Устройство для преобразования сопротивления в код — SU 1751849 (original) (raw)
(5 ьЬ 11 Д,й ЕТ ИЗОБ ПИСАН АВТОРСКОМУ И ЕТЕЛЬСТВ рения температуры окружающей елью изобретения является по- точности измерения, Устройстжит трансформаторный мост с ным компаратором токов, указавновесия, цифровой автомат, шивающее устройство, выпала генераторах тока с ключами.устройстве является то, что шивание мостовой схемы проя током, пропорциональным не ду, а пропорциональньЪ коду и ез измеряемое сопротивление, ечивает линейное преобразоваряемого сопротивления в цифд.1 ил,для изме среды. Ц вышение во содер индуктив тель ра уравнове ненное н Новым в уравнове ИЗВОДИТС тОлькО ко току чер что обесп ние изме ровой ко кое бюр оростро Н. Ефимцев лого-цифроторных дат- ССР87,О Б РАЗ ОВАктроизмери- спользОВано 11 и 12 обмотками, выходной 14 обравновесия, блок томат) 16, уравнотоков с двумя входнь компенсационной 1 мотками, указатель упра вления (цифров вешивающее устрой очник 1 имп формирован рвичной обм жения и мо звестной сх ния, элемен я, элемент 9, и образуют м троенную по с индуктивны я измерител для формир вания при ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Центральное конструктогидрометеорологического прния(56) Нетребенко К.А, и др. Анавые преобразователи для резичиков. 1975, с. 31, рис. 9.Авторское свидетельство СМ 1411675, кл, 6 01 й 17/12, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ В КОД57) Изобретение относится к элетельной технике и может быть и Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть, в частности, использовано для высокоточного измерения температуры с помощью термометров сопротивлений в океанографической аппаратуре.Цель изобретести.На чертеже иустройства.Устройство для преобразования сопротивления в код содержит источник 1 импульсного напряжения, трансформатор 2 напряжения с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, элемент 5 измеряемого соп ротивления, включаемый по трехзажимной схеме измерения (6-8 - зажимы для подключения сопротивления), элемент 9 образцового сопротивления, индуктивный компаратор 10 ния - повышение точноредставлена блок-схема жит для ния впе 2 напря любой и напряже тивлени 10 токов схему, пос го моста Мостова начена СОГЛдСО ои авай СТВО 17, СО3 ъ ульсного питания слу- со ия импульсов напряжеотке 3 трансформатора жет быть выполнен по еме. Трансформатор 2 1 5 измеряемого сопрондуктивный компаратор Остовую измерительную типу трансформаторном компаратором токов, ьная схема предназования сигнала расотклонении величиныизмеряемого сопротивления Вх от начального значения В,.Уравновешивающее устройство 17 может быть выполнено по любой схеме ЦАП с передаточной функцией соответствия зависимости выходного тока 1 тек от подаваемого кода (Мтек) выраженной формулой1 вхКтек1 тек =Ймакс где 1 вх - входной ток уравновешивающего устройства;К - коэффициент пропорциональности между входным током и током младшего разряда;ймакс - максимальное значение кода.Уравновешивающее устройство 17 может быть выполнено, например; на интегральной микросхеме типа ЦАП К 594 РП 1, представляющим собой последовательное соединение операционного усилителя с набором генераторов выходных токов. Каждый генератор выходного тока собран по однотипной схеме на транзисторе с резистором в эмиттерной цепи и ключом в коллекторной цепи. Генераторы предназначены для получения токов, которые распределены по двоичному закону. т,е. ток каждого последующего больше в 2 раза тока каждого предыдущего. Такое распределениеполучается при соединений резисторов генераторов тока в виде резистивной матрицы ВВ. Ключи в коллекторных цепях служат для суммирования токов от генераторов в обмотке компенсации индуктивного компаратора токов в зависимости от управляющего кода с цифрового автомата 16, поданного на управляющие входы ключей (цифровые входы уравновешивающего устройства 17).Цифровой автомат 16 может быть выполнен по схеме регистра поразрядного уравновешивания со схемой управления и тактовым генератором, например, на типовой микросхеме К 155 ИР 17.Устройство работает следующим образом.При начальном значении Вх элемента 5 измеряемого сопротивления мост, состоящий из трансформатора 2, элемента 5, входного сопротивления уравновешивающего устройства 17, элемента 9,. индуктивного компаратора токов 10, сбалансирован током через элемент 9 с сопротивлением Ве, При этом в компараторе тока 10 магнитный поток Ф 1 от тока в обмотке 11 с числом витков в скомпенсирован магнитным потоком Ф от тока в обмотке 12 с числомвитков аа, Уравнение баланса мостаФ 1-Ф 2 = ОПри изменении измеряемого сопротивления, например на величину ЬВх, ток вобмотке 11 изменится, а соответственно изменится и магнитный поток Ф 1, Компенса 10 ция разности магнитных потоков Ф 1 и Ф 2произойдет магнитнь 1 м потоком ф от выходного тока уравновешивающего устройства 17, проходящего по обмотке 13 с числомвитков щ, Компенсация разности магнитных потоков произойдет после окончанияпроцесса уравновешивания,Уравновешивание происходит следующим образом, Цифровой автомат 16 поочередно, начиная со старшего разряда,20 включает токовые ключи генераторов тока.