SU1366970A2 - Resistance-to-pulse frequency converter - Google Patents

Description

(61) 1327011 . (21) 4031316/24-21 (22) 12.03.86 (46) 15.01.88. Бюл. № 2 (75) Л.И.Макеева(61) 1327011. (21) 4031316 / 24-21 (22) 03.12.86 (46) 01.15.88. Bul № 2 (75) L.I.Makeeva

(53)621.317 ЛЗ (088.8)(53) 621.317 LZ (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1327011, кл. G О R 27/02, 25.06.84.(56) USSR Author's Certificate No. 1327011, cl. G O R 27/02, 06/25/84.

(54)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЧАСТОТУ ИМПУЛЬСОВ(54) RESISTANCE CONVERTER IN THE FREQUENCY OF PULSES

(57)Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  сопротивлени  резисторных датчиков. Цель изобретени  - повьшение точности преобразовани . Устройство содержит стабилизатор 1 тока, эталонные резисторы 2 и 4, измерительный резистор 3, переключатели 9 - 12, интегратор I3, блок 14 сравнени  и дифференциальный усилитель 15. Соединение интегратора 13 с дифференциальным усилителем 15 позвол ет скомпенсировать вли ние напр жени  смещени  дифференциального усилител  15. 2 ил.(57) The invention relates to information technology and can be used to measure the resistance of resistor sensors. The purpose of the invention is to increase the conversion accuracy. The device contains a current stabilizer 1, reference resistors 2 and 4, a measuring resistor 3, switches 9-12, an integrator I3, a comparison unit 14 and a differential amplifier 15. The connection of an integrator 13 with a differential amplifier 15 compensates for the effect of the bias voltage of a differential amplifier 15 2 il.

(Л(L

fH ВтжаЗfH WtjZ

СлЭSLE

05 О505 O5

со with

мm

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  непосредственного или дистанционного измерени  сопротивлени  резисторных датчиков (например, терморезисторов), особенно в услови х ограничени  допустимой мод(ности рассе ни  в датчике.The invention relates to information technology and can be used to directly or remotely measure the resistance of resistor sensors (for example, thermistors), especially in conditions of limiting the permissible mode (scattering in the sensor.

Цель изобретени  - повьшение точ- кости преобразовани - путем компенсации вли ни  напр жени  смещени  дифференциального усилител .The purpose of the invention is to increase the conversion accuracy by compensating for the effect of the bias voltage of the differential amplifier.

На фиг.1 представлена блок-схема преобразовател  сопротивлени  в час- тоту импульсов; на фиг.2 - временна  диаграмма его работы (кривые 1,2- соответственно U Qi(t) без учета и с учетом Ij, дифференциального усилител  15).Figure 1 shows a block diagram of a impedance-frequency converter; figure 2 - the timing diagram of his work (curves 1,2 -, respectively, U Qi (t) without and with regard to Ij, the differential amplifier 15).

Преобразователь сопротивлени  в частоту импульсов (фиг.1) содержит стабилизатор I, тока, эталонный резистор 2, измерительный резистор 3, эталонный резистор 4, соединительные провода 5-8, переключатели 9-12, интегратор 13, блок 14 сравнени , диф- ференциальньш усилитель 15, причем один вход переключател  9 соединен с первыми вьшодами стабилизатора 1 и резистора 2, другой его вход - с вторым вьшодом стабилизатора 1 и первым выводом резистора 4, один вход перек лю сател  10 соединен с первым вьшодом провода 5 и одним входом переключа- тел  11, другой вход переключател The impedance-to-pulse frequency converter (Fig. 1) contains a stabilizer I, a current, a reference resistor 2, a measuring resistor 3, a reference resistor 4, connecting wires 5-8, switches 9-12, an integrator 13, a comparison unit 14, a differential amplifier 15, with one input of switch 9 connected to the first outputs of stabilizer 1 and resistor 2, its other input to the second output of stabilizer 1 and the first output of resistor 4, one input of the switch 10, connected to the first output of wire 5 and 11, another entry lane knocker

