Устройство коррекции нулевого уровня сигнала постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 801226401 А уд 4 С 0,5 В 5/01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Конотопский ордена ТрудовогоКрасного Знамени электромеханическийзавод Красный металлист"(54) УСТРОЙСТВО КОРРЕКЦИИ НУЛЕВОГОУРОВНЯ СИГНАЛА ПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к областиизмерительной техники и может бытьиспользовано в различного рода измерительных приборах, преимущественнодля измерения параметров, не имеющихотрицательного значения, напримерконцентрации веществ, электрического сопротивления и т.д. В устройстве решается задача компенсации дрейФа нуля. При этом входной сигналустройства суммируется с выходнымсигналом первого источника опорногонапряжения, а суммарный сигнал поступает на первый. вход суммирующегоусилителя, Выходной сигнал последнего поступает на вход индикатора ина первый вход компаратора, в котором сравнивается с выходным сигналомвторого источника опорного сигнала,Выходной сигнал компаратора поступает на вход Запрет счета" реверсивного счетчика, на счетный вход которого поступает выходной сигнал гене-. Жратора импульсов, а на вход "Установ- урка "0" - выходной сигнал блока запус- ЧвУ Фка. Выходной сигнал реверсивногосчетчика анализируется в декодирующейрезистивной матрице, а результат Ясравнения поступает на второй входсуммирующего усилителя. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различного рода электронныхизмерительных приборах, преимущественно для измерения параметров, неимеющих отрицательного значения, например концентрации веществ, электрического сопротивления и т,д,Цель изобретения - повышение точности устройства.На чертеже представлена принципиальная схема устройства,Устройство содержит источник 1сигнала, переменный резистор 2, суммирующий усилитель 3, генератор 4импульсов, счетчик 5 импульсов, декодирующую резистивную матрицу 6компаратор 7, переменный резистор 8,индикатор 9 выходного сигнала, блок10 запуска, первый и второй источники 11 и 12 постоянного напряжения,первый и второй источники 13 и 1опорного напряжения, общие шины15-17, резисторы 18-21, операционныйусилитель 22,На чертеже О обозначает выходной сигнал декодирующей резистивнойматрицы 6,О - выходной сигналсуммирующего усилителя 3, О, - выходной сигнал источника 1 сигнала, Овыходной сигнал второго источникаопорного напряжения.В качестве источника 1 сигналаможет быть применен источник сигнала постоянного тока,Последовательное соединение счетчика 5 импульсов и декодирующей ре,зистивной матрицы 6 представляетсобой цифроаналоговый преобразова -тель.В состав первого источника 13опорного напряжения входят источник11 постоянного напряжения, переменный резистор 2 и общая шина 15.В состав второго источника 1 чопорного напряжения входят источник12 постоянного напряжения, переменный резистор 8 и общая шина 16,В состав суммирующего усилителя3 входят резисторы 18-21, операционный усилитель 22 и общая шина 17. В варианте устройства, изображен-. ном начертеже, индикатор 9 выходного сигнала подключен непосредственно к выходу суммирующего усилителя 3, который должен для этого обладать необходимым коэффициентом усиления К, поскольку при усиленииЗо О О и О,выходные сигналы источника 1 сигнала,источника 13 опорногонапряжения и декодирующей резистивной матрицы 6.Обычно для измерительных приборовпри О, =: О, О должно быть такжеравно нулю или какой-либо заранее40 заданной постоянной величине О,При Овых = О из (1) следует:(2) Поскольку регулируемое напряжениеО, ,подается на неинвертирующий входсуммирующего усилителя 3, то знаксохранен в формуле (2) для получения на выходе суммирующего усилителя 3 нулевого напряжения,50 При П = О, из (1) получают:О,/Практически О на выходе сумьщ 55 рующего усилителя 3 получают изменеОз,нием О на величину в , с помощьюР ),/переменного резистора 2, при этом сигнала после суммирующего усилителя 3 может также возникну": отклонение сигнала, которое невозможноскомпенсировать данным устройством,5 Если необходимо получить более высокий уровень сигнала, после суммирующего усилителя 3 можно включитьмасштабный усилитель и его выходсоединить с входом компаратора 7.