Частотный преобразователь сигналов

Союз Советских Сациалистическик Республик(22) 3 влено 01.06. с присоединением з ки Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий риорите а 22 бликовацо 14.06,75. Бюллете 15 д) Ъ ДЬ, 681.32 э(54) ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛ кительного напряжевходу интегратора 1 выходе формируется вствительн ости ив предлагаемом Изооретение относится к устроиствам пре. образования сигналов с тензомостов, термомостов в частоту следования импульсов ц может быть использовано в измерительных системах, использующих частотную модуляцию (например, в системах магнитной записи способом частотной модуляции, телеметрии).Известен частотчый преобразователь сигналов, содержащий последовательно соединенные интегратор, компаратор и формирователь разрядных импульсов.Однако известное устройство имеет недостаточную чувствительность и точность преобразования сигналов низкого уровня, например, с тензомостов.Обычно относительное изменение сопротивления тензодатчика составляет величину 0,3 - 0,5 а 1 а, а допустимая мощность рассеивания тензодатчпка ограничивает величину налряжения питания тензомоста Е = 6 В, прц этом величина сигнала составляет 4 мВ. При преобразовании сигнала такого низкого уровня возникает большая ошибка из-за дрейфа у"цлителя интегратора, Кроме того, точность преобразования снижается из-за наличия паводок особенно,при длинных проводах от тензодатчика, длина которых может достигать 20 м.С целью увеличения чуточности ,преооразования преобразователе выход формцроватсля разрядных импульсов, управляемого цо длительности формируемых импульсов, подключен к входу ключевого усилителя, включенного в 5 одну диагональ тензомоста, другая диагональкоторого через трансформатор, масштабный усилитель и фиксатор постоянного уровня подключена к управляющему входу формирователя разрядных импульсов.10 На фцг. 1 показана схема предлагаемогоустройства; на фцг. 2 - осциллограммы сигналов в некоторых точках устройства.Устройство содержит интегратор 1, резисторы 2 и 3, конденсатор 4, компаратор 5, 15 формирователь 6 разрядных импульсов, транзисторы 7 - 11, диоды 12 ц 13, резисторы 14 - 20, конденсаторы 21 и 22, вход 23 упраг ленця длительностью импульса, ключевой усилитель 24 с источником Еа напряжения, 2 О транзистор 25, резисторы 26 и 27, тензомосг28, трансформатор 29, масштабный усцлцтел 30, резисторы 31 ц 32 масштабного усилителя, потенццометр 33, фиксатор 34 постоянного уровня, транзистор 35, резисторы 36, 37, 38 и конденсатор 39.преобразователь работает следующим образом.Под действием полол 1ния Е, приложенного кЗо через резистор 2, на егоТЕПЗОМЭС Г 110. Яляющес пцлэоб)аз:-.Зе ця)яжен 1 е (фиг.2, и), цоступя 1 ощес на эл.1 н .з зхолэз ам:лцтулнэго комцярятэра 5, ня л;)угой вход кэторэгэ подается цулезэй .ютенц 1 Ял. Пэ лостцжсццц нулевого пцлээбразнэгэ нагпряжения на гых,ле амплитудного кэм 1)зтора форм;1- рется отр 1 цательныц1 п,ль.", заг 1 ускающцй ;",ормцроватсль б разрядных цмг 1 ульсэз, Фэрмц)озатсль выла - рязрялчый ц:.пульс отрицятсл 11 эй полярнэсти (фцг. 2, б), пэступа 1 О- цц 11 на г)азр 51 л ццте")Ятэ)а 1 "еэез рези "тор 3, при этом на выходе интеграто;)а формирует:я наряста 1 оц,ее и:.ло б)язнэе нацряхкснце.Олновремсцнэ разрядный цмпгтьс отри ЯТСЛЬНЭИ ЦЭЛЯПНЭа а тЭС" 1 авт а ВХОЛ К 1 Ю- чевэгс усц,711 тел 51 24, Выхэд кэтэ) эгс соединен с пгитя;ощец диагональю тензэмэста 28 (фцг. 2, в). С измерительной лцягэнялц тсцзсмоста снимяот:я дэямэ 5 гэльнь 1 с цмлльсы, амплитуда которых опрелеляется велишчэй разбаланса тензомэста, а фязя Опрелелястся знаком разбалянса тензомоста, Зтц импуль. сы через развязывающцц т)ансформатор 29 постугпают на Вход мзсштабнэгэ ус:.лителя 30. Коэгрфициент усиления эппелеляется соотношением резисторов 31 и 32, я пр пэмэщи потенццометра 33 ча выходе масгцтабнсго усилителя устанавливается положительное начальное напряжение, кроме того, на его выходе вознгикают цм;1 ульсь с меняющейся Остоянной составляющей (фцг. 2, г). С целью привязки этих импульсоз к нулевому потенциалу онц поступают на вхэл фцксатсрз 34 постоянного уровня. на загпуск которого для,синхронцзацш 1 посту.1 ают нмпул 1 сы формирователя б.На выходе фцк"атора постэянногэ уровня возникают импульсы, привязанные к нуле О- му потенциалу (ф:1 г. 2, д), В результате чего искл 1 очается ош 51 бка преобразователя от дрейфа усилителя и от нлзкоцастэтных наволок на соединительные гпрэволя тензолятчцка.С выходя г 1 п 1 ксятора 34 постэяннэгэ уровня импульсы )поступают на вхэл 23 управления длительностью 1 лмпульса фсрмлрователя б. Под действием этих импульсов длительноСть разрядных импульсов регулируется по закону гле 1 о - начальная длительность импульса при У,.