1Iсоединен с первым вьшодом провода 7, один вьгоод переключател  12 соеди нен с первым вьшодом провода 6, другой вход переключател  12 соединен с другим входом переключател  10 и ,пер- вым вьшодом провода 8, вторые вьшоды проводов 7, 8 соединены с первым выводом измерительного резистора 3 и вторым вьтодом резистора 4, вторые вьгооды проводов 5 и 6 соединены с вторыми выводами резисторов 2 и 3-; управл ющие входы переключателей 9 12объединены и соединены с выходом блока 14 сравнени , первый вход ко- торого соединен с выходом переключател  9, а второй вход - с выходом интегратора 13, инвертирующий вход котрого соединен с выходом.переключател  10, а неинвертирующий - с инверти- 55 момента t, на вход блока 14 сравнерующим входом усилител  15 и выходом переключател  12, неинвертирующий вход усилител  15 заземлен, а выход соединен с выходом переключател  11.1I is connected to the first terminal of wire 7, one terminal of switch 12 is connected to the first terminal of wire 6, another input of switch 12 is connected to another input of switch 10 and, first terminal of wire 8, the second terminals of wires 7, 8 are connected to the first output of the measuring resistor 3 and the second pin of the resistor 4, the second leads of the wires 5 and 6 are connected to the second terminals of the resistors 2 and 3; the control inputs of the switches 9 12 are combined and connected to the output of the comparator unit 14, the first input of which is connected to the output of the switch 9, and the second input to the output of the integrator 13, the inverting input of which is connected to the output of the switch 10, and the non-inverting 55 moment t, to the input of the block 14 with the matching input of the amplifier 15 and the output of the switch 12, the non-inverting input of the amplifier 15 is grounded, and the output is connected to the output of the switch 11.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

Работа происходит в два этапа. В процессе преобразовани  сопротивлени  в частоту импульсов ток 1о с выхода стабилизатора 1 тока создает падение напр жени  на эталонных резисторах 2, 4, а также на измерительном резисторе 3.The work takes place in two stages. In the process of converting the resistance into a pulse frequency, the current 1 o from the output of the current stabilizer 1 creates a voltage drop across the reference resistors 2, 4, as well as on the measuring resistor 3.

В течение первого этапа работы происходит зар д интегратора 13, ко- торьш  вл етс  двувходовым: один его вход - инвертирующий, а другой - неинвертирующий .During the first stage of operation, the charge of the integrator 13 occurs, which is two-input: one input is inverting, and the other is non-inverting.

Пусть выходной сигнал блока 14 сравнени  такой, что переключатели 9 11, 12 наход тс  в единичных, а переключатель 10 - в нулевом состо ни х . Это означает, что переключатели 9-12 наход тс  в замкнутом состо нии . При изменении пол рности выходного сигнала блока 14 сравнени  на противоположную состо ни  переключателей 9-12 также мен ютс  на противоположные , т.е. переключатели 9, 11, 12 переход т в нулевое состо ние, а переключатель 10 - в единичное.Let the output signal of the comparator unit 14 be such that the switches 9, 11, 12 are in single ones, and the switch 10 is in zero states. This means that the switches 9-12 are in the closed state. When the polarity of the output signal of the comparator unit 14 is reversed, the opposite state of the switches 9-12 also changes to the opposite, i.e. switches 9, 11, 12 go to the zero state, and switch 10 to the single state.

В течение интервала t t, (фиг.2) обеспечиваетс  подключение одного вьг вода резистора 3 (Я ) через сопротивление соединительного провода 6 и.сопротивление замкнутого переключател  12 к инвертирующему входу дифференциального усилител  5, выход которого через сопротивлени  соединительного провода 5 и замкнутого переключател  I1 подключен.к входу дифференциального усилител  15.During the interval tt, (FIG. 2), a single water resistor 3 (I) is connected through the resistance of the connecting wire 6 and the resistance of the closed switch 12 to the inverting input of the differential amplifier 5, the output of which through the resistance of the connecting wire 5 and the closed switch I1 is connected .to the input of the differential amplifier 15.

В св зи с тем, что неикрертирую- щий вход операционного усилител  15 подключен к земл ной шине, а сам усилитель 15 оказьюаетс  охваченным от- -рицательной обратной св зью, то потенциал земли в течение интервала tpt, поддерживаетс  на первом выводе измерительного резистора 3.Since the non-recirculated input of the operational amplifier 15 is connected to the ground bus and the amplifier 15 itself is covered by negative feedback, the ground potential is maintained at the first tpt of the measuring resistor 3 at the tpt interval.

