Преобразователь малых изменений сопротивления во временной интервал

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дополнительное т. сеид(22) Заявлено 23.01. 81 (21) 3239827/18-21 511 М. Кп.з6 01 й 27/02 601 й 17/10 с присоединением зая Г дарственны ссср делам изо н открыт11,82 Бюллетень Мо 4 ия описания 23.11,8 Опубликовано Дата опублико 72) Авторыизобретен В,В.Родионов, В.А.Маглыш и А.П.Шабанов Особое конструкторское бюро технической кибернетикиЛенинградского политехнического института им. М.И.Калинина Заявит(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАЛЫХ ИЗМЕНЕНИЙ СОПРОТИВЛЕН ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ на измеряебретенн тельной ено при сопроти в .част зовано оноси технике измерении ления рези ости оно м для измеренк электроожет бытьалых иэметорных дат жет бытья темпераиэмер .приме некий чиков испол туры,5 0 25 30 Известен цифровой измеритель сопро. 1 тивления, содержащий измерительную цепь из токозадающего и измеряемого сопротивлений, блок сравнения, генератор развертывающего напряжения, формирователь и цифровой измеритель интервалов времени, вход которого соединен через формирователь с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен со средней точкой измерительной цепи, а выход соединен также через двухтактный усилитель - с измерительной цепью и генератором развертывающего напряжения 1 1.Недостатком известного устройства является то, что измерительный ток, протекающий через контролируемый резистор, не может быть существенно уменьшен с целью снижения погрешности от разогрева датчика измерительным током, так как устройство имеет недостаточную защиту от внешних помех,которые могут наводитьсямом сопротивлении.Наиболее близким по технической сущности является преобразователь малых изменений сопротивления во временной интервал, содержащий интегратор, выход которого соединен с неинвертирующим входом блока сравнения, выход которого соединен с входом интегратора и с одним из выводов диаго. нали питания резистивного моста, другой вывод которой подключен к выходу компенсатора синфазного сигнала, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной преобраэсвателя, а инвертирующий вход соединен с неинвертирующим входом усилителя раэбаланса и с одним выводом измерительной диагонали моста, к которой также подключен первый входной зажим для подключения измеряемого резистора, второй входной зажим подключен к выходу компенсатора синфазного сигнала, а другой вывод измерительной диагонали моста подключен к инвертирующему входу усилителя раэбаланса выход которого соединен с ипсортирую. щим входом блока сравнения 2 ),Однако устройство с такя структурой мало чувствительно к вненим97 б 398 помехам только при условии относительно невысоких требований по точности. На точность и чувствительность такого устройства при наличии внешних помех влияют конечная линейность интегратора, конечный коэффициент ослабления синфаэного сигнала сравнивающего устройства и линейность усилителя раэбаланса. Практически наличие помехи приводит к нестабильности периода выходного сигнала, что ограничивает точность и чувствительность преобразователя.Причем, так как преобразователь имеет цикл измерения, зависимый от значения измеряемого параметра, усред нение результатасинхронно с частотой помехи трудно осуществимо.Целью изобретения является повышение точности и чувствительности путем повышения помехозащищенности и уменьшения измерительного тока через измеряемый резистор.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь малых изменений сопротивления во временной интервал, содержащий интегратор, вы-, ход которого соединен с неинвертирующим входом блока сравнения, выход которого соединен с входом интегратора и с одним из выводов диагонали питания резистивного моста,. Другой вывод которой подключен к выходу компенсатора синфазного сигнала, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной преобразователя, а инвертирующий вход соединен с неинвертирующим входом усилителя разбаланса и с одним выводом измерительной диагонали моста, к которой также подключен первый зажим для подключения измеряемого резистора, второй зажим подключен к выходу компенсатора синфазного сигналаа другой вывод измерительной диагонали моста подключен к инвертирующему входу усилителя разбаланса, выход которого соединен с инвертирующим входом блока сравнения, введены последовательно соединенные измеритель разности амплитуд, управляемый резистор -второй интегратор, вход измерителя разности амплитуд подключен к выходу вход которого соединен с выходом второго интегратора, а управляющий вход управляемого резистора подключен к второму выходу измерителя раз:ности амплитуд.На чертеже представлена функциональная схема преобразователя.Преобразователь содержит первый интегратор 1, блок 2 сравнения, реэистивный мост 3, измеряемый резистор 4, усилитель 5,.разбаланса, компенсатор б синфазного сигнала, измеритель 7 разности амплитуд, управ= ляемый резистор 8 ,второй интегратор 49, резисторы 10-12 резистивного мос 1та 3.Преобразователь работает следующим образом.Разнополярные перепады напряжения5 с выхода блока 2 сравнения поступаютна вход интегратора 1 и резистивныймост 3. При этом на выходе интегратора 1 образуется линейно изменяющееся напряжение.10 С диагонали моста 3 сигнал раэбаланса, пропорциональный отклонениюизмеряемого резистора 4, усиливаетсяусилителем 5 раэбаланса и поступаетна вход блока 2 сравнения,В течение полупериода выходногонапряжения блока 2 сравнения напряжение на выходе интегратора 1 изменяется до тех пор, пока не сравняется с потенциалом выхода усилителя 5разбаланса. При этом на выходе блока 2 сравнения происходит (за счетобщей положительной обратной связибыстрое изменение полярности сигнала на противоположную, и начинаетсявторой полупериод работы преобразователя.