В этом случае коэффициент усиленияК соответствует суммарному коэффициенту усиления суммирующего 3 имасштабного усилителей,На входах суммирующего усилителя15 3 одновременно присутствуют тривходных напряжения, В предлагаемомварианте на его инвертирующийвходподают напряжение коррекции О , ана его неинвертирующий вход - напря 20 жения О от источника 1 сигнала инапряжение О с выхода второго.источника 13 опорного напряжения, В результате этого на ввыходе суммирующего усилителя 3 образуется напря 25 жение О, , регистрируемое индикатором 9 выходного сигнала и определенное выражением:1226401 40 При О( 0 срабатывает компара тор 7 и снимает сигнал запрета счета со счетчика 5 импульсов, Импульсы от генератора 4 импульсов начивыражение (3) принимает вид, аналогичный (2).Если установить "р = 0,4-0 рбОррмщт.е, около середины диапазона изменения корректирующего напряжения,то такое включение обеспечиваеткорректировку уровня сигнала как в сторону его повышения, так и в сторонупонижения,При напряжении Овых равном нулю 10или заданному О, , которое подключено к первому входу компаратора 7,на другом его входе устанавливают спомощью переменного резистора 8 напряжение срабатывания так,что на выходе 15компаратора 7 образуется запрещающеенапряжение. Это напряжение поступает, например, на вход Запрет счета"счетчика импульсов 5, прекращая поступление импульсов от генератораимпульсов на счетчик 5 импульсов.При этом триггеры счетчика 5 импульсов стоят в положении, обеспечивающем на выходе декодирующей резистивной матрицы 6 напряжение О,р = 0,40,6 О ,. При выполнении равенства (2) на выходе суммирующего усилителя 3 образуется напряжение О8 Ьй.= О, Если в это время на выходе источника 1 сигнала появляется сигналО,О, то после усиления суммирующим усилителем 3 его регистрируетиндикатор 9 выходного сигнала, проградуированный в единицах измеряемо-го параметра; Устройство коррекции35во время измерения не включается.Аналогично индикатор 9 выходногосигнала показывает сигнал при самопроизвольном дрейфе напряжения О,в сторону положительных значений,Если измерение в это время не производится, то для восстановлениянулевых показаний включают блок 10запуска, например, одновибратор,который подает положительный импульс на вход Установка 0 счетчи 11 и и 45ка 5 импульсов. При этом на выходахсчетчика 5 импульсов образуетсянапряжение, равное логическому нулю,и напряжение на выходе декодирующей резистивной матрицы б возраста 50ет до максимального Окор.иакс ф ЕслиО, )О, + Ор (4), то исходя изравенства (1) получают Овьх.О,нают поступать на счетчик 5 импульсов,.на выходах которого образуетсяс каждым поступающим импульсом новый логический код, поступающий надекодирующую резистивную матрицу 6,преобразующую код в ступенчато-изменяющееся напряжение. В данномслучае необходимо ступенчато-уменьшающееся напряжение, получаемое соответствующим соединением выходовсчетчика 5 импульсов и декодирующейрезистивной матрицы 6. Напряжениена выходе декодирующей резистивко р.ной матрицы 6 уменьшается, а напряжение О, на выходе суммирующегоусилителя 3 возрастает, следовательно, до тех пор, пока Ц, не становится равным заданному значению,При этом срабатывает компаратор 7,что прекращает счет. Код на выходесчетчика 5 импульсов, а следовательно, и О , сохраняются до следующей корректировки,Из (1) видно, что приращение напряжения коррекции Я,равно приращению напряжения сигнала 60, , Из(4) следует, что, поскольку Ор -устройство срабатывает,если уходсигнала О, не превышает 0,5 О,р Диапазон изменения корректирующего напряжения выбирают исходя изреально возможного отклонения уровня сигнала, В случае изменения О,в сторону отрицательных значений,О, сразу же становится меньше зацанного, что приводит к срабатываниюкомпаратора 7.Первый же импульс на выходе гелератора 4 импульсов изменяет состояние триггеров счетчика 5 импульсов так, что двоичное число кодана его выходе возрастает на единицу.