Логарифмический преобразователь сопротивления

 

ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий первый и второй усилители, блок сравдения , клеммы для подключения.объекта измерения и образцовый резистор, пер вый вывод которого и первая клемма для подключения объекта измерения подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, источник опорного напряжения и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства и соединен со входом второго усилителя , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок управления, первый и вто«рой экспоненциальные преобразовате-, ли, выходы которых подключены соответственно к первой клемме для подключения объекта измерения и к первому выводу образцового резистора, второй вывод которого и вторая клемма для подключения объекта измерения к первому выводу соединены с общей шиной, первые входы экспоненциальных преобразователей соединены с выходом л источника опорного напряжения, а вторые их входы соединены с выходами соответствукяцих усилителей, при этом входы первого и второго усилителей соединены между собой, входы цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим выходам блока управления, а вход последнего соедин э йен с выходом блока сравнения. X эо :АЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ъ(50 О. О1 R 17/02

ОПИСАНИК HSOEiPETEHNR /"

H ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3639962/24-21 (22) 31.08.83 (46) 30.11.84. Бюл.№ 44 (72) Н.Н.Барышевский (53) 621.314.242(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

¹ 391485, кл.G 01 R 17/02, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 761912, кл.G 01 R 17/02, 1980(прототип). (54)(») ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОЛРОТИВЛЕНИЯ, содержащий пер.вый и второй усилители, блок сравне- ° ния, клеммы для подключения. объекта измерения и образцовый резистор, пер вый вывод которого и первая клемма для подключения объекта измерения подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, источник опорного напряжения и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства и соединен со входом второго усилителя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок управления, первый и вто рой экспоненциальные преобразователи, выходы которых подключены соответственно к первой клемме для под. ключения объекта измерения и к первому выводу образцового резистора, второй вывод которого и вторая клемма для подключения объекта измерения к первому выводу соединены с общей шиной, первые входы экспоненциальных преобразователей соединены с выходом источника опорного напряжения, а вторые их входы соединены с выходами соответствующих усилителей, при этом входы первого и второго усилителей соецинены между собой, входы цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим выходам блока управления, а вход последнего соедин нен с выходом блока сравнения.

1126883

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может . бьггь применено при построении измерителей различных параметров на автономных объектах в случае использования резистивных датчиков, сопротивление которых изменяется в большом динамическом диапазоне, а также для линеаризации характеристик резистивных датчиков. 10

Известно устройство для измерения сопротивления резисторов, содержащее интегратор, блок сравнения, ггсрвый и второй генераторы тока, первый и второй переключатели, измеряемое сопротивление Я .

Недостатком этого устройства является узкий динамический диапазон преобразуемых сопротивлений, ограниченный погрешностями схемы сравнения 2О устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является цифровой измеритель сопротивле- у5 ния, содержащий первый и второй усилители постоянного тока с дифференциальными входами, источник опорно:.о напряжения, измеряемый и образцовый, подключенные к блоку сравнения, резисторы, смежные резисторы и цифроаналог овый преобразователь, выход которого соединен со входом второго усилителя (21.

Недостатками этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, узкий динамический диапазон преобразуемых сопротивлений, величина которого определена, в основном, аддитивными погрешностями вхо,цящих в схему преобразователя усилителей и блока сравнения и ограничена величиной 2-3 декады, а также то,что объект измерения незаземлен, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый; и второй усилители, блок сравнения, клеммы для подключения объекта измерения и образцовый резистор, первый вывод которого и первая клемма для подключения объекта измерения подключены соответственно к первому и ;вто- 5 рому входам блока сравнения, источник опорного напряжения и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом устройства и соединен со входом втсрого усилителя, введены блок управления, первый и второй экспоненциальные преобразователи, выходы которых подключены соответственно к первой клемме для подключения объекта измерения и к первому выводу образцового резистора, второй вывод которого и вторая клемма для подключе" ния объекта измерения к первому выводу соединены с общей шиной, первые входы экспоненциальных преобразователей соединены с выходом источника опорного напряжения, а вторые их входы соединены с выходами соответствующих усилителей, при этом входы первого и второгс усилителей соединены между собой, входы цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим выходам блока управления, а вход последнего соединен с выходом блока сравнения.

На фиг.l приведена структурная схема логарифмического преобразователя сопротивления; на фиг.2 — функциональная схема блока управления, входящего в состав устройства; на фиг.3 — функциональная схема одного из возможных вариантов построения экспоненциального преобразователя.