=О; У - начальное значение регулирующего напряжения; У,. - амплитуда импульса с та 28; К - коэффициент усиления усилителяя 4,Частота преобразователя определяется выражением:АС - 1;остэянная време.:1 зарял: 1 гнтсгратсра 1;Л;С 1 - . Эстояцная Вэемен рягэяля интегратора; Ь, - ам:1 литула раз )ядцогэ .млульса,ТРким Оорязсм, частота преээрязэВятеляр я м 0 п р Оп О ргц ц Он я л ь";1 а Вел и и 51 не р 11 3 0 я л я и с я моста е т, е, измеряемому параметру.15Скважность импульсов п 1)собразсзг 1 теляи, сле;10 ватсльнс, импульсов 11 итянця тензэдят 1 цка прц изменении частоты остается неизменной. Благодаря этому срелняя мэщност:, рассеиваемая на тензолатчике, с:тается не 1 зменцэй.Формирователь 6 разрядных 1 мпульсов цфиксатор 34 постоянного уровня работают следу 1 ошцм образом.Форм 1 рователь разрядных импульсов представляет соэсй явтскслебательный мулътиВ 11- братор на транзисторах З и 8, который при помощи транзистора 9 и схемы совпаленця на диодах 12 и 13 поддерживается з заторможенном режиме (транзцстср 7 открыт, транзистор 8 закрыт). На Выходе амгл 11 тудцэго комцаратора 5 поддержцваетс 51 поло)к:1- те;1 ьный потенциал, В,рез 1 льтгТе чего через рсз 1 гстор 14 протекает ток, открывающий транзистор 9, который, в свою очерель, подле)живает закрытое состояние тэанзцстэра 8. Пр:1 кратковременном с)абатызяц 1 ц 1 амглитудного кома)аратора 5 транзистор 9 загкрывается, и мультцвцбратор переходит з 40 другое состояние (транзцстоэ З закрыт, трянзистср 8 открыт). Кэнлег 1 сатор 22 нач:1 нает перезаряжаться постоянныгм током эмцттеэного повторителя на транзистоэе 10. Велич.- на этого тока и, следовательно, длительность 45 импульса мультивибратора регулируется напряжением базы транзистора 10.ПОСЛЕ разряда КОцдЕНСятося 2 ,О Н,ЛЕВого нагряжения транэистср 7 открывается, мультцвиоратор переходит В первэна-Яльцое 50 состояние и удерживается в этом состояниило следующего срабатывания амплитудного компарятора 5. Отрцгцательный цмглульс с коллектора транзистора 11 через резистор 2 б поступает на базу транзцстора 25 ключевого 55 уеилителя 24 и открывает его. К питающейлгЯгоняли тензсмостя 28 гпр 1 клялыВяется импульс ямцлитуглой Ео. С измерительной лцагоцялц тсцзомоста снимаются импульсы с амплтулой, прогорциональнэй Величине раз- бО баланса, постугпающие на Вход масштабногоусилителя 30. С его выхода импульсы посту пают на вход фиксатора 34 постояннэго уровня на транзисторе 35. В паузах между им)ульсамц транзистор 35 открыт положцтельб 5 ным напряжением, поступающим через резис44104 изобретения Предмет б + фиг. тор 37. При этом потенциал оазы транзисто. ра 10 фик:ируется на уровне нулевого напряжения, а конденсатор 39 заряжается положи. тельным на.;ряжснием выхода усилителя 30 и запоминает сго.В момент, кла на базу транзистора 3 б через резистор 38 приходит отрицательный импульс, он закрывается, и импульс с выхода масштабного усилителя 30 поступает на базу транзистора 10. При этом постоянная состзвляюшая напряжения с выхода масштаоного усилителя компенсируется таким же напряжением на конденсаторе 39. Поэтому на базу транзистора 1 О поступают импульсы, привязанные к нулевому потенциалу (фиг. 2, д). Это приводит к устранению ошибки преобразователя от дрейфа масштабного ус:п:.тели 30 и наводки на соелпнительные провола те: - зодатчика при условии, что их изменение зз время длительности импульса много меньш амплитуды полезного сигнала. Им пуль:ы с выхода фиксатора 34 постоянного уровня поступают на базу транзистора 10, представляющего собой эмиттерный повторитель. Изменение напряжения на его базе меняет вели. чину тока перезаряда конденсатора 22 и, следовательно, ллительность импульса на выходе формирователя б. Частотный преосразозатель сит; алов, на.10 пример, с тензомостов, содержащий последовательно соединенные интегратор, компара.тор и формирователь разрядных импульсов, отлачаюацайся тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности преобразования, 15 в нем выход формирователя разрядных импульсов, управляемого по длительности формируемых импульсов, полключеч к входу ключевого усилителя, включенного в одну диагональ тензомоста, другая диагональ ко торого через трансформатор, масштабныйусилитель и фиксатор постоянного уровня подключена к управляющему входу формирователя разрядных импульсов.ПодписноСР п, Харьк, фил. пред. Патен каз 749/1181ЦНИИПИ Рос Изд. Хударствен по дела 1 осква, Ж 1529 Тираж 902 ого комитета Совета Министр изобретений и открытий 35, Раушская наб., д. 4/5