Декодирующая резистивная матрица 6соответственно уменьшает свое выходное напряжение на величину, соответствующую уровню квантования напряжения О , который равен кор. максОЬ - ь+2.где- число триггеров счетчика 5импульсов.Выходной сигнал суммирующего усилителя 3 увеличится на величину К, "О , Импульсы поступают на счетчик 5 импульсов до тех пор, пока О , не достигает заданного значения, Тогда компаратор 7 останавливает счет нановом значении кода, которое хранит" ся, пока не производится очередная коррекция то ли с псмощь 1 о блока 10запуска, то ли автоматически, при 5 уменьшении уровня сигналаОбычно в качестве цифроаналогового преобразователя применяют декоди" рующце резистивные матрицы типа Г2 Й Под воздейст 1 зием напряжения с 10 выходов счетчика 5 импульсов включа 1 отся те или иные звенья декодирующей резистивной матрицы 6, вследствие чего меняется ее сопротивление.При подключении источника 1 сигня ля и дексдирующей резистивной матрицы 6 на один вход суммиру 1 ощего усилителя 3, у 1 аз алкая матрица О 1 азывается включенной параллельно нагрузке источника 1 сигналя, в результя те ч. го последний перегружается, 3 то же время в 111 ючение цягрузки ля" ряллел 1.11 о дексдирующей резцстивной матрице 6 каруппяет линейность лреобразовя 11 ия 25Поэтому желятехьно дця 17 язвязки Дп 1 кых цепей лсдкл 1 очать источник 1 сигнала и декодцруоцую резистнв 11 у 1 о матрицу б к разпым входам сперациокНОГО УСРЛИТЕЗЯ, 30О1 05111 К у 1 Р р р Р 1 1 ир уоп 1 е е 51 Я П 17517 Еение О, я 1 зляе ся ступе 511 атс-ц 1 меняюпп 1 мся то вследствие зтсго возникает погреп 1 ность установки уровня сиг 1 гала 11 "1)Зта погреп 1 цость ОпреДеляется уровнем твавтовяния выходногс. сигналя 7 декодиру 5 ощей резис"тивцой матрицы б и линейностью еепреобразов:1 ння., Линейность преобразо.вяни 51 в сво 10 Оче 1 оедь зависит От то"-1",бности годбора резисторов Декоцирующей резистивкой матрицы б,Применение интегральных Декодиру 1 о 1 пи 71 резистивных матриц позволяетпренебречь погрешностью подбора ре"зисторсв.Погрешность устройства вследствие,квантования корректирующего няпря"же 1 ьия Оно еаеляется соотнсп 1 ением; ГдеОтносительназп погрешность,;число разрядов счетчика 5импульсов.Отс 1 опа для восьмиразрядногс счет.чика .= О,195 Ж, что удовлетворяет большинство измерительных приборов.Для повышения точности установкиможно применить счетчики в десять иболее разрядов,Указанные отличительные особенкости позволили повысить примерног шесть раз точность предлагаемогоустройства коррекции,Испытания макета устройства дляприменения его для коррекции нулевых показаний инфракрасного газоанализатора показывают, что при проведении периодической коррекции (1 разв б ч) возрастает стабильность нулевых показаний, причем ухода нулевого сигнала в область отрицательныхзначений не наблюдается,Применение изобретения в газоанатн заторе дает возможность повыситькласс точности газоацализатора,Примецение изобретения в других измерительных приборах позволит существенно повысить точность измерений,их Оперативность, поскольку отпадает необходимость проверки и установки пулевых показаний измерительногои;7 кб 7 ора,17 ормула изобретенияУспройство коррекции нулевого уровня сигнала постоянного тока, со;":ер 77 ка 1 цее суммирующий усилитель, соедицеццьй выходом с входом индикатоэа 1 зыходкого сигнала и первым входом :;Оьпярятора, первым входом - с выходом и"точника сигнала, а вторым входом - с выходом декодирующей резистивцой матриць 1, подключенной входами к, оответствующим выходам счетчика импульсов, соединенного счетн 57 м вхстом с выходом генератора импульсов, а входом "Запрет счета" - -., выходом компаратора, подключенного вторым .входом к выходу первого источника опорного напряжения, о т - л и 1 а ю щ е е с я тем, что, с целью псвыьения точности устройства, в нем дополнительно установлены второй источник опорного напряжения и блок за 11 уска, соединенный выходом с входом "Установка "О" счетчика импульсов, а выход второго источника. опорного напряжения соединен с первым входом суммирующего усилителя,Составитель Ю.ГладковТехред И.Попович Корректор М,Максимишинец Тираж 836 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5