Преобразователь изменения сопротивления в выходной сигнал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ию 80 01 В 7/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(21) (22) (46) (71) ки А 4333700/2504.09.8715.1189. БИнститут теУССРВ.В.Шейко,о ове и ическои тепло ител ен7 инве анали 3 ога ит к н и пул ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЙМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР Р 678271, кл, С 01 В 7/16, 1977.Авторское свидетельство СССР У 1265465, кл. С 01,В 7/16, 1985. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ . (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования в цифровойкод сигналов тензо- и терморезисторов, а также других датчиков, со-. противление которых изменяется под действием входного измеряемого физического параметра. Цель изобретения повышение точности за счет ограничения саморазогрева рабочего и компенсационного резисторов проходящим через них током и устранения влияния 2ыходной сигнал переходных проов в ключах. Это достигается ввеем КЯ- и трех счетных триггеров 21, 22 и 23, цепи из последовано соединенных диода 24 и конатора 25, шести элементов И 26, 28, 29, 30 и 3 1, элемента И-НЕ 32, ртора ЗЗ, элемента ИЛИ 34, элеа 35 задержки с двумя выходами, назначенными для формированияразных временных интервалов, двух оговых запоминающих устройств 36сумматора 38 и аналого-цифропреобраэователя 39, а также выением ключей 3, 4, 5 и 6 электыми, вследствие чего иэ сигнала ыходе первого операционного усиля 8 вырезаются и запоминаются тки лишь в те интервалы времени, рыене включают в себя переход- процессы на ключах 3, 4, 5 и 6, лысая скважность питающих рабочий омпенсационный резисторы 1 и 2 имьсов переменной полярности снижареднюю рассеиваемую на этих реорах мощность. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразбвания в цифровой код сигналов тензо- и термо 5резисторов, а также других датчиков,сопротивления которых изменяются поддействием входного измеряемого физического параметра.Цель изобретения - повышение точности путем ограничения саморазогрева рабочего и компенсационного резисторов проходящим через них током и устранения влияния на выходной сигнал переходных процессов в ключах.На фиг.1 представлена схема преобразователя; на фиг.2 - .временная диаграмма работы его блоков.Преобразователь изменения сопротивления в выходной сигнал содерьит 20 рабочий и компенсационный резисторы 1 и 2 с питающими и информационными выводами, на обоих концах, четыре ключа З-б каждый иэ которых имеет ,основной и управляющий входы и вы ход, источник 7 стабилизированного тока с двумя шинами, четыре опера. - ционных усилителя 8-11 цепочку из восьми прецизионных резисторов 12-19, один КЯ и три счетных триггера 20-23, цепь из последовательно соединенных диода 24 и конденсатора 25, шесть элементов И 26-3 1, один элемент И-НЕ 32, один инвертор 33, один элемент ИЛИ 34, один элемент 35 задержки с35 двумя выходами, предназначенными для формирования двух разных временных интервалов,- два аналоговых запоминающих устройства Зб и 37, один сумматор 38 и один аналого-цифровой пре 40 образователь 39. Ключи 3-6 выполнены электронными. Первые питающие выводы рабочего и компенсационного резисторов 1 и 2 соединены между собой. Одна из шин источника 7 стабилизированного тока соединена с основными входами первого и второго ключей 3 и 4, а другая - с основными входами третьего и четвертого ключей 5 и 6, Выходы первого и третьего ключей 3 и 5 соединены с вторым питающим выводом рабочего резистора 1, а выходы второго и четвертого ключей 4 и б с вторым питающим выводом компенсационного резистора 2. Первые входы55 операционных усилителей 8-11 соединены соответственно с информационными выводами рабочего и компенсационного резисторов 1 и 2, Начало и конец цепи из прецизионных резисторов 1219 соединены соответственно с выходомпервого усилителя 8 и общей шинойпреобразователя, а общие точки каждых двух последующих прецизионныхрезисторов соединены соответственнонечетные - со вторым входом соответствующего уснлителя, а четные - с выходом следующего за ним усилителя.