При этом изменяется направлениеинтегрирования и потенциал на выходеусилителя 5 разбаланса, Это устойчивое состояние продолжается до нового30. достижения равенства напряжения интегратора 1 напряжению на выходе усилителя 5 разбаланса, после чего процессы повторяются,При работе преобразователя компен 353 сатор б синфазного сигнала поддерживает потенциал измерительной диагонали моста близким к потенциалу общего провода устройства как при изменении полярности питания моста 3,4 О так и при изменении сопротивленияизмеряемого резистора 4, Усилитель 5.разбаланса за счет того, что он ох.вачен отрицательной обратной связью,поддерживает разность потенциалов45 измерительной диагонали моста 3,близкой к нулю.Длительность периода Т выходногс.сигнала преобразователя определяется из равенства приращения напряже 5 О ния интегратора 1 за полупериод преобразования удвоенному напряжениюусилителя раэбаланса, неинвертирующий на выходе усилителя 5 разбаланса.д щдД - - ю2 Г В Е,55где О в .значение напряжения на выходе блока 2 сравнения;постоянная времени интегратора 1;В - значение сопротивлений ре 60 зисторов 10 и 11 (при выборе их одинаковыми по значению) резистивного моста 3;В - значение сопротивления вцепи обратной связи усили 65 теля 5 разбаланса;"оПри наличии помехи нормальноговида с периодом существенно большим,чем период выходного сигнала преобразователя (например сетевой помехи),наводимой на измеряемом резисторе 4,на выходе усилителя 5 разбаланса этапомеха проявляется в виде изменения,периода которого пропорциональныуменьшению измеряемого резистора 4.В каждый рассматриваемый периодчастоты преобразователя такая помеха на выходе усилителя 5 раэбалансабудет проявляться в виде смещенияпостоянной составляющей этого сигнала, т.е. в виде увеличения амплитудыодного полупериода и такого жеуменьшения амплитуды другого полуперкода,Измерение разницы амплитуд положительного и отрицательного полупериодов сигнала на выходе усилителя 5разбаланса в течение одного периода.осуществляется с помощью измерителя7 разности амплитуд.Сигнал смещения интегрируется вто З 5рым интегратором 9 и в противофазес вызвавшей его появление помехой подается в измерительную диагональ моста 3 ка резистивный датчик 4.Постоянная времени второго интегра тора 9 выбрана так, что к концу периода осуществляется компенсация смещения уровня напряжения на выходеусилителя 5 разбаланса, имевшегосяв предыдущем периоде. 45Изменение постоянной временивторого интегратора 9 в соответствиис изменением длительности периодапреобразователя осуществляется с помощью управляемого резистора 8, 50Так как период и амплитуда сигналака выходе усилителя 5 разбаланса связакы однозначно (в отсутствие помехи смещений нуля используемых операционных усилителей), то для упРавленияпостоянной времени второго интегратора 9 используется напряжение амплитуды положительного полупериода.При увеличении периода преобразователя увеличивается амплитуда сигнала на выходе усилителя разбаланса5 и увеличивается сопротивление управляемого резистора 8,Технико-экономическая эффективность изобретения заключаетсявуменьшении нестабильности выходного 65 Формула изобретения значение сопротивления резистора 12 резистивного моста 3; текущее значение сопротивления измеряемого резистора 4.получаем периода преобразователя, вызваннойналичием низкочастотных периодических, непериодических помех в цепиизмеряемого резистора,4 и конечнымзначением коэффициента ослабления 5 сннфазного сигнала блока 2 сравненияконечной линейностью первого интегратора 1, усилителя 5 раэбалакса икомпенсатора б синфазного сигнала.Кроме того, повышение помехоза щищенности позволяет повысить чувствительность преобразователя путемувеличения коэффициента передачиусилителя 5 разбаланса, а такжеуменьшить ток через измеряемый реэис 15 тор 4, что уменьшает погрешностьот его разогрева измерительным током,При оптимальном быстродействиивведенного контура компенсации помехи степень ослабления влияния помехидостигает величины, равкой отношению периода помехи к удвоенному значению периода выходного сигнала.пре.образователя.25Причем, такой контур, уменьшаянизкочастотную помеху, не уменьшаетбыстродействия преобразователя поинформативному параметру. Преобразователь малых изменений сопротивления во временной интервал, содержащий интегратор, выход которого соединен с неинвертирующим входом блока сравнения, выход которого соеди нен с входом интегратора и с одним иэ выводов диагонали питания резистивного моста, другой вывод которой подключен к выходу компенсатора синфазного сигнала, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной преобразователя, а инвертирующий вход соединен с неинвертирующим входом усилителя раэбаланса и с одним выводом измерительной диагонали моста, к которой также подключен первый, зажим для подключения измеряемого резистора, второй зажим подключен к выходу компенсатора синфаэного сигнала, а другой вывод измерительной диагонали моста подключен к инвертирующему входу усилителя разбаланса, выход которого соединен с инвертирующим входом блока сравнения, о т л.ич а ю щ и й с я тем, что, .с целью повышения точности н чувстнительности преобразователя путем повышения его помехозащищенности, введены последовательно соединенные измеритель разности амплитуд управляемый резистор, второй интегратор, вход измерителя разности амплитуд подключен к выходу усилителя разбаланса, неинвертирующий вход которого соеди976398 Составитель Л.фоминаванова Техред Т.фанта Корректор Н. Буряк Редактор 8998/73 Тираж 717 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушПмитетаоткрытиая наб писноСР д. 4/ филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул; Проектная, 4 нен с выходом интегратора, а управляющий вход управляемого резистораподключен к второму выходу измерителя разности амплитуд.,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе 81, Авторское свидетельство СССРМ 405078, кл, 6 01 В 27/ОО, 1976.2. Мартяшин А,И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М., 5 "Энергия", 1978, с. 287, р. 5-4-10