Функциональный преобразователь сопротивления в частоту

 

ОПИС

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик пц773524

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6)) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 2,1178 (21) 2686614/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 23,1080. Бюллетень ¹»

Дата опубликования описания 251080 (51)м. Кл.з

G R 27/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. 33 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. A. Тесленко, В. Д. Циделко и Н. Н. Барышевский (73) Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54.) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении широкодиапаэонных измерителей различных физических величин в случае применения в качестве первич-.5 ных преобразователей резистивных датчиков, а также для линеаризации характеристик. датчиков.

Известен преобразователь сопротивления в частоту импульсов, содержащий последовательно соединенные. усилитель, генератор пилообразного напряжения, компаратор и преобразователь частоты в напряжение P1) .

Недостатком устройства является 15 низкая точность при узком динамическом диапазоне.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь сопротивлеиия 20 датчика в частоту, содержащий два ис.точника стабилизированного тока, выходы которых через переключатели соединены с образцовым и преобразуетмым динены с образцовым и преобразуемым сопротивлением, выход переключателя, соединенный с преобразуемым сопротивлением, подключен к интегратору, выход интегратора соединен со входом компаратора (схемы сравнения), второй вход 30 которого связан с другим переключателем, выход компаратора соединен с управляющими входами переключателей (21.

Недостатком известного технического решения является снижение точности при расширении динамического диапазона значений преобразуемого сопротивления.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона и функциональных воэможностей преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь сопротивления в частоту, содержащий два источника стабилизированного тока, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго ключей, первый интегратор, вход кото рого соединен со входной клеммой преобразователя, а выход — с первым компаратором, источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом первого компаратора, введены второй интегратор, второй компаратор, третий ключ, RS-триггер, преобразователь напряжение-ток, выход которого подключен к входной клемме преобразователя, к которой также подключены вход третьего ключа н первый вход второго компаратора, второй вход

773524

Данное напряжение поступает на вход интегратора 7, на выходе которого напряжение изменяется по закону

Ч =М М ф dt, (4) р Х где k — коэффициент передачи интегратора 7.

Процесс продолжается до момента времени t,, определяемого по срабатыванию комйаратора 10, т. е. по момен © ту равенства напряжений (5) Преобразователь состоит из источников тока 1 и 2, выходы которых через ключи 3 и 4 связаны с интегратором 5. Выход интегратора 5 подключен к преобразователю б напряжение-ток (ПНТ), выход которого, в свою очередь, соединен со входом интегратора

7 и с одним из входов компаратора 8, другой вход которого соединен с земляной шиной. Вход и выход интегратора

7 соединены через ключ 9, а выход интегратора 7 подключен к одному из входов компаратора 10, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения 11 (ИОН), а выход — с 30 одним из входов триггера 12, другой вход которого подключен к выходу компаратора 8. Выход триггера 12 подключен к управляющим входам ключей 3, 4 и 9, а также является выходом устрой- Я ства. Преобразуемое сопротивление 13 (КХ) подключается к выходу ПНТ б.

2 Uoq к рс

{6) Преобразователь работает следующим образом. 40

В исходном состоянии триггер 12 находится в таком положении при котоI ром ключ 3 открыт, а ключи 4 и 9 закрыты. На вход интегратора 5 поступает опорный ток 3р„ . При этом напря>ке- 4 ние На выходе интегратора 5 изменяется по закону

= 3o k k> Rx о следовательно, + = 0 2.

k -Ь (i) где k — коэффициент. преобразования g()

1 интегратора 5; — текущее время.

Напряжение, c выхода интегратора 5 поступает на вход ПНТ 6. Выходной- ок ПНТ определяется соотношением

Q-k, U (2) где k — коэффициент передачи ПНТ.

Ток ПНТ протекает по преобразуемому сопротивлению 13, при этом на со.противлении 13 создается падение на- пряжения (9) (10) 1==1

2 (3) которого соединен с общей шиной, а выход — с одним входом RS-триггера, к другому входу которого подключен выход первого компаратора, выход RSтриггера соединен с управляющими входами ключей, выходы первого и второго ключей соединены со входом второго интегратора, выход которого соединен со входом преобразователя напряжениеток, выход третьего ключа соединен с выходом первого интегратора.

На фиг; 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2. — временные диаграммы, поясняющие его работу.

> где Чси — выходное напряжение NOH 11.

Подставляя в уравнение (4) значения из уравнений (1) †(3), получают

В момент времени t, сигналом с выхода компаратора 10 опрокидывается триггер 12. При этом ключ 3 закрывается, а ключи 4 и 9 открываются. В результате происходит разряд интегратора 7, а на вход интегратора 5 подается опорный ток 3р, противоположный по знаку току 3 . Напряжение на выходе интегратора 5 линейно уменьшается и соответственно уменьшается напряжение на преобразуемом сопротивлении

13 на протяжении времени е, определяемого по срабатыванию компаратора

8. При этом происходит опрокидывание триггера 12 и схема возвращается в исходное состояние. Далее процесс продолжается аналогичным образом. Интервал времени t определяется из выражения где Vt — падение напряжения на сопро1 тивлении 13 в момент времени t>, Частота следования импульсов на выходе преобразователя определяется соотношением

Подставляя в уравнению 10 значения „и иэ выражений (6) и (9) при условии QoÄ Ло, получают!

Следовательно, выходная частота преобразователя пропорциональна корню

773524 квадратному иэ значения преобразуемого сопротивления . (12) где с = cons t

Указанное соотношение между входным сопротивлением и выходной частотой позволяет обеспечить постоянную мощность, рассеиваемую на сопротивлении

8>, а также позволяет осуществить сжатие динамического диапазона как 10 по входному информативному сигналу

VR„, так и по выходной частоте.

Преимуществом устройства является устранение аддитивной погрешности таких блоков, как интегратора 5 и ПНТ. 15

Последнее достигается компарированием нулевого уровня непосредственно на входе интегратора 7.

Преобразователь может быть использован для измерения сопротивлений и линеариэации характеристик резистивных датчиков, в частности датчиков криогенных температур.

Формула изобретения

2S

Функциональный преобразователь сопротивления в частоту, содержащий два источника стабилизированного тока, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго 30 ключей, первый интегратор, вход которбго соединен со входной клеммой преобразователя, а выход — с первым компаратором, источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом первого компаратора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це— лью расширения динамического диапазона и функциональных воэможностей преобразователя, введены второй интегратор, второй компаратор, третий ключ, RS-триггер, преобразователь напряжение-ток, выход которого подключен к входной клемме преобразователя, к которой также подключены вход третьего ключа и первый вход второго компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход с одним входом

RS-триггера, к другому входу которого подключен выход первого компаратора, выход RS-триггера соединен с управляющими входами ключей, выходы первого и второго ключей соединены сс входом второго интегратора, выход которого соединен со входом преобразователя напряжение-ток, выход третьего ключа соединен с выходом первого интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 227788225533, кл. H 03 К 13/02, 25.11.68.

2. Авторское свидетельство СССР

9 394935, кл. H 03 К 13/02, 28.06.71 (прототип).

Заказ 7494/57

Тираж 1019

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Фомина

Редактор М. Недолуженко Техреду.Щепанская Корректор В. Бутяга