Преобразователь выходных величин параметрических датчиков в частотные сигналы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПжЛИН 1(5 И 601 В 27 0 ИСАН БР ТЕН СВИДЕТЕПЬСТ ратной св ля, приче с входом2. Пре л и ч а ю целью рас можностей элемента входом бл рационног тегратораЗ.Пе язи операционм их общий выинтегратораобразователь пощийсятем,ширения функционобщий вывод оби датчика соедока сравнения,о усилителя ного усилитевод соединен 1, о тто, с альных возазцовоговторым д опем ининеи с а выхо с входодуС:а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(72) В.А .Алексеев, А.И.Мартяшин, Б,Л,Свистунов и В.И.Чернецов (71) Пензенский политехнический институт(56) 1, Авторское свидетельство СССР Р 761936, кл. С 01 В 27/00, 1980,2. Мартяшин А.И, и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения, М., Энергия 1, 1976, с.39, рис. 12 (прототип) .(54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫХОДНЫХ ВЕЛИЧИН ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ В ЧАСТОТНЫЕ СИГНАЛЫ, содержащий оеразцовый элемент, блок сравнения, оДин вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - через токозадающий элемент к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, образцовый элемент соединен последовательно с датчиком в цепи отрицательной обр образователь по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения влияния сопротивления соединительных проводов, образцовый элемент и датчик подключаются по пятипроводной схеме, причем два про- щР вода подключены вместе к входу образцового элемента, а другими концами - соответственно к токозадающ му элементу и к инвертирующему вхо операционного усилителя, другие дв провода подключены вместе к входу датчика, а другими концами - соответственно к выходу операционного усилителя и к входу блока сравнения, а пятый провод соединяет общий вывод образцового элемента и датчика с входом интегратора или с вторым входом блока сравнения,)иц= Х Хох 27 где Хх Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля и измерения параметров датчиков.Известен преобразователь параметров Р, ., С -цепей н период элект рических колебаний, содержащий интегратор, выход которого подключен к первому входу сумматора, а через ,последовательно соединенные усилитель-ограничитель и измерительный 1 О блок - к второму входу сумматора, выход которого подключен к одному иэ входов блока сравнения, выход которого подключен к входу интегратора, приче л второй вход блока сравнения 15 через делитель напряжения соединен с его выходом 11 .Недостатками известного преобразователя являются относительно большая сложность, а также пониженная точность преобразования, обусловленная этой нечувствительностью усилителя в ограничите.Наиболее близким к предлагаемому устройству является преобразователь параметров элементов 8, С и Ь , .состоящий из блока сравнения, интегратора и измерительной цепи, составленной из операционного усилителя, входы которого подключены к выходу блока сравнения через токозадающий элемент и непосредственно, а в цепь отрицательной обратной связи - преоб" разуемый элемент, причем общая точка соединения токозадающего и преобразующего элементов подключена че 35 рез опорный элемент к земляной шиНедостатком известного преоб 15 аэонателя является относительно невысокая точность преобразования, обусловленная влиянием на результат преобразования параметров операционногоусилителя измерительной цепи (коэффициента усиления, полосы пропускания, входного сопротивления и т.д.),а также сопротивления проводов,Целью изобретения является повышЕние точности преобразования, а также расширение функциональных возможностей устройства.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содерЖащий образцовый элемент, блок сравнения, один вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - через токозадающий элемент к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, образцовый 6 О элемент соединен последовательно с датчиком н цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя, причем их общий вывод соединен с, входом интегратора. 65 Для расширения функциональных возможностей общий вывод образцовогоэлемента и датчика соединен с вторымвходом блока сравнения, а выход операционного усилителя - с входом инте гр атора,Для снижения влияния сопротивления соединительных проводов образцоный элемент и датчик подключаютсяпо пятипроводной схеме, причем днапровода подсоединены вместе к входуобразцового элемента, а другими концами - соответственно к токозадающему элементу и к инвертирующемувходу операционного усилителя, другие два провода подсоединены вместек входу датчика, а другими концамисоответственно к выходу операционного усилителя и к входу блока сравнения, а пятый провод соединяет общийвывод образцового элемента и датчикас нходом интегратора или с вторымвходом блока сравнения.На фиг, 1 приведена блок-схемапреобразователя; на фиг, 2 - то же,по и. 2 формулы изобретения; нафиг. 3 - подключение датчика по пятипронодной схеме.Преобразователь состоит из блока 1 сравнения, один вход которогоподключен к выходу интегратора 2, авыход к измерительной цепи 3, состоящие из операционного усилителя 4с токозадакпдим элементом 5 на входе,в цепи отрицательной обратной связикоторого включены последовательносоединенные образцовый элемент б идатчик 7, выход операционного усилителя 4 соединеч с вторым входом блока сравнения, а общая точка элемента б и датчика 7 - к входу интегратора 2,Преобразователь работает следующим образом,При включении источника питанияблагодаря наличию положительной обратной связи на выходе блока 1 сравнения появляется импульс напряженияамплитудой 7 , поступающей на входизмерительной цепи 3, С выхода последней напряжение, определяющеесявыр аже ни ем где Х - эквивалентное сопротивле 0ние опорного элемента;эквивалентное сопротивление токозадающего элемента, подается на вход интегратора 2, а напряжение с второго выхода измерительной цепи 3 эквивалентное сопротинление датчика",ИНт ХВх Ю35 поступает на второй вход блока сравнения, С выхода интегратора 2 напряжение, определяемое как где т. - постоянная времени интегратора 2, поступает на первый вход блока 1 сранненияВ момент раненства напряжений (2) и (3) выходное напряжение блока 1 сравнения скачкообразно меняет знак на противоположный и далее процесс повторяется. Из условия равенства (2) и (3) находим период генерируемых преобразонателем сигналов С целью преобразования выходных величин параметрических датчикон в частоту генерируемых колебаний вход .интегратора 2 подключается к выходу операционного усилителя 4 и обшая точка соединения токоэадающего элемента б и датчика 7 - к второму входу блока сравнения. Работа преобразователя практически не отличается от описанной в первом случае. При этом напряжение интегратора 2 ранно Иэ условия равенства (1) и (5) получаемХх(ь) Здесь влияние неидеальных параметров 40 операционного усилителя 4 также снижается я.Для обеспечения измЕнения чувствительности преобразователя в проВНИИПИ Заказ 493/39Тираж 711 Подпи сно Филиал ППП "Патент",г,ужгород,ул,Проектная,цессе настройки следует опорный элемент б сделать подстраинаемым,Для резкого снижения влияния сопротивления соединительных проводов опорный элемент и датчик подключается по 5- проводной схеме, При этом период генерируемых преобразователем сигналов определяется следующим образом где 7, =(В+К ) с =ь+Еяс; ь =Вс;Рд - сопротивление пронода;кС - элементы нремязадающей цепиИнт2Относительная погрешность преобразования определяется из выражения Для снижения В следует повысить сопротивление Й времязадающей цепи интегратора 2, что не представляет особых затруднений, Остальные же (сопротинления проводов) не влияют.Следует отметить, что в предлагаемом преобразователе исключается влияние различных источников мультйпликативной погрешности, обусловленных действием дестабилизирующих факторов (температуры, радиации, магнитного поля, давления, влажности и т.п,)Таким образом, введение новых сняв зей позволило повысить точность преобразования за счет исключения влияния неидеальности параметров операционного усилителя измерительной цепи, сопротивления соединительных проводов и мультипликативных погрешностей, обусловленных действием условий эксплуатации датчика,