Преобразователь сопротивление-напряжение с автоматическим выбором диапазона преобразования

(51) 4 С 01 В 27/ 5 08 Й КОМИТЕТИ ОТНРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕНПО ИЗОБРЕТЕНПРИ ГННТ СССР фМ 36393 ,;Ы сА, 4, УИ - 1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ко ого фи к тво СС 1973альнь ения кри зоне 4-30 78, У 7, иа 3,1(71) Специальное конструктехнологическое бюро Донеко-технического института(56) Авторское свидетельсФ 465401, кл. С 01 К 7/18Циделко В,Д. и др. Уницифровой прибор для измергенных температур в диапаИзмерительная техника, 19с. 59-61.(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано в измерителях с резистивными датчиками. Цель изобретенияповышение точности измерений в больыом диапазоне изменения сопротивлений.Преобразователь содержит датчик 1,генераторы 2. 1-2, и тока, комю татор 3,усилитель 4, автомат 5 выбора пределаизмерений, распределитель 6 импульсов. Введение в устройство распределителя б импульсов позволило оптимизировать время прохождения тока через каж"дый датчик так, что в датчике успевают закончиться переходные процессы,вызванные переключением, а выделяемая ом тепловая энергия из-за и хождения измерительного тока не успевает суцественно разогреть датчик и исказить результат измерения. 4 иИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерителях с резистивными датчиками,Бель изобретения - повышение точностипреобразования при большом диа-.пазоне изменения сопротивления датчика.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие егоработу; на фиг. 3 - структура распределителя импульсов; на фиг. 4 - временные диаграммы. 15Устройство содержит датчик 1, генераторы 2.1-2,п тока, коммутатор 3,усилитель 4, автомат 5 выбора пределаизмерений, распределитель 6 импульсов.Выходы генераторов 2.2-2,п токасоединены с аналоговыми входами коммутатора 3, выход которого соединен спервым выводом датчика 1 и входом усилителя 4, выход которого соединен с аналоговым входом автомата 5, 25опорный вход которого соединен с входами генераторов 2,1-2.п и клеммойопорного напряжения. Управляющие выходы распределителя 6 соединены с управляющими входами автомата 5, управляющие выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора 3,Коммутатор 3 содержит диоды 7.17.п и ключи 8.1-8,п, причеи анодыдиодов 7 соединены через ключи 8 с общей шиной .и являются аналоговыми входами коммутатора, а катоды диодов 7соединены между собой и являются выходом коммутатора.Автомат 5 содержит компаратор 9,логические элементы И-НЕ 10.1-10,п,40триггеры 11.1-11,пи дешифратор 12.номера диапазона, выходы которого являются указателями номера выбранногодиапазона измерений, входы дешифрато-.:ра соединены с выходами триггеров 1145и являются управляющими выходами автомата,5.Кроме этого, прямой выход каждогоп-го,триггера 11 соединен с первымвходом и+1-го элемента И-НЕ 10, авход Я каждого и-го триггера 11 соединен с выходом и-го элементаИ-НЕ 1 О.Вторые входы элементов И-НЕ 10соединены между собой н с выходомкомпаратора 9, входы которого являются аналоговым и опорным входами автомата 5, третьи входы элементов И-НЕ 10 являются управляющими входами автомата 5, входы К триггеров 11 соединены между собой и являются управляющим входом автомата 5.Количество диапазонов измеренийвыбирается исходя из типа используемого резистивного датчика 1. Напри-мер при реализации предлагаемогоустройства целесообразно выбрать 4диапазона измерения сопротивления:первый диапазон в пределах 10000010000 Ом, второй 10000-1000 Ом,третий - 1000-100 Ом и четвертый100-10 Ом. Величины токов генераторов стабильного тока выбирают сле-.дующими: 0,05 мА; 0,45 мА; 4,5 мАи 45 мА,Время прохождения тока от каждого генератора стабильного тока черезрезистнвный датчик 1 выбирается исходя нз условия окончания переходныхпроцессов н допустимой мощности рассеивания для данного типа датчикаи может составлять, например, 200 мкс,20 мкс, 2 мкс и 0,2 икс соответственно для генераторов 2.12.п.Период следования тактовых импульсов, запускающих распределитель 6,выбирается таким образом, чтобы среднее значение мощности за период, рассеиваемое на резистивном датчике 1,не превышала допустимой мощности рассеивания для данного типа датчика,Распределитель 6, запускаемыйтактовыми импульсами, может быть реализован различными сиособамн. Нафиг. 3 приведен пример выполненияраспределителя 6, а на фиг. 4 в временные диаграммы, поясняющие его работу. Распределитель 6 в данном случае построен на одном К"триггере 13и восьми одновибраторах 14-21. Приэтом выход Я каждого предыдущего одновибратора соединен с входом А каждого последующего. Выход Ц одновибратора 21 соединен с К входом триггера 13, а выход Я этого триггера, являющийся выходом 1 распределителя,соединен с входом В одновибратора 14.Запускается распределитель тактовыми импульсами фиг, 4-а, поступающимина вход Б триггера 13.С целью упрощения начертания схемы КС-цепочка показана только на одновибраторе 14,Одновибраторы 14,16,18 и 20 служатдля формирования вреиенных интервалов,задающих режим работы устройства со5152211ответственно в первом, втором, третьем и четвертом диапазонах измерений(фиг. 4-з) и импульсов сброса (фиг.4-к), поступающих с пятого выхода распределителя 6 на автомат 5,Триггер 13 формирует управляющийимпульс (фиг, 4-6), поступающий с.первого выхода распределителя 6 навход ключа 8,1 коммутатора. 3. Устройство работает следуюЩим образом.В исходном состоянии сигналы на выходе распределителя 6, работящего в ждущем режиме, отсутствуют. Ключи 8.18.