнительный сумматор 8, дополнительный компаратор 9. При этом выход компаратора 1 дополнительно соединен с .входом пассивного делителя 2 и одни из входов сумматора 3, сигнал с вых да сумматора 3 подают на один из входов дополнительного компаратора 9 и на общую точку половин дифферен циального датчика 5, а с выходов ди ференциального датчика 5 на соответ ствующие входы операционных усилите лей 6 и 7. Сигналы с выходов операционных усилителей 6 и 7 поступают соответственно на два входа дополнительного сумматора 8, на третий вход которого поступает сигнал с вы хода интегратора 4, а выход дополни тельного сумматора 8 подключен к др гому входу дополнительного компаратора 9, причем выход дополнительног компаратора 9 подключен к входу сум матора 3. Преобразователь работает следующ образом. В момент включения напряжения пи тания на выходах компараторов 1 и 9 устанавливается напряжение, равное + UQ . Таким образом, на выходе сумматора 3 V о- о - Этонапряжение подается на общую точку половин дифференциального дат чика 5, представленной схемой замещения для одной ветви и для другой. Выходной сигнсШ усилителя 6 имее вид 2Uc.t 2UoC;;. Аналогичным образом выходной сигнал усилителя 7 имеет вид Напряжение с выхода компаратора подают еще и на вход интегратора 4. Напряжение с выхода интегратора 4 имеет вид - u--; где Тц посто янная времени интегратора 4, Также это напряжение компаратора 1 подают на делитель 2 напряжения с коэффициентом деления п, напряжение с выхода делителя имеет вид Сигналы, поступающие на входы дополнительного cyivMaTopa 8, суммируются с коэффициентами Ua.,v;;(-1). БЫХ4(-) ых.-(+1). (Х4 апряжение с выхода дополнительного сумматора 8 имеет вид ивых1г--- и ewxi вычё 0&/Х4 1 t J .6 Если величины С,- С С -L) + :хЧ-). i Л О -Гц R С 0 Коэффициент деления п выбирается таким, чтобы дополнительный компаратор 9 изменил выходное напряжение на противоположное раньше, чем компаратор 1. На дополнительном компараторе 9 происходит сравнение напряжений с выхода дополнительного сумматора 8 и с выхода сумматора 3, в момент равенства этих напряжений . происходит изменение полярности напряжения на выходе дополнительного компаратора 9. Равенство напряжений поступает в момент времени t , в момент времени t, с выхода дополнительного компаратора 9 получа.ем -Ujji. Тогда с выхода сумматора 3 на дифференциальный датчик поступает напряжение равное нулю . вь оТогда напряжение с выхода операционных усилителей б и 7 будет bix6i;t . - ..7t)-t, На выходе дополнительного сумматора 8 имеем 2Ml-iMl + u i Dffpг. f - 2Uoti , 1 I- Из условия определения равенства напряжений на входах дополнительног компаратора 9 следует 2U,t,/1 1 J t, 2U (Cx- ci).. -l-n- - .д о Ги Таким образом. и и.- :--и- - 2U - ( Ск). etf-L -C, 0-Ги О На компараторе 1 напряжение и, сравнивается с напряжением, поступа щим с выхода делителя 2, и для моме та времени t, когда происходит ра венство напряжений на входах компаратора 1, имеем U:|-VU.-2U- 4(С- с) 1 О о Тй о tr, Из этого следует - (п-2).-(с; V 2) ХПри переключении компаратора 1 дикл повторяется с обратньми знакам для напряжений. При использовании индуктивного д ференциалоно U датчика, представлен ного двухэлементной последовательно схемой замещения для каждой области причем для первой ии.лотки активное сопротивление Ry, ин ук-л-вность Ly, для второй и L 5( опорными элементами служат индуктивности L,. Схема включения представлена на фиг. 3. При этом опорные элементы включают на входах 9перационных усилителей, кгикдая обмотка дифференциального датчика подключена соответственно в цепь отрицательной обратной связи каждого из операционных усилителей. При этом описание работы устройств остается без изменения, а выходная величина описывается выражением Ч- (2.+ п.) 4- UL. Таким образом, интервал времени, равный разности времени срабатыва- ния компаратора 1 и дополнительного компаратора 9, определен только информативным параметром дифференциального датчика. Следует отметить, что в результате технологического процесса у дифференциальных датчиков RJ(, данный преобразовав тель позволяет полностью устранить их влияние на выходной.параметр. - Формула изобретения Преобразователь разбаланса дифференциальных датчиков в интервал времени, содержащий два опорных элемента, делитель напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с входом интегратора и первым входом суглматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в него введены два операционных усилителя, дополнительные компаратор и сумматор, причем выход компаратора подключен к входу делителя напряжения, выход дополнительного компаратора соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу дополнительного компаратора и к общей точке половин дифференциального датчика, выходы которого подключены к входам операционных усилителей, в цепи отрицательных обратных связей которых включены опорные элементы, а их выходы подключены к первому и второму входам дополнительного сумма- тора, третий вход которого подключен к выходу интегратора, а выходк вторым входам компаратора и дополнительного компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 561909, кл. Н 03 К 13/20. 1977. 2.ABJopCKoe свидетельство СССР 420117,кл. Н 03 К 13/20, 1974. Спрототип 1.

Фиг.З