Логарифмический преобразователь сопротивления содержит блок управления 1, цифроаналоговый преобразователь 11ЯЛ) 2, источник 3 опорного напряжения, первый и второй усилители 4 и 5, первый и в горой экспоненциальные преобразователи 6 и 7, объект измерения 8 и образцовый резистор 9, блок сравнения 10.

Выход цифроаналогового преобразователя 2, одновременно являющийся вы-. ходом устройства, через первый и второй усилители 4 и 5 с коэффициентами усиления Kl, К2 соответственно подключен к первым входам экспоненциаль= ных преобразователей 6 и 7 (фиг.3), при этом вторые их входы соединены с выходом источника 3 опорного напряжения, выходы экспоненциальных преобразователей 6 и 7 соединены с объектом измерения 8 и образцовым резистором 9 соответственно, а также с соотФ ветствующими вхбдами блока сравнения

10, выход которого соединен со входом блока управления 1, а выходы последнего соединены с управляющими входами цифроаналогового преобразователя 2.

1126883 4 уменьшается до тех пор,пока не наступит равенство BblX к, 4= о, е опорный ток экспоненциального преобразователя 6; выходное напряжение ЦАП 2; основание натурального логарифма; температурный потенциал,рав- 0 ный

b Т

Чт где

"ВЫХ е 1т "x

Il = — Сь—

Bblx gz gq R „ з

Принцип работы устройства заключается в следующем.

ВьФодной сигнал Ueb,Iцифроаналогового преобразователя 2 усиливается в Kl раз и поступает на первый вход первого экспоненциального преобразователя 6, второй вход которого подключен к опорному сигналу Uä èñòo÷íèêà

3 опорного напряжения. Выходной ток экспоненциального преобразователя 6 равен

)) х 1.)о т где UI — напряжение на объекте измерения;

;U о- напряжение на образцовом резисторе 9.

Для состояния равновесия справедливо равенство

U вых "вы» ц к2 ц

К„ I» Е =Я ): .e о oz х где R<,RI, - величины сопротивлений объекта измерения и образцового резистора соот- ° ветственно.

HPH Условии I „= 1 о фоРмУла IIPeo5разования устройства где К вЂ” постоянная Больцмана;

Т вЂ” абсолютная температура;

g — элементарный заряд.

Выходной ток второго экспоненциального преобразователя 7 равен к

"вь х

<4т

)н 1о е

r о

30 где I> — опорный ток экспоненциального преобразователя 7.

Выходные токи экспоненциальных преобразователей, протекая по объекту измерения 8 и образцовому резистору 9, создают падения напряжения, сравниваемые с помощью блока сравнения 10. Выходной сигнал блока сравнения подключен ко входу блока управ- 40 ления 1. Блок управления 1 (фиг.2) содержит генератор 11 опорной частоты, собранный на двух элементах И-HE инвертор 12, два элемента И-НЕ 13 и

14 и реверсивный счетчик 15. В зависимости от логического уровня на входе инвертора 12, соединенного с выходом блока сравнения 10, выходные импульсы генератора )Г опорной частоты поступают либо через элемент И-НЕ 50

13 на суммирующий, либо через эле мент И-HE 14 на вычитающий входы реверсивного счетчика )5, изменяя соответствующим образом состояние его выходов, которые подключены к у соответствующим входам цифроаналогового преобразователя 2.. При этом выходной сигнал ЦАП 2 возрастает или н

Входной код цифроаналогового преобразователя, а также напряжение на

его выходе изменяются пропорционально натуральному логарифму отношения Х

"ц .С помощью данного устройства о соответствующим выбором коэффициентов Kl и К2 можно обеспечить заданную зависимость рассеиваемой на Вх мощности от величины преобразуемого сопротивления объекта измерения.

При условии, что составляющие сум марной погрешности не коррелированы между собой, результирующая относительная погрешность преобразования сопротивления меньше )Х при диапазоне изменения преобразуемого сопротивления 120 дБ.

Таким образом, данное устройство реализует логарифмическую зависнмость выходного напряжения от величины преобразуемого сопротивления, что позволяет осуществить.без переключения пределов преобразование активного сопротивления в динамическом диапазоне 120 дБ с относительной погрешностью )Х расширить функциональные возможности устройства за счет формирования заданной зависимости мощности рассеяния на датчике от величины преобразуемого сопротивления; исключ чить влияние паразитных емкостей и индуктивностей в цепи датчика, поскольку датчик запитывается постояно ным током.

i гебы

Но йойы

g,

СAixo схем саайч эх

1126883

Io Т1

Составитель В.Семенчук

Техред С.Легеза Корректор Q.Ëóãîâàÿ

Редактор С.Тимохина

Заказ 8686/34 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4.Л