Электронный гальванометр с автоматическим выбором предела измерения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 2 511 4 С 01 К 5/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСН 412989571/24-2(54) ЭЛЕКТРОННЫЙ ГАЛЬВАНОМЕГОМАТИЧЕСКИМ ВЫБОРОМ ПРЕДЕЛА С АВЗМЕРЕ(61) 5 (21) 38 (22) 23 (46) 23 (71) Ле механи (72) П. и В,М,Ч (53) 62 (56) Ав В 52412 У СВИДЕТЕЛЬСВ(57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и являетсядополнительным к авт.св,У 524129.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния температуры окружающей среды на результат измерения, Для достижения поставленной цели в устройство, содержащеелогарифмический усилитель 1, блок 2потенциирования, блок 3 переключенияпределов измерения, блок 4 переключения масштабов, источник 6 измеряемого тока, вольтметр 7, введен блок5 источников опорного напряжения, выполненный на двух операционных уси285377 лителях 30 и 34, двух транзисторах31 и 33, опорном источнике 36, четырех резисторах 32,37,38,35. Низкоезначение погрешности измерения в широком диапазоне температур обеспечивается при равенстве обратных токов Изобретение относится к электро- измерительной технике и является усовершенствованием устройства по авт,свУ 524129.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния температуры окружающей среды на результат измерения.На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит логарифмирующий усилитель 1, выход которого подключен к входу блока 2 потенциирования и к первому входу блока 3 переключения пределов измерения, выходы блока 3 подключены к управляющим входам блока 4 переключения масштабов, вход которого соединен с вторым выходом блока 5 источников опорного напряжения, а выход - с управляющимвходом блока 2, первый выход блока 5 подключен к второму входу блока 3. Вход усилителя 1 является входом устройства и подключен к источнику 6 измеряемого тока. Выход блока 2 подклю,чен к вольтметру 7. Усилитель 1 выполнен на операционном усилителе (ОУ) 8 с транзистором 9 в цепи обратной связи, неинвертирующий вход ОУ 8 и база транзистора 9 подключены к общей шине, инвертирующий вход ОУ 8 и коллектор транзистора 9 - к входу усилителя 1, а выход ОУ 8 и эмиттер транзистора 9 - к выходу усилителя 1; Блок 3 выполнен на компараторах 10 - 12, инвертируюшие входы которых соединены с первым входом блока 3, а неинвертирующие - с выходами делителя напряжения на резисторах 13 - 15, включенных последовательно между вто-, рым входом блока 3 и общей шиной, преобразователе кода на логических элементах ТОЖДЕСТВЕННОЕ ИЛИ 16 - 19,перехода база-эмиттер транзисторовустройства. Это равенство достигается за счет изготовления транзисторовна одной подложке, что также обуславливает одинаковую их температуру.1 ил,первый вход элемента 16 подключен кобщей шине, а второй - к выходу компаратора 10, первый вход элемента 17подключен к выходу компаратора 10, а5 второй - к выходу компаратора 11,первый вход элемента 18 подключен к выходу компаратора 11, а второй " к выходу компаратора 12, первый вход элемента 19 подключен к выходу компара тора 12, а второй - к источнику логической единицы, выходы элементов16 - 19 подключены к выходам блока 3.Блок 4 выполнен на транзисторных клю 15,чах 20 - 23, входы которых соединеныс выходами делителя напряжения на резисторах 24 - 26, включенных последовательно между общей шиной и входомблока 4, управляющие входы ключей20 - 23 подключены к управляющим входам блока 4, а выходы объединены исоединены с выходом блока 4, Блок 2выполнен на ОУ 27 и транзисторе 28,эмиттер которого подключен к входу .25 блока 2, база - к управляющему входублока 2, а коллектор - к инвертирую-,щему входу ОУ 27 и через резистор 29к выходу ОУ 27 и выходу блока 2, не"инвертирующий вход ОУ 27 соединен собщей шиной. Блок 5 выполнен на ОУ30, первом транзисторе 31, база иколлектор которого соединены с инвертирующим входом ОУ 30 и первымвыводом первого резистора 32, аэмиттер - , с выходом ОУ 30, пер.вым выходом блока 5 и эмиттером транзистора 33, база и коллектор которого соединены с .неинвертирующим входом ОУ 34 и через второй40резистор 35 - с вторым выводом резистора .32, опорном источнике 36, включенном между вторым выводом резистора 32 и общей шиной, третьем резисторе 37, включенном между инвертирующим входом Оу 34 и общей шиной, и285377 При выполнении равенства 1 о, = Тоу = Тэоз = 1 эо обеспечивается низкое значение погрешности измерения в широком диапазоне температур. Изготовление транзисторов на одной ;подложке позволяет получать практически одинаковую их температуру и равенство их обратных токов в широком диапазоне температур.Из выражения (4) следует, что для изменения масштаба между измеряемым током 1и напряжением 0 , измеряемым вольтметром 7 (что эквивалентно изменению предела измерений)необходимо переключить коэффициент деленияделителя напряжения в блоке 4, Предел измерения (масштаб между напряжением и измеряемым током Т ) вы"В бирается блоком 3, который состоит из компараторов,10 - 2 напряжения, сравнивающих выходное напряжение логарифмирующего усилителяс пороговыми напряжениями делителя напряжения, собранного на резисторах 13-15, который питается от первого источника опорного напряжения на ОУ 30 блока 5 источников опорного напряжения.