п, количество которых опре деляется числом диапазонов измерения, открыты и через них проходят токи от генераторов 2.1-2,п. При этом через датчик 1 ток не протекает, и напряжение на входе .усилителя 4 отсутствует (равно 0) При поступлении тактового импульса (фиг. 2-а) на вход распределителя 6 с первого выхода этого распределителя на управляющий вход ключа 8.1 поступает положительный сигнал (фиг. 2-6), этот ключ закрывается и тогда ток генератора 2.1 через соответствующий разделительный диод 7.1 протекает через датччк 1, Наличие падения напряжения на датчике, приложенного к катодам разделительных диодов, обеспечивает запии рание разделительных диодов 7,2-7,п, . что препятствует попаданию тока ге- . нераторов 222.п н цепь датчика. При этом падение напряжения, снимаемое с датчика 1, усиливается усилителем 4 и поступает на первый вход компаратора 9, на второй вход которого подается .опорное напряжение П , Если величины сопротивления датчика 1 будут находиться в пределах первого диапазона измерений, т,е, 100000-10000 Ом, то напряжение на входе компаратора (фиг. 2-к) превышает 0 и компаратор 9 переключается в состояние "0", и логический "0 с его выхода поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 10.1 и на вторые входы логичес 55 ких элементов И-НЕ 1.0,210,п, й также на стробирующий вход дешифра- . тора 12. 8 6На выходах всех логических элементов И-НЕ независимо от состояния сигналов на остальных их входах появляется сигнал "1". При этом все КЗ-триггеры 1.111,пнаходятся в состоя-.нии "О", в которое они были установлены предварительно импульсомсброса (фиг. 2-е), поступившим на Квходы триггеров 1 1. 1 11.пс пятого выхода распределителя 6 импуль"сов. На первом выходе дешифратора 12появляется "1", свидетельствующая овыборе устройством 1 диапазона измерений,При появлении на втором выходераспределителя 6 импульса (фиг.2-в)последний поступает на второй входлогического элемента И-НЕ 10.1, который остается в прежнем состоянии.Переключение на второй и последующий диапазоны измерения не происходит, так как все логические элементыИ-НЕ заперты сигналом "0" с компаратора 9,При этом амплитуда импульса тока,проходящего через резистивный датчик 1, определяется величиной тока,вырабатываемого генератором 2.1, адлительность импульса тока определяется длительностью импульса, поступающего с первого выхода распределителя 6 (фиг. 2-6) .Если величина сопротивления датчика 1 находится в пределах другогодиапазона, например, в пределах четвертого диапазона, соответствующегосопротивлениям 100-10 Ом, то при поступлении импульса (фиг. 2-6) с первого выхода распределителя 6 импульсовна управляющий вход ключа 8. 1 последний закрывается и падение напряженияна датчике 1 от тока, вырабатываемо.фго генератором 2.1, усиленное усилителем 4 и подаваемое на первый нхадкомпаратора 9 оказывается.ниже опорного напряжения Ь , поданного наего второй вход, в результате чегокомпаратор 9 остается н состоянии 111 ИСигнал "1" поступает на первый нходлогического элемента И-НЕ 10.1 антомата 5 и вторые входы логических элементов И-НЕ 10.2 и 10.п. Аналогично изложенному к датчику 1 подключаются токи генераторов 2,2 и 2.3 под управлением импульсов с .второго и третьего выходов распредели теля 6.1522118 г д е К Перед поступлением импульса с четвертого выхода распределителя б к датчику таким образом будут подключены токи генераторов 2.1, 2.2 и 2,3,При поступлении импульса с четвертого выхода (фиг.2-д) распределителя 6 импульсов на третий вход логического элемента 10.п"0" подается на Я вход триггера 11,п, который перехо10 дит в состояние 1. и закрывает ключ 8,п (фиг, 2-и). Через датчик начинает протекать суммарный ток от генераторов стабильного тока 2.1, 2,2, 2,3 и 2,п, При этом напряжение, поступающее с выхода измерительного усилителя 14 (фиг, 2-л) на второй вход компаратора 6, превышает опорное напряжение Ц поступающее на его первый вход, Компаратор переходит в состояние "0", элементы 10.1,10,2 и 10,пзакрываются и "0" поступает на стробирующий вход дешифратора 12. На четвертом выходе дешифратора появляется "1", свидетельствующая о выборе устройством 1 Ч диапазона измерений.При поступлении импульса сброса . (фиг, 2-е) на К входы триггеров 11,1, 11,2 и 11.ппоследние переходят в исходное состояние "О", ключи 8.1- Я,п открываются, ток через датчик 1 перестает протекать и устройство подготавливается к следующему циклу выбора диапазонов измерений. Формула изобретенияПреобразователь сопротивлениенапряжение с автоматическим выборомдиапазона преобразования, содержащийкоммутатор, генераторы тока, датчик,усилитель, автомат выбора пределовизмерений, причем выходы генераторовтока соединены с аналоговыми входамикоммутатора, выход которого соединенс первым выводом датчика и с входомусилителя, второй вывод датчика соединен с общей шиной, управляющие входыкоммутатора соединены с выходами автомата выбора пределов, о т л и ч а ю"щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразованияпри большом диапазоне изменениясопротивления датчика в него введен распределитель импульсов, управляющие выходы которого соединены суправляющими входами автомата выборапределов измерений, аналоговый входкоторого соединен с выходом усилителя, а опорный вход соединен с входами генераторов тока и клеммой опорного напряжения, тактовый вход распределителя импульсов соединен с клеммойтактовых импульсов.,1522118 Составитель О,БогдановичТехред М,дидык Корректор Т.Колб Редактор Н,Горват Заказ 6955/42 Тираж 714 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101