Функциональный преобразователь сопротивления в код

( фг:,АВТОР оводниковысследомпературь зовател генера- тенюато В,Б,тели дтека п ну ерг рационапазон обеспеИ) О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ НИЕ ИЗОБ МУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретение может быть использовано, например, с полупрми датчиками влажности и теимеющими экспоненциальную характерстику. Функциональный преобрасопротивления в код содержиттор 1 напряжения, цифровые атры 2,3, генератор 10 тактовых импульсов, формирователь 11 кодов, ш12 данных, компаратор 9 токов, индкатор 14, .резисторы 5,7,8, опеныйусилитель 6, регистр 13.Диизмерения расширяется за счетчения постоянства рассеиваемой мощности на измеряемом резисторе 4.1 з.п. ф-лы, 3 ил, 1383225Изобретение относится. к измерительной технике, к измерению электрических и магнитных величин, в частности к преобразованию выходного пара 5метра датчиков сопротивления в код,и может применяться, например, с полупроводниковыми датчиками влажностии температуры, имеющими зкспоненциальную характеристику. 1 ОЦелью изобретения является расширение диапазона измерения путем обеспечения постоянства рассеиваемой мощности на измеряемом резисторе, атакже расширение функциональных воэ можностей.На фиг,1 приведена блок-схема функционального преобразователя сопротивления в код; на фиг.2 - примерреализации управляемого аттенюатора; 20на фиг.3 - пример реализации формирователя кодов.Преобразователь содержит генератор 1 напряжения, управляемые идентичные аттенюаторы. 2 и 3, например, 25 с логарифмической передаточной характеристикой, аналоговый преобразователь сопротивление - напряжение, состоящий из измеряемого резистора (датчика) 4, образцового резистора 5 и 30 операционного усилителя 6, резисторы 7 и 8, компаратор 9 токов, генератор 10 тактовых импульсов, формирователь 11 кодов, шину 12 данных, регистр 13 и цифровой индикатор 14, причем выход генератора 1 соединен с первым выводом резистора 7 и аналоговым входом аттенюатора 2, выход которого соединен с первым выводом измеряемого резистора 4, второй вывод которого 40 соединен с инвертирующим входом усилителя 6 и первым выводом резистора 5, второй вывод которого соединен с выходом усилителя 6 и аналоговым входом аттенюатора 3, выход которого 45 соединен с первым выводом резистора 8, второй вывод которого соединен с вторым выводом резистора 7 и входом компаратора 9, выход которого соединен с П-входом формирователя 11, первый выход которого образует шину 12 данных, второй выход соединен с С- входом регистра 13, информационные входы которого соединены с шиной 12 данных, а выход - с входом индикатора 14, третий выход формирователя соединен с его К-входом, а его С-вход соединен с выходом генератора 10, управляющие входы аттенюатора 2 и 3 соединены с шиной 12 данных, неинвертирующий вход усилителя 6 соединен с землей. Аттенюаторы 2 и 3 могутбыть реализованы по схеме на фиг.2 исостоят каждый иэ операционных усилителей 15 - 17, трех пар ключей 18 20, трех инверторов 21 - 23 и шести резисторных делителей, состоящих иэ резисторов 24 - 35, причем управляющие входы первых ключей в парах 18 - 20 ключей и входы инверторов 21 - 23 являются управляющими входами управляемого аттенюатора, выходы инверторов 21 - 23 соединены соответственно с управляющими входами вторых ключей в парах 18 - 20, выходы первых ключей пар 18, 19 и 20 соединены соответственно с первыми выводами резисторов 25, 29 и 33, вторые выводы которых соединены с первыми выводамирезисторов 24, 28 и 32 и неинвертирующими входами усилителей 15, 16 и 11 соответственно, выходы вторых ключей пар 18, 19 и 20 соединены с первыми выводами резисторов 26, 3 1 и 35 соответственно, вторые выводы которых соединены с инвертирующими входами усилителей 15, 16 и 17 и первыми выводами резисторов 27, 30 и 34 соответственно, вторые