Преобразователь сопротивления постоянному току в интервал времени

(56) Авторское свидетельство СССР В 532097, кл, С 01 К 27/02, 976.Авторское свидетельство СССР У 464867, кл, С 01 .К 27/00, 1973. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОСТОЯННОМУ ТОКУ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано и цифровых вольт метрах. Цель изобретения - повышени точности преобразования. Устройств содержит источники 1 и 16 опорного напряжения, опорный резистор 2, оп рационный усилитель 3, резистрры 4и 21, согласующий блок 6, интегратор7, входные клеммы 8 и 9 преобразователя, преобразуемый резистор 10,ключи 11, 12 и 13, запоминающие конденсаторы 14, 15, блок 17 управления свходом 22 и выходами 23-26, усилитель 18, блок 19 коррекции, конденсатор 20, входной ключ 5 с входами27-29. Достижению поставленной це"ли способствует введение в устройствоисточника 1 опорного напряжения,ключей 12 и 13, запоминающих конденсаторов и резистора 4. В описаниипредставлены временные диаграммыпоясняющие работу устройства и вариант реализации блока управления.3 ил.Изобретение относится к электро- .измерительной технике и может бытьиспользовано в цифровых вольтметрахдля линейного преобразования сопротивления в интервал времени,Цель изобретения - повышение точности преобразования,На фиг.1 представлена блок-схемапреобразователя; на фиг.2 - вариантреализации блока управления; нафиг3 - временные диаграммы блокауправления,Устройство (фиг.1) содержит дополнительный источник 1 опорногонапряжения, выход которого соединен через опорный резистор 2 с входом операционного усилителя 3, к которому подключен первый вывод дополнительного резистора 4, второй вывод которого соединен через входнойключ 5 и согласующий блок 6 с входоминтегратора 7, входные клеммы 8 и 9преобразователя для подключения преобразуемого резистора 10, ключи 11,12 и 13, запоминающие конденсаторы14 и 15, источник 16 опорного напряжения, блок 17 управления, выходы которого соединены с управляющими входами входного ключа 5, интегратор 7 содержит усилитель 18,блок 19 коррекции дрейфа нуля усилителя, конденсатор 20, резистор 21,вход 22 блока управления, выходы 23 -26, входы 27, 28 и 29 входного ключа 5.Блок 17 управления (фиг.2) содержит генератор 30 импульсов, счетчик 31 по модулю 3, компаратор 32, 1 К триггеры 33 и 34, логические элементы 35, Зб и 37 И-НЕ, инверторы 38, 39 и 40.Работа блока управления пояснена эпюрами, приведенными на фиг.З. где. а - напряжение на выходе генератора 30 импульсов;б - напряжение на выходе счетчика 31;в - напряжение на инвертирующем выходе 1 К-триггера 33;г - напряжение на инвертирующем выходе 1 К-триггера 34;д - напряжение на выходе инвертора 38;е -напряжение на выходе элемента 36;ж - напряжение на выходе инвертора 39;51015 30 35 40 45 50 з - напряжение на выходе элемента И-НЕ 37;и - напряжение на выходе инвертора 40;к - напряжение на входе 22 блока17 управления (входе компаратора 32);л - напряжение на выходе компаратора 32,Преобразователь сопротивления постоянному току в интервал времеви работает в три такта,В исходном состоянии (до начала лпервого такта работы) ключи 11 и 12,вход 27 ключа 5 и ключ (не показан)в блоке 19 коррекции дрейфа нуля замкнуты.Управление ключами осуществляетсявыходным напряжением элемента Зб И-НЕблока 17 управления (выход:24 блока17 управления, фиг.З). Таким образомдо начала первого такта. работы запоминающий конденсатор 15 заряжается от источника 16 опорного напряжения до величины 11, В это время вход операционного усилителя 3 через ре.зистор 4 и ключ 5 подсоединен к входу согласующего блока 6, который имеет большое входное сопротивление и малое выходное, Напряжение смещения операционного усилителя 3 совместно с напряжениями смещения согла. - сующего блока 6 и усилителя 18 интегратора 7 "запоминается" в блоке 19 коррекции дрейфа.В начале первого такта работы (на фиг.З - момент времени ) на выходе счетчика 30 блока 17 (выход 26 блока 17) устанавливается состояние ло-. гической единицы. Этим напряжением устанавливаются в нулевое состояние 1 К-триггеры 33 и 34 блока 1 управления. На инвертирующих выходах 1 К-триггеров 33 и 34 устанавливаются состояния логической единицы, которые переводят выход элемента 36 И-НЕ в состояние логического нуля. Ключи 11 и 2 и вход 27 ключа 5 размыкаются, а блок 19 коррекции дрейфа переключается из режима запоминания в режим коррекции,Напряжением с выхода счетчика 31 блока 7 (выход 26 блока 17) замыкается ключ 5 по входу 28. Во время первого такта работы, длительность которого постоянна и равна (период времени Т, - с на фиг.З), к входу согласующего блока 6 прикладывается выходное напряжение усилителя 3, ко 1237993торое равно сумме напряжения смеще.-.: ния последнего и напряжения на преобразуемом резисторе 1 О.В конце первого такта работы напряжение на выходе интегратора 7 имеет величину 1я см.оу си, ияли1 1 О Интгц -ц -ц -ц )напряжение на конденсаторе 15;напряжение на конденсаторе 14;напряжение смещения согла-.сующего блока 6; 55 где КС - постоянная времени интегратора;15Ця - напряжение на резисторе 1 О;ц- напряжение смещения операционного усилителя 3;ц - напряжение смещения интегсм ингратора 7;ц - напряжение смещения соглаЮ.сусующего блока 6.