Выход КБ-триггера 20 соединен с первыми входами элемента И-НЕ 32 и первого элемента И 26 и свободным выводом диода 24. Общая точка диода 24и конденсатора 25 соединена с другимвходом элемента И-НЕ 32. Выход элемента И-НЕ 32 соединен с другим входом первого элемента И 26. Выход первого элемента И 26 соединен со счетным входом первого счетного триггера21 и входом инвертора 33, выход которого соединен со счетным входом второго счетного триггера 22, выходомсоединенного с входом элемента 35задержки и первыми входами элементовИ 2-29. Первый выход элемента 35задержки соединен с установочнымвходом второго счетного триггера 22,а второй - с установочными входамиКБ-триггера 20 и первого счетноготриггера 21. Выход первого счетноготриггера 21 соединен со счетным входом третьего счетного триггера 23 ипервыми входами элемента ИЛИ 34 иэлементов И 30 и 31. Прямой выходтретьего счетного триггера 23 соединен с вторыми входами элементов И 28и 31, а его инверсный выход - с вторыми входами и элементов И 27 и 30,Информационные входы запоминающихустройств 36 и 37 соединены с выходом первого усилителя 8, управляющиевходы - с выходами элементов И 27и 28, а выходы - с входами сумматора 38. Выход элемента И 31 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 34и управляющим входом первого ключа3. Выход элемента ИЛИ 34 - связан суправляющим входом четвертогоключа 6. Выход пятого элемента И 30соединен с вторым входом элемента И29 и управляющими входами ключей 4и 5. Информационный и управляющий вывходы аналого-цифрового преобразователя 39 соединены соответственно свыходами сумматора 38 и четвертогоэлемента И 29, а свободный вывод конденсатора 25 соединен с общей шинойпреобразователя.Преобразователь изменения сопротивления в выходной сигнал работает следующим образом.В момент включения питания вырабатывается сигнал Сброс", устанавливающий триггеры 20-23 в нулевое состояние. Затем на внешний управляющий вход подаются короткие управляющие импульсы О (фиг.2) . По каждому управляющему импульсу формируются импульсы ф 1 и Ф 2 (фиг.2) . До момента воздействия входного управляющего импульса выход триггера 21 (шина Ф 1 на фйг. 1) и выход триггера 22 (шина Ф 2 на фиг.1) находятся в состоянии "0". По переднему Фронту (фиг. 2) управляющего импульса срабатывает КБ-триггер 20, а счетный триггер 21 устанавливается в "1", Так формиру ется передний фройт импульса Ф 1. При этом формирователь короткого импульса, собранный на элементах 32 и 26 с подключенной к входам И-НЕ 32 це-, почки из диода 24 и конденсатора 25 25 Формирует на выходе элемента И 26 импульс требуемой длительности, которая регулируется с помощью подбора величины емкости конденсатора 25. Эта длительность обеспечивает .задерж О ку в формировании переднегофронта импульса Ф 2,относительно переднего фронта импульса Ф 1 и определяется длительностью переходных Процессов в нагрузке источника 7 стабилизированного тока - на резисторах 1 и 2. По переходу в "0" сигнала на выходе. элемента И 26 триггер 22 устанавли- вается в 1, чем определяется передний фронт импульса Ф 2. Длитель ность импульса ф 2 устанаютивается с помощью элемента 35 задержки и определяется временем, необходимым для запоминания полезного сигнала аналоговыми запоминающими устРой ствами 36 и 37. По истечении требуе" мого времени задержки первый выход элемента 35 задержки устанавливается в "0", соответственно сбрасывается триггер 22, формируя задний фронт импульса Ф 2. С некоторой задержкой устанавливается состояние "0" и на втором выходе элемента 35 задержки, чем сбрасываются триггеры 20 и 21, С помощью счетного триггера 23 и комбинационной логики, собранной на элементах 27-31 и 34 осуществляется управление аналоговыми ключами 3-6 запоминающими устрой- . 1522024ствами 36 и 37 и аналого-цифровымпреобразователем 39 (фиг. 2) . В паузе сигналов Ф 1 ключи 4 и 5 закрыты,т.е. питающий ток по резисторам 1 и 2не проходит. Скважностьопределяетлся отношением - где с - длительТность фазового импульса Ф 1, а Т - период следования управляющих импульсов, причем О.Т.По переднему фронту импульса Ф 1счетный триггер 23 устанавливается всостояние " 1", открывается ключ 3,а по переднему фронту управляющегосигнала - ключ 6, При этом перваяшина источника 7 стабилизированноготока подключается к рабочемурезистору 1, а вторая шина через ключ 6остается подключенной к компенсационному резистору 2. В таком положении подключена указанная нагрузка кисточнику тока на временном интервале импульса Ф 1. По сигналу записи,формирующемуся на выходе элементаИ 28, аналоговый сигнал с выхода усилителя 8 заносится в аналоговое запоминающее устройство 28 и запоминается в нем. Длительность сигнала записи соответствует длительности фазового импульса Ф 2. На временноминтервале Ф 2 аналоговый сигнал Уна выходе усилителя .8 соответствуетзначению О их = 2 цел(Кр -К ) фгде Й , и К - сопротивления резисутторов 1 и 2.По окончании импульса Ф 1 ключ 3закрывается, т.е. нагрузка отключается от источника 7 стабилизированного тока.Через временной интервал Т на управляющий вход преобразователя поступает следующий управляющий импульс.С этого .