Напр жение смещени  IcjxHa выходе дифференциального усилител  15 вносит погрешность в передачу земл ного потенциала в соответствующие точки измерительной схемы. Пусть U, ICAA Дл  указанной на фиг.1 пол рности тока I,, стабилизатора 1 начина  сThe bias voltage IcjxHa of the output of the differential amplifier 15 introduces an error in the transfer of the earth potential to the corresponding points of the measuring circuit. Let U, ICAA For the polarity of current I ,, stabilizer 1 indicated in FIG. 1, starting with

ни  начинает поступать н&пр жение IpRР + и,; соответственно, на инвертирующем входе интегратора 13 по вл етс  напр жение . + П,, котороеIpRP + u starts to arrive &;; accordingly, a voltage appears at the inverting input of the integrator 13. + N, which

снимаетс  с второго вьгоода резистора 3, на неинвертирующем входе интегратора 13 - напр жение TJ .removed from the second end of the resistor 3, the non-inverting input of the integrator 13 is the voltage TJ.

Начинаетс  процесс зар да интегратора 13. Этому процессу соответствует участок кривой А в (фиг.2) и следующее выражение:The process of charging the integrator 13 begins. This process corresponds to a portion of the curve A in (Fig. 2) and the following expression:

(-I.,)- i (,+U,)dt +(-I.,) - i (, + U,) dt +

1one

л  l

U,, ,U ,,,

гдеWhere

t t, - t(, - врем  зар да;t t, - t (, is the charge time;

i - посто нна  интегратора 13. i is the integrator constant 13.

После соответствзпощих преобразований нетрудно получить:After the corresponding transformations, it is easy to get:

В точке Б (фиг.2)напр жение на выходе интегратора 13 сравниваетс  с пороговым напр жением блока 14 сравнени , происходит срабатьшание блока, что в свою очередь, приводит, к изменению состо ни  переключателей 9- 12 на противоположные. Теперь уже земл ной потенциал с учетом,погрешности , обусловленной наличием напр жени  смещени  U, передаетс  на второй вьшод резистора 3.At point B (Fig. 2), the voltage at the output of the integrator 13 is compared with the threshold voltage of the comparison unit 14, the unit is triggered, which, in turn, leads to a change in the state of the switches 9-12 to the opposite. Now the ground potential, taking into account the error due to the presence of the bias voltage U, is transmitted to the second step of the resistor 3.

Происходит разр д интегратора I3. Дл  интервала t t процесс разр да можно представить в виде кривой в с При этом справедливо следующее соотношение : The integrator I3 occurs. For the interval t t, the discharge process can be represented as a curve in c. The following relation is true:

,,

doR.-.)doR .-.)

dt +dt +

22

4four

U/t -IgR, +U,U / t is IgR, + U,

где tp t-j-t - врем  разр да;where tp t-j-t is the discharge time;

i - посто нна  интегратора .i is the integrator constant.

После некоторых преобразований имеем следующее выражение: 2RcAfter some transformations, we have the following expression: 2Rc

t РR, .t pr,.

(А)(BUT)

2020

Учитьша , что t, tp, получим сле- 1Q дующее вьфажение дл  окончательного результата измерени :Learning that t, tp, we get the following 1Q for the final measurement result:

f i -i- 2-(5) f i -i 2- (5)

Т t, +tp T t + tp

Таким образом, из анализа выраже- 15 ни  (5) видно, что наличие напр жени  и на выходе дифференциального усилител  15 не вли ет на результат преобразовани  .Thus, from the analysis of expression (5) it can be seen that the presence of voltage and at the output of the differential amplifier 15 does not affect the result of the conversion.

Поскольку Uj,, операционного усилител  1 5 Since uj ,, operational amplifier 1 5

(2R(2R

),),

(6)(6)

см . 2R,,CB.cm . 2R ,, CB.

где TCM входной ток операционного усилител  15;where TCM is the input current of the operational amplifier 15;

, ,

2525

30thirty

3535

4040

RR

окOK

- сопротивление замкнутого- resistance of the closed

ключа;key;

л. се сопротивление линии св зи, нетрудно показать, что напр жение на входе интегратора 13 в основном определ етс  при вьтолнении неравенства (6) в течение 1 и 2-го этапов работы преобразовател  величиной U .l All the resistance of the communication line, it is easy to show that the voltage at the input of the integrator 13 is mainly determined by the fulfillment of inequality (6) during the 1st and 2nd stages of the operation of the converter with the value U.

С АлWith al

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Преобразователь сопротивлени  в частоту импульсов по авт.св. № 1327011, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , второй вход интегратора соединен с инвертирующим входом дифференциального усилител .Resistance converter to pulse frequency according to auth.St. No. 1327011, characterized in that, in order to increase the conversion accuracy, the second input of the integrator is connected to the inverting input of a differential amplifier. 0ue.Z0ue.Z