По окончании первого такта работы (моментна эпюрах фиг,З) на выходе счетчика 31 блока 17 (выход 26 блока 17) устанавливается состояние логического нуля. Этим перепадом напряжения закрывается ключ 5 по входу 27 и устанавливается состояние логической единицы на выходе инвертора 40 блока 17 (выход 24 блока 17). Этим напряжением замыкается ключ 5 по входу 29 и ключ 13. Во время второго такта (период времени С, ) к входу согласующего блока 6 прикладывает ся суммарное напряжение запоминающих конденсаторов 14 и 15, которые включаются последовательно. Так как полярность источника опорного напряжения 16 противоположна полярнос ти напряжения на преобразуемом резисторе 10, то происходит разряд интегрирующего конденсатора 20 интегратора 7 от величины ц, до нуля,Учитывая, что напряжение на выходе интегратора 7 в конце второго такта равно нулю, можно записать:ц ц, - напряжение смещения интегратора 7; 1 Т - длительность второго такта работы устройства. После преобразования (2) имеет вид:(3) При достижении напряжения на выходе интегратора 7 нулевого уровня (момент временина фиг.З) на выходе компаратора 32 появляется отрицательный перепад напряжения, который устанавливает 1 К-триггер 33 в состояние логической единицыНа инвертирующем выходе 1 К-триггера 33 устанавливается состояние логического Когда величина измеряемого сопротивления превышает верхнее значение выбранного диапазона измерения, напряжение на выходе интегратора 7 не достигает нулевого уровня, а на выходе инвертора 40 (выход 24 блока 17 ) сохраняется значение логической еди", ницы. Эта единица присутствует на одном из входов элемента 35 И-НЕ; На второй вход элемента 35 И-НЕ посту. пает импульс с выхода генератора 30 импульсов. На выходе элемента 35 И-НЕ появляется отрицательный перепад напряжения, которые переводит 1 К-триггер 34 в единичное состояние. нуля, которое устанавливает на выходе 25 блока 17 управления состояние логической единицы, а на выходе 24 блока 17 управления - состояние логического нуля. Напряжение с выхода 24 блока 17 управления закрывает ключ 5 по входу 29 и ключ 13, а напряжение с выхода 25 блока 17 управления устанавливает преобразователь в исходное состояние.Во время третьего такта (интервал времени от с до с на фиг,З) преобразователь находится в исходном состоянии.Из (3) видно, что длительность второго такта (фиг.ЗВ, 4 о) пропорциональна ц и не зависит от напряжений смещения операционного усилителя 3, напряжений смещения согласующего блока 6 и усилителя 8 интегратора 7. Так как значение Ц я пропорционально величине преобразуемого резистора 10, то и длительность второго измерительного такта соответствует измеряемому сопротивлению.3 123 Сигнал с инвертирующего выхода триггера 34 устанавливает блок 7 управления в исходное состояние, а сигнал с неинвертирующего выхода используется для индикации перегрузки.Резистор 4 и конденсатор 14 ( фиг.1) образуют фильтр, устраняющий импульсную помеху, возникающую при коммутации ключей.Формула изобретенияПреобразователь сопротивления постоянному току в интервал времени, содержащий источник опорного напряжения, опорный резистор, операционный усилитель, вход которого соединен с первым выводом опорного резистора и с первой входной клеммой преобразователя для подключения преобразуемого резистора, вторая входная клемма соединена с выходом операционного усилителя, входной ключ, согласующий блок, интегратор, в состав которого входят усилитель, блок коррекции дрейфа нуля усилителя, один вход которого соединен с выходом усилителя, выход - с.одним из входов усилителя, второй вход которого является входом. интегратора, а выход - выходом интегратора, управляющий вход блока коррекции дрейфа нуля усилителя соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен с выходом интегратора, первый, второй и третий выходы блока управления соединены соответственнос управляющими входами входногоклюСигнал ПИ НОР 7993 Вча, первый выход блока управления соединен также с управляющим входомпервого ключа, выход которого соединен с одним из входов входного ключа, а вход - с выходом источникаопорного напряжения, второй выход,блока управления соединен также с выходом преобразователя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше 10 ния точности, в него введены дополнительный источник опорного напряжения, второй и третий ключи, первыйи второй запоминающие конденсаторы,дополнительный резистор, причем вы 15 ход дополнительного источника опорного напряжения соединен с вторымвыводом опорного резистора, первыйвывод дополнительного резистора - спервым выводом опорного резистора,20 второй вывод дополнительного резистора - с первым входом входного ключа с выходом второго ключа и с первым выводом первого запоминаюшегоконденсатора, второй вывод которого25 соединен с общей шиной преобразователя и с выходом третьего ключа, входкоторого соединен с входом второгоключа и с первым выводом второгозапоминающего конденсатора, второй30 вывод которого соединен с выходомпервого ключа, управляющие входывторого и третьего ключей соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока управления, выходоперационного усилителя соединен свторым входом входного ключа, выходкоторого через согласующий блок сое -динен с входом интегратора,1237993 Мите акт 4/45 Тираж 728 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений.и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., Подписи аказ 3