Ео Выходное напряжение Б (т Уп - - ф-,т . К 11 где Е о в ,напряжение источника 36.Напряжение Б зависит от температуры аналогично напряжению 11, поэтому выбор пределов измерения оттемпературы не зависит. С компараторов напряжения выходные логические сигналы поступают на входы элементов16-9, на выходе которых формируются сигналы, .соответствующие иэмеряе" мому диапазону. Эти сигналы поступают в блок 4 переключения масштабов, где замыкают один из ключей 20-23через который напряжение с делителя опорного напряжения, выполненного на резисторах 24-26, поступает на вход блока 2 потенциирования. Делитель опорного напряжения питается с второго выхода блока 5 источников. Тв0( Уп - -" - ,Тэо(К 4 и К 3)1К 1 и В 2 - сопротивленияГрезисторов 32и 35; 55Тчоэ " Тъо обратные токипереходов база -эмиттер транзис-торов 31 и 33. четвертом резисторе 38, включенном между инвертирующим входом и выходом ОУ 34, неинвертирующий вход ОУ 30 соединен с общей шиной, выход ОУ 34 соединен с вторым выходом блока 5. Транзисторы 9,28,31 и 33 выполнены при этом на одной подложке.Электронный гальванометр с автоматическим выбором предела измерения работает следующим образом. ОИзмеряемый ток 1от источника 6 поступает на вход логарифмирующего усилителя 1, выходное напряжение которого пропорционально логарифму измеряемого тока5 где Ч - температурный потенциал;1 - обратный ток перехода 20база - эмиттер транзистора 9.Для получения линейного выхода спужит блок 2 потенциирования. Выходное напряжение блока 2, зависящее от выходного напряжения усилителя и выходного напряжения блока 4 переключения масштабов, равно0ц 1 К - - е , (1) 30Ь Оо где К - сопротивление резистора 29;1 - обратный ток переходаэхбаза - эмиттер транзистора 28;4 - напряжение на выходе блока 4. Для исключения температурной зави симости напряжения Б на втором выходе блока 5 формируется напряже- ние Напряжение П умножается на коэффициент деленияблока 4, управляемого блоком 3 4о (3) С учетом выражений (2) и (3) выражение (1) примет вид 1 д 2В 1 1903 . ф 61 2 ех эоф (4)1251) 1/ 15 20 25 Составитель С,РыбинРедактор С.Пекарь Техред И.Попович Корректор Е.Сирохман Заказ 7638/46 Тираж 730 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5)1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4 опорного напряжения, выходное напряжение которого зависит от температуры. Это позволяет исключить влияние температуры на погрешность измерения электронного гальванометра.Если измеряемый ток 1 соответствует первому пределу измерений выходное напряжение 11, усилителя 1 не превышает пороговых напряжений на прямых входах компараторов 10-12 напряжения), на выходах компараторов формируются напряжения логического нуля. На выходе элемента 19 появля" ется сигнал логической единицы. Са выходах элементов 16 - 18 сигналы соответствуют логическому нулю. Выходные сигналы блока 3 поступают в блок 4 на входы ключей 20-23.Так как на вход ключа 23 поступает сигнал логической единицы, то он будет открыт и через него с делителя напряжения поступит на вход блока 2 потенциирования напряжение,Коэффициент деления . в этом слу" чае равен единице и схема потенциирования работает с максимальным коэффициентом передачи, что соответствует наиболее чувствительному пределу измерений. Если измеряемый ток 1соответствует второму пределу измерения, то выходное напряжение логарифмирующего усилителя 1 становится больше порогового, подаваемого на прямой вход компаратора 12 (но меньше пороговых напряжений компараторов 10,11), При этом на выходе компаратора 12 формируется сигнал логической единицы,который вызывает появление логической единицы на выходе элемента 18. На выходах элементов 16,17 и 19 сигналы соответствуют логическому нулю. Открывается ключ 22 блока 4, ключи 20,21 и 23 находятся в закрытом состоятсии, С апряже нн е с дели ге.н я н з тр л.жения через ключ 22 поступает на входблока. 2 потенциирования. Коэффициентделения делителя напряжения при этом 5 увеличивается, а коэффициент перЕдачи блока 2 потенциирования уменьшается, что соответствует работе электронного гальванометра на другом диапазоне, Аналогичным образом происхо дит переключение пределов измеренияэлектронного гальванометра при других значениях измеряемого тока,Формула и э о б р е т е н и яЭлектронный гальванометр с автоматическим выбором предела измерения по авт.св. У 524129, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введен блок источников опорного напряжения, выполненный на двух операционных усилителях, двух транзисторах, опорном ис" точнике и четырех резисторах, инвертирующий вход первого операционногоусилителя соединен с базой и коллектором первого транзистора и первымвыводом первого резистора, неинвертирующий вход - с общей шиной, а вы ход " с эмиттерами обоих транзисто"ров и первым выходом блока, второйвывод первого резистора через опор"ный источник соединен с общей шиной,а через второй резистор - с коллектором и базой второго транзистора инеинвертирующим входом второго операционного усилителя, инвертирующийвход которого соединен через третийрезистор е общей шиной, а через чет вертый резистор - с вы одом этогоусилителя и вторым выходом блокапервый и второй выходы блока источниковопорного напряжения подключены к до"полнительным входам блока переключе ния пределов измерения и блока переключения масштабов соответственно,