SU1620957A2

SU1620957A2 - Resistance-to-frequency converter

Info

Publication number: SU1620957A2
Application number: SU884359250A
Authority: SU
Inventors: Михаил Давыдович Цырульников; Александр Иосифович Доктор
Original assignee: Московское Научно-Производственное Объединение "Нефтегазавтоматика"
Priority date: 1988-01-05
Filing date: 1988-01-05
Publication date: 1991-01-15

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени активного сопротивлени резистивных датчиков с преобразованием сопротивлени в частоту следовани электрических импульсов в широком диапазоне температур окружающей среды. Цель изобретени - повышение точности преобразовани путем устранени вли ни аддитивных воздействий. Преобразователь сопротивлени в частоту содержит источник 1 посто нного напр жени , управл емый повторитель-инвертор 2, генератор 3 тока, токовый переключатель 4, интегратор 5, блок 7 сравнени , таймер 8, операционный усилитель 10 и четыре резистора 6,9, 11, 14. Введение в схему преобразовател управл емого повторител -инвертора приводит к взаимоуничтожению аддитивных помех, т.к. они поочередно то складываютс с сигналом, то вычитаютс из него, что уменьшает их вли ние на выходную частоту преобразовател . 2 ил. / ЁThe invention relates to electrical measuring technology and can be used to measure the resistance of resistive sensors with the conversion of resistance to the frequency of electric pulses in a wide range of ambient temperatures. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the transformation by eliminating the influence of additive effects. The impedance-to-frequency converter contains a DC voltage source 1, a controlled repeater-inverter 2, a current generator 3, a current switch 4, an integrator 5, a comparison unit 7, a timer 8, an operational amplifier 10, and four resistors 6.9, 11, 14 An introduction to the converter circuit of a controlled repeater-inverter leads to mutual destruction of additive interference, since they alternately add up to the signal, then subtract from it, which reduces their effect on the output frequency of the converter. 2 Il. / Ё

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике, в частности, может быть использовано дл измерени активного сопротивлени резистивных датчиков с преобразованием сопротивлени в часто- ту с-.едовани электрических импульсов в широком диапазоне температур окружающей среды, и вл етс усовершенствованием изобретени по авт. св. № 1310745.The invention relates to electrical measuring equipment, in particular, can be used to measure the resistance of resistive sensors with the conversion of the resistance into a frequency with a pulse of electrical pulses in a wide range of ambient temperatures, and is an improvement of the invention according to the author. St. No. 1310745.

Цель изобретени - повышение точно- сти преобразовани за счет устранени вли ни аддитивных помех.The purpose of the invention is to improve the conversion accuracy by eliminating the effect of additive interference.

На фиг. 1 приведена блок-схема преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.FIG. 1 shows a block diagram of a converter; in fig. 2 - time diagrams of his work.

Преобразователь содержит источник 1 посто нного напр жени , подключенный к входу повторите ч-инвертора 2, выход которого через генератор 3 тока соединен с информационным входом токового пере- ключател 4, выход которого соединен с инверсным входом интегратора 5 и через первый резистор 6 с выходом повторител - инвертора 2, выход интегратора 5 подключен к инверсному входу блока 7 сравнени , выход которого подключен к управл ющему входу повторител -инвертора 2 и входу таймера 8. выход которого соединен с управл ющим входом токового переключател 4, выход повторител -инвертора 2 чеоез вто- рой резистор 9 соединен с инверсным входом операционного усилител 10 и первым выводом третье о резистора 11, второй вывод которого подключен к первой входной клемме 12, втопа входна клемма 13 под- ключена к выходу операционного усилител 10 и через четвертый резистор 14 к инверсному входу интегратора 5. Вторые входы интегратора 5, блока 7 сравнени и операционного усилител 10 подключены к общей шине. К входным клеммам 12 и 13 подключен преобразуемый резистор 15. Выходом преобразовател вл етс выход блока 7 сравнени .The converter contains a source of direct voltage 1, connected to the input, repeat the inverter 2, the output of which is connected to the information input of the current switch 4 through the current generator 3, the output of which is connected to the inverse input of the integrator 5 and through the first resistor 6 to the repeater output - inverter 2, the output of the integrator 5 is connected to the inverted input of the comparator unit 7, the output of which is connected to the control input of the repeater of the inverter 2 and the input of the timer 8. the output of which is connected to the control input of the current switch Ate 4, the output of the inverter repeater 2 cheoz the second resistor 9 is connected to the inverse input of the operational amplifier 10 and the first output of the third resistor 11, the second output of which is connected to the first input terminal 12, the input terminal 13 is connected to the output of the operational amplifier 10 and through the fourth resistor 14 to the inverter input of the integrator 5. The second inputs of the integrator 5, the comparison unit 7 and the operational amplifier 10 are connected to the common bus. A resistor 15 is connected to the input terminals 12 and 13. The output of the converter is the output of the comparison unit 7.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

Пусть напр жение на выходе управл емого повторител -инвертора 2 положительно , а напр жение на выходе интегратора 5 линейно уменьшаетс (фиг. 2). В момент до- стижени выходным напр жением интегратора нулевого уровн на выходе блока 7 сравнени формируетсг положительный перепад напр жени , который переводит управл емый повторитель-инвертор 2 в режим инвертировани напр жени источника 1 посто нного напр жени и одновременно запускает таймер 8 с кварцевой стабилизацией длительности временногоLet the voltage at the output of the controlled repeater of the inverter 2 be positive, and the voltage at the output of the integrator 5 linearly decreases (Fig. 2). At the moment when the output voltage of the zero-level integrator is reached, a positive voltage drop is generated at the output of the comparator unit 7, which switches the controlled repeater-inverter 2 into the inverter mode of the constant voltage source 1 and simultaneously starts the timer 8 with quartz stabilization temporary