выводы которых соединены с выходами усилителей 15, 16 и 17 соответственно, второй вывод резистора 24 является аналоговым входом управляемого аттенюатора, вторые выводы резисторов 28 и 32 соеди- нены с выходами усилителей 15 и 16соответственно, а выход усилителя 17 является выходом управляемого аттенюатора, аналоговые входы пар 18 - 20 ключей соединены с землейФормирователь 11 кодов может быть выполнен согласно фиг.3 и содержать два счетчика 36 и 37 и В-триггер 38, причем С-входы счетчиков 36 и 37 объединены и образуют С-вход формирователя 11, вход Р 0-триггера является 0-входом Формирователя 11, С- входтриггера 38 соединен с первым выходом счетчика 36, остальные выходы которого являются первым выходом формирователя 11, прямой выход триггера 38 - вторым выходом формирователя 11, инвертный выход триггера 38 соединен с 7-входом счетчика 36, К-вход которого соединен с К-входом триггера 38 и первым выходом счетчика 37, второй выход которого являетсятретьим выходом формирователя 11 исоединен с К-входом счетчика 37, являющегося К-входом формирователя 11,7-вход счетчика 37 соединен с землей.Устройство работает следующим об 5разом,В некоторый момент времени наК-входе формирователя 10 кодов появляется сигнал, и на шине данных устанавливается нулевое значение кода.Коэффициент передачи аттенюаторов 2и 3 устанавливается минимальным. Этосостояние устройства примем за начальное. При любом значении измеряемого резистора 4 (в пределах диапазо на измерения) компаратор 9 фиксируетсостояние, когда ток через резистор7 превышает ток через резистор 8 иустанавливает на Р-входе Формирователя 11 кодов единичное значение сигнала, Тактовые импульсы от генератора 10 поступают на С-вход Формирователя 11 и на шине данных появляетсяпоследовательно возрастающее. значение кода, а коэффициент передачи атгенюаторов 2 и 3 увеличивается. Вмомент, когда ток через резистор 8окажется равным по абсолютйому значению току через резистор 7, т.е. схемауравновесится, на П-входе формироаателя 11 установится нулевое значениесигнала, формирователь выработает импульс записи, поступающий на С-входрегистра 13; состояние шины данныхфиксируется в регистре 13 и отображается индикатором 14 как результат измерения, после чего формирователькода устанавливается в исходное состояние и процесс измерения циклическиповторяется. 40Наличие двух одинаковых аттенюаторов обеспечивает постоянную мощность.на измеряемом резисторе. Это можно.показать следующим образом (для преобразователя с логарифмической характеристикой) .Напряжение на выходе аттенюатора2 можно записать какП,=П, 10- (1)где П, - напряжение генератора 1;м - значение кода на управляющемвходе аттенюатора.Напряжение на выходе преобразователя 6 запишется так5Напряжение на выходе второго аттенюатора 3 запишется так 10 -тм (2)ВлИэ условия уравновешивания преобразователя следует, чть сумма токов через резисторы 7 и 8 равна нулю,Ъ 1 з что позволяет записать 1,= в ; 1 = - и после подстановки вместо выражения (2) имеемК ---- 10К 5 К 1 -1 м(3)Квгде 1 , 1 - токи через резисторы7 и 8;К, К,К.К - резисторы 4, 5, 7, 8.Из выражений (1) и (3) можно найти выражение для мощности на измеряемом резисторе 4 в видейРП К 6(4)5В выражение (4) не входит значениерезистора 4, т,е, мощность не зависит от его величины,При реализации предлагаемого устройства могут быть использованы аттенюаторы по схеме на фиг.2. Коэффициент передачи каждого звена аттенюатора может принимать одно иэ двухзначений в зависимости от состояниясоответствующего ключа. Эти значениявыбраны исходя из логарифмическойхарактеристики устройства, т.е, ослабление можно выразить в децибелах,например, по шкале -20, -10, -5 ит.д. дБ. Значение ослабления всегоаттенюатора равно сумме значенийослабления по каждому звену и определяется кодом на входах а - е, Операционные усилители выбираются так,чтобы не возникали заметные фазовыесдвиги на рабочей частоте, выбраннойравной 1000 Гц.