Функциональный преобразователь сопротивления в частоту

ОПИСИЗОБР и:.нкя Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 21,1178 (21) 2686614/18-21с присоединением заявки Мо -(51)М, Кл,З О 01 й 27/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54.) 4 УНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯВ 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 1).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 2).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 которого 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, й 5-триггер, преобразователь напряжение-ток, выход которого подключен к входной клемме преобразователя, к которой также подключены вход третьего ключа и первый вход второго компаратора, второй вход773524 Данное напряжение поступает навход интегратора 7, на выходе которого напряжение изменяется по законуЧ=М М фсИ, (4)р Хгде М - коэффициент передачи интегратора 7.Процесс продолжается до моментавремени й определяемого по срабатыванию комйаратора 10, т. е. по момен-ту равенства напряжений г р(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 25 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 3 ц 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 ства. Преобразуемое сопротивление 13 (КХ) подключается к выходу ПНТ б,2 Чо 1К, К1 хрс Преобразователь работает следующим образом. 40В исходном состоянии триггер 12 находитсяв таком положении при кото 1ром ключ 3 открыт, а ключи 4 и 9 закрыты. На вход интегратора 5 поступает опорный ток Др . При этом напряке ние На выходе интегратора 5 изменяется по закону следовательно,ф щ)01 Я:Д М:Ь(1) где М - коэффициент. преобразованияО1интегратора 5;С - текущее время.Напряжение М, с выхода интегратора 5 поступает на вход ПНТ б. Выходной. ок ПНТ определяется соотношениемЭ=К М (2) где 1 - коэффициент передачи ПНТ.Ток ПНТ протекает по преобразуемому сопротивлению 13, при этом на со.противлении 13 создается падение на- ео пряжения(3) которого соединен с общей шиной, авыход - с одним входом В 5-триггера,к другому входу которого подключенвыход первого компаратора, выход В 5 триггера соединен с управляющими входами ключей, выходы первого и второгоключей соединены со входом второгоинтегратора, выход которого соединенсо входом преобразователя напряжениеток, выход третьего ключа соединен свыходом первого интегратора. На фиг; 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2. - временные диаграммы, поясняющие его работу. где Чси - выходное напряжение ИОН 11.Подставляя в уравнение (4) значения из уравнений (1) в (3), получают В момент времени т, 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 Зр , противоположный по знаку току 3 . Напряжение на выходе интегратора 5 линейно уменьшается и соответственно уменьшается напряжение на преобразуемом сопротивлении 13 на протяжении времени с, определяемого по срабатыванию компаратора 8. При этом происходит опрокидывание триггера 12 и схема возвращается в исходное состояние, Далее процесс продолжается аналогичным образом. Интервал времени с определяется из выражения где У - падение напряжения на сопро.тивлении 13 в момент времени с,Частота следования импульсов наВыходе преобразователя определяетсясоотношением Подставляя в уравнению 10 значения и с иэ выражений (6) и (9) при условии ЗоЛо, получаютквадратному иэ значения преобразуемого сопротивления сД,. (12) формула изобретения Функциональный преобразователь сопротивления в частоту, содержащий два источника стабилизированного тока, выходы которых соединенысоответственно со входами первого и второго ЗО ключей, первый интегратор, вход котогде с = сопвсУказанное соотношение между входным сопротивлением и выходной частотой позволяет обеспечить постоянную мощность, рассеиваемую на сопротивлении В, а также позволяет осуществить сжатие динамического диапазона как 10 по входному информативному сигналу Ч , 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. рбго 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 щ и й с я тем, что, с це - лью расширения динамического диапазона и функциональных воэможностей преобразователя, введены второй интегратор, второй компаратор, третий ключ, 85-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 В 5-триггера, к другому входу которого подключен выход первого компаратора, выход В 5-триггера соединен с управляющими входами ключей, выходы первого и второго ключей соединены сэ 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 М 278253, кл. Н 03 К 13/02, 25.11.68. 2. Авторское свидетельство СССР 9 394935, кл. Н 03 К 13/02, 28.06.71Реда каз 7494/57 ТиражВНИИПИ Г а 019 одписное осуд рственного комитета СССделам изобретений и открытийМосква, Ж, Рауюская наб., д. 11303 П "Патент", г. Ужгород,филиа Проектная,Составитель Л. Фомина р М. Недолуженко Техреду.Щепанская Корректор В. Бутяга