интервала to. На врем to токовый переключатель 4 подключает выход генератора 3 тока к входу интегратора 5, Напр жение на выходе интегратора начинает линейно нарастать (отрицательное) пропорционально алгебраической сумме токов I0 + h + Ix, действующих на его входе (0) - значение тока, формируемого генератором 3 тока; И - значение тока через резистор 6; х - значение тока через резистор 14, пропорциональное величине сопротивлени преобразуемого резистора 15). Должно соблюдатьс условие0 Ix-Н lo. По окончании интервала to напр жение на выходе интегратора достигает некоторой величины, пропорциональной значению сопротивлени преобразуемого резистора 15. Токовый переключатель 4 по команде таймера 8 отключает выход генератора 3 тока от входа интегратора 5, при этом напр жение на выходе интегратора 5 начинает линейно убывать пропорционально разности токов (И - х), действующих на его входе Через интервал времени ti, когда напр жение на выходе интегратора 5 достигает нулевого уровн , на выходе блока 7 сравнени формируетс отрицательный перепад напр жени , который переключает пол рность напр жени на выходе повторител -инвертора 2 на отрицательную и одновременно снова запускает таймер 8. Цикл работы преобразовател повторитс . Продолжительность периода Т равна сумме to + ti, где to вл етс величиной посто нной, а ti зависит от величины сопротивлени преобразуемого резистора.interval to. For the time to, the current switch 4 connects the output of the current generator 3 to the integrator input 5, the voltage at the integrator output begins to increase linearly (negative) in proportion to the algebraic sum of the currents I0 + h + Ix acting on its input (0) - the value of the current generated by the generator 3 currents; And - the value of the current through the resistor 6; x is the value of the current through the resistor 14, proportional to the resistance value of the transformed resistor 15). The condition I0-H lo must be met. At the end of the interval to, the voltage at the integrator output reaches a certain value proportional to the resistance value of the transformed resistor 15. The current switch 4 at the command of timer 8 shuts off the output of the current generator 3 from the integrator input 5, and the voltage at the output of the integrator 5 begins to decrease linearly in proportion to the difference currents (I - x), acting on its input. Through the time interval ti, when the voltage at the output of the integrator 5 reaches zero, the output of the comparison unit 7 forms a negative the voltage drop, which switches the polarity of the voltage at the output of the inverter 2 into negative and at the same time restarts timer 8. The cycle of the converter operation repeats. The period duration T is equal to the sum to + ti, where to is a constant value, and ti depends on the resistance value of the transformed resistor.

За счет воздействи аддитивной помехи длительности периода Т при положительной пол рности сигнала (Т4) и отрицательной ОП могут быть не одинаковы , но среднее значение периода ТСр, равное 1/2(Т+ + Т) практически неизменно .Due to the effect of additive interference, the duration of the period T with a positive polarity of the signal (T4) and a negative OD may not be the same, but the average value of the period of TCP, equal to 1/2 (T + + T) is almost unchanged.

Выражение, св зывающее выходную частоту преобразовател f и величину сопротивлени преобразуемого резистора RX, имеет видThe expression relating the output frequency of the converter f and the resistance value of the transformed resistor RX is

ЧA /Rx + Rn to V Rg Ri4PA / Rx + Rn to V Rg Ri4

Re/Re /

где А const;where a const;

Re, Rg, Rn, Ri4 - значени сопротивлений резисторов 6, 9,11 и 14 соответственно.Re, Rg, Rn, Ri4 are the resistance values of resistors 6, 9.11 and 14, respectively.

Введение дополнительно в преобразователь управл емого повторител -инвертора , переключение которого осуществл етс сигналом с выхода блока сравнени , практически устран ет вли ние аддитивных помех (в том числе временной и температурный дрейф напр жений смещени , входных токов) на выходную частоту преобразовани , а следовательно, значительно повышает точность преобразовани сопротивлени в частоту в широком диапазоне рабочих температур. Это позвол ет расширить услови применени резистивных датчиков с преобразованием сопротивлени в частоту в сторону расширени температурного диапазона, а также увеличить межповерочный интервал.The addition of a controlled follower-inverter to the converter, which is switched by the signal from the output of the comparator unit, virtually eliminates the influence of additive interference (including time and temperature drift of bias voltages, input currents) on the output frequency of the conversion, and therefore significantly improves the accuracy of conversion of resistance to frequency over a wide range of operating temperatures. This allows extending the conditions for the use of resistive sensors with the conversion of resistance into frequency in the direction of extending the temperature range, as well as increasing the verification interval.

Claims

Invention Formula

Resistance to frequency converter according to auth.St. No. 1310745, characterized in that, in order to increase the conversion accuracy by reducing the effect of additive interference,

a controlled voltage follower-inverter, the input of which is connected to the output of a constant voltage source, the control input to the output of the comparison unit, and the output to the input of the current generator and to the output of the first resistor.

Vr

t

1o

to

t /

c

- (-t

FIG. g