Пример реализации Формирователя11 кодов приведен на фиг,З,Работу схемы удобно рассматриватьс момента, когда счетчики 36 и 37обнулены и Э-триггер сброшен. В этотмомент на информационный вход 0-триг 1гера 38 поступает единичный сигнал,а на вход запрета счетчика 36 - нулевой.Оба счетчика заполняются импульсами тактовой частоты, а на выходаха - е счетчика 36, образующих шинуданных, последовательно Формируютсявозрастающие значения кода. Процесс продолжается до перехода сигнала на информационном входе Р-триггера из единичного в нулевое значение. Этот5 переход фиксируется в П-триггере 38. В этот момент работа счетчика 36 запрещается единичным сигналом на Ч-входе, а на выходеП-триггера 38 появляется .единичный сигнал, используемый как строб записи информации в регистр хранения индикатора. Счетчик 37 продолжает заполняться и вырабатывает вначале сигнал для обнуления счетчика 36 и сброса триггера 38, а затем счетчик 37 обнуляется и сам.В этот момент сигнал с К-входов элементов 36 и 38 снимается и цикл работы формирователя кодов повторяется.20 Формула из обре те ния 1. Функциональный преобразователь сопротивления в код, содержащий гене-. ратор напряжения, выход которого сое динен с аналоговым входом первого цифрового аттенюатора, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с С-входом формирователя кодов, первые информационные выходы которого 30 соединены с шиной данных, соединенной с управляющими входами первого аттенюатора, компаратор токов, индикатор и измеряемый резистор, о т л и ч а ю щ и й с я тем что с целью расши 1 У35 рения диапазона измерения путем обеспечения постоянной мощности на измеряемом резисторе, в него дополнительно введены второй цифровой аттенюаФ тор, три резистора, опеРационный уси О литель и регистр, причем выход первого цифрового аттенюатора соединен с первым выводом измеряемого резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом первого РезистоРа и инвертирующим входом операционного усио лителя, неинвертирующий вход которого соединен с землей, а выход - с вторым вылодом первого резистора и аналоговым входом второго цифрового аттенюатора, управляющие входы которого соединены с шиной данных, первый вывод второго резистора соединен с выходом генератора напряжения, а второй вывод - с входом компаратора токов и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединенс выходом второго цифрового аттенюатора, выход компаратора тока соединен с К-входом формирователя кодов,второй выход которого соединен сС-входом регистра, информационныевходы которого соединены с шиной данных, а выход - с входом индикатора,третий выход формирователя кодов соединен с его К-входом. 2. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, аттенюаторы выполнены в виде цепочки операционных усилителей, каждый из которых снабжен четырьмя резисторами, парой ключей и инверто ром, причем для каждого операционного усилителя первый вывод первого резистора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом первого ключа в паре ключей, аналоговые входы которых соединены с землей, первые выводы третьего и четвертого резисторов соединены с инвертирующим входом операционного усилителя, второй вывод третьего резистора соединен с выходом второго ключа в паре ключей, управляющий вход которого соединен с выходом инвертора, второй вывод четвертого резистора соединен с выходом операционного усилителя, второй вывод первого резистора первого операционного усилителя является аналоговым входом цифрового аттенюатора, вторые входы остальных первых резисторов соединены с выходами предыдущих операционных усилителей, а выхбд последнего операционного усилителя является выходом цифрового аттенюатора, управляющими входами которого являются управляющие входы первых в парах ключей и входы инверторов.