момента начинается второйтакт работы преобразователя. При этомключ 6 закрывается, а ключи 4 и 5 поуправляющему сигналу, формирующемусяв течение длительности импульса Ф 1 навыходе элемента И 30, открываются ипереключают по сравнению с первымтактом направление тока в нагрузке,На временном интервале импульса Ф 2,аналоговый сигнал значения 21 В, --В запоминается аналоговым запоминающим устройством 27, По окончанииимпульса Ф 2 на выходе сумматора 38формируется аналоговый сигнал уровня41 амт(К 1 К.). В этот момент на выходе элемента И 29 формируется сиг 1522024нал запуска аналого-цифрового преобразователя 39, с помощью которого аналоговый сигнал 41,Ф,-К ) преобразуется в код, соответствующий информации о величине текущего значения соответствующего физического параметра, например температуры или де- формации.Преобразователь позволяет при ми 10 нимальных аппаратурных затратах и низкой себестоимости комплектующих элементов практически исключить погрешности резистивных датчиков, обусловленные током разогрева резистора) н воздействием переходных процессов в результате переключения направления питающего тока.формула изобретения20Преобразователь изменения сопротивления в выходной сигнал, .содержащий рабочий и компенсационный резисторы с питающими и информационными выводами на обоих концах, первые питающие выводы рабочего и компенсационного резисторов соединены между собой, четыре ключа, каждый из которыхимеет основной и управляющий входы и выход, выходы первого и третьего ключей соединены с вторым питающим выводом рабочего резистора, а выходы второго и четвертого ключей - с вторым питающим выводом компенсационного резистора, источник стабилизированного тока с двумя шинами, одна из которых соединена с основными входами первого и второго ключей, а другая - с основными входами третьего и четвертого ключей, четыре операционных усилителя,первые входы которых соединены соответственно с информационными выводами рабочего и компенсационного резисторов, цепочку из восьми преци зионных резисторов, начало и конец которой соединены соответственно с выходом первого усилителя и общей шиной преобразователя, а общие точки каждых двух последующих прецизионных резисторов соединены соответственно нечетные - с вторым входом соответствующего усилителя, а четные .с выходом следующего за ним усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет ограничения саморазогрева рабочего и компенсационного резисторов проходящим через них током и устранения влияния на выходной сигнал переходных процессов в ключах,. он снабжен КБ-триггером и тремя счетными триггерами, цепью из последовательно соединенных диода и конденсатора, шестью элементами И, элементом И-НЕ, инвертором, элементом ИЛИ, элементом задержки с двумя выходами, предназначенными для формирования двух разных временных интервалов, двумя аналоговыми запоминающими устройствами, сумматором и аналого-цифровым преобразователем,ключи выполнены электронными, выход ЕБ-триггера соединен с первыми входами элемента И-НЕ и первого элемента И и свободным выводом диода, общая точка диода и конденсатора соединена с другим входом элемента И-НЕ, выход элемента И-НЕ соединен с другим входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетного триггера и с входом инвертора, выход инвертора соединен со счетным входом второго счетного триггера, выход которого соединен с входом элемента задержки и с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, первый выход элемента задержки соединен с установочным входом второго счетного триггера, а второй - с установочными входами ВБ-триггера и первого счетного триггера, выход.первого счетного триггера соединен со счетным входом третьего счетного триггера и с первыми входами элемента ИЛИ и пятого и шестого элементов И, прямой выход третьего счетного триггера соединен с вторыми входами третьего и шестого элементов И, а его инверсный выход - с вторыми входами второго и пятого элементов И, информационные входы запоминающих устройств соединены с выходом первого усилителя, управляющие входы - соответственно с выходами второго и третьего элементов И, а выходы - с входами сумматора, выход шестого элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ и с управляющим входом первого ключа, выход элемента ИЛИ - с управляющим входом четвертого ключа,выход пятого элемента И соединен с вторым входом четвеРтого элемента И и управляющими входами второго и третьего ключей, информационный и управляющий входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответст1522024 10 венно с выходами сумматора и четвертого злемента И, а свободный вывод1 Иупр Составитель Н.Тимошенколинская Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар едактор Л.П Подписи Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Заказ 6948/37 ВНИИПИ Государс Тирах 683 нного комитета по изо 3035, Москва, Ж, Р конденсатора соединен с общей шинойпреобразователя,ретениям и открытиям при ГКНТ СССРущская наб., д. 4/5