уравновешивающего устройства 17. На каждый вклю енный разряд источник импульсного питания 1 выдает через трансформаторнапряжения 2 импульс напряжения От в це 25 пи измеряемого сопротивления и элемента9. При этом входной ток операционногоусилителя уравновешивающего устройства будет равен току через измеряемое сопротивлениеи изменение выходного токаЗО операционного усилителя будет пропорционально изменению тока через измеряемоесопротивление,На выходе токовых ключей генераторатока будет сумма токов от подключенныхЗ 5 генераторов тока. При этом, так как все генераторы тока управляются одним и тем жеоперационным усилителем, стоящим на входе устройства уравновешивания, то на ихвыходах ток будет пропорционален входно 40 му току 1 вх, а соотношение величин выходных токов с каждого генератора тока будетопределяться соотношением величин резисторов в их эмиттерных цепях, При поразрядном уравновешивании двоичным кодом45 это соотношение распределено по двоичному закону, т,е. ток каждого последующегогенератора в два раза меньше тока предыдущего генератора тока, Поэтому на выходе токовых ключей величина тока:50вхКЙтекмаксгде 1 вх, 1 вых Отек) - токи на входе и выходе 55 уравновешивающего устройства соответственно;К - коэффициент пропорциональностимежду входным током уравновешивающего(5) 1 вх нач Ь ЙхоЬ 11(6) 40 чальное значение тока сопротивления Рх до величину Ь йхо, дное сопротивление ура стройства 17.ток операционного уси ающего устройства 17 р01 Где 1 вхнач нэ измеряемого щения его наВ ах ВхО шивающего уВходной ура вновешив цепи рира 4новетеляен5 1 ах По авляя (7) в (2), имеем01 К Втек(8) Вхо + ах Мма устройства 17 и током младшего разряда генераторов тока,Набор тока на выходе уравновешивающего устройства 17 будет проходить до получения суммарного магнитного потока от 5 потоков Ф 1, %, Ф, равного нулю.Для выявления линейной зависимости кода от измеряемого сопротивления решим уравнение баланса мостовой трансформаторной измерительной схемы 10 Выражая уравнение баланса моста череэтоки в обмотках ичисла витков, получим; 15где 1, 2 - токи через первую 11 и вторую 12 входные обмотки компаратора 10 токов; 201 з - ток через обмотку 13 компенсации (1 з = тек) - ток на выходе уравновешивающего устройства 17).При этом после уравновешивания изменение магнитного потока от изменения тока 25 через измеряемое сопротивление равно компенсационному магнитному потоку от выходного тока уравновешивающего устройства 17, наведенному в обмотке 13 компенсации индуктивного компаратора токов 30 10, Уравнение баланса моста запишется;: где Ь 11 - приращение тока в цепи измеряе мого сопротивления 5 при изменении его величины на величину Ь Во. Поставляя (6) и (8) в (5), получим И 1Ммаксчаек= ЬРап .у.(1 (9) Таким образом, осуществляя подачу на вход уравновешивающего устройства 17 тока через измеряемый резистор, достигаем линейного преобразования сопротивление - код,Формула изобретения Устройство для преобразования сопротивления в код, содержащее источник импульсного напряжения, выходы которого подключены к выводам первичной обмотки трансформатора напряжения, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с первым зажимом элемента измеряемого сопротивления, индуктивный компаратор токов с первой входной, компенсационной и выходной обмотками, уравновешивающее устройство. управляющие цифровые входы которого соединены с соответствующими управляющими выходами блока управления, вход которого соединен с выходом указателя равновесия, входы которого подключены к выходной обмотке индуктивного компаратора токов, первый вывод компенсационной обмотки которого соединен с выходом уравновешивающего устройства, а второй вывод компенсационной обмотки и первый вывод первой входной обмотки индуктивного компаратора токов являются общей шиной, элемент образцового сопротивления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в индуктивный компаратор токов введена вторая входная обмотка, урав-, новешивающее устройство выполнено на умножающем цифроаналоговом преобразователе, а блок управления выполнен на регистре последовательного приближения, причем второй зажим элемента измеряемого сопротивления соединен с неинвертирующим аналоговым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, инвертирующий вход которого соединен с общей шиной, первый вывод второй входной обмотки индуктивного компаратора токов через элемент образцового сопротивления соединен с третьим зажимом элемента измеряемого сопротивления, вторые выводы первой и второй входных обмоток индуктивного компаратора токов объединены и соединены с вторым вывот дом вторичной обмотки трансформатора напряжения,. Ли КНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 аказ 2697 ВНИИП Составитель В. МахнановТехред М,МоргенталКорректор М, Шароши Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5