Аналого-цифровой преобразователь параметров диэлькометрического датчика

Аналого-цифровой преобразователь параметров диэлькометрического датчика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области автоматического измерения физико-химических свойств веществ. Цепью его является расширение функциональных возможностей преобразователя. Оно достигается тем, что в аналого-щфровой преобразователь параметров диэлькометрического да:тчика введены цифроаналоговый преобразователь, четыре счетчика, четыре кo mapaтopa, пять элементов 2 И,.узел двухпозиционных переключателей, два элемента типа 2 Ш1И-НЕ, два устройства выборки и хранения, интегратор с накопительным конденсатором, шунтируемым аналоговым ключом, элемент .3 И, два генератора последовательности импульсов, 2 аналоговых сумматора, одновибратор, резистивный делитель напряжения и i пассивная интегрирующая цепь. 2 ил. i (Л 4аь to СХ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1242801 A 1 (50 4 G О1 N 27/26

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 3839449/24-25 (22) 03, 01. 85 (46 ) 07.07.86. Бюл. У 25 (71) Пензенский политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский институт зерна и продуктов

его переработки (72) А.И,Мартяшин, П.В.Машошин, В.Ф.Рябов, Ю.В.Работкин, И. †.С.Е.Мамбиш и Б.С.Кормаков (53) 551 ° 508.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 744305, кл. G 01 N 27/22, 1980.

Авторское свидетельство. СССР

В 735927, кл. G 01 F 23/26, 1980 . (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПАРАМЕТРОВ ЦИЭЛЬКОМЕТРИЧЕС1(ОГО ДАТЧИКА (57) Изобретение относится к области автоматического измерения физико-хи4 мических свойств веществ. Целью его является расширение функциональных возможностей преобразователя. Оно достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь параметров диэлькометрического датчика введены цифроаналоговый преобразователь, четыре счетчика, четыре компаратора, йять элементов 2 И, узел двухпоэиционных переключателей, два элемента типа

2 ИЛИ-HE два устройства выборки и хранения, интегратор с накопительным конденсатором, шунтируемым аналоговым ключом, элемент 3 И, два генера- 3 тора последовательности импульсов, 2 аналоговых сумматора, одновибратор, %Ф Ф резистивный делитель напряжения и пассивная интегрирующая цепь. 2 ил.! 242801!

О

Изобретение относится к области автоматического измерения физикохимических свойств веществ по реак— тивным и активным соста13ляющим пол— ного сопротивления емкостного датчика и может быть использовано дпя измерения влажности, концентрации и солесодержания.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей, заключающееся в преобразовании четырех параметров схемы замещения датчика.

На фиг,1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Аналого-цифровой преобразователь, (АЦП) параметров диэлькометрического датчика содержит диэлькометрический датчик 1, электрическая схема кото" рого представлена конденсаторами С

1 и С„, характеризующими соответственно безынерционные и релаксационные процессы поляризации вещества, помещенного в датчик, резисторами R u

R, характеризующими соответств енно сквозную проводимость вещества и

: ела к с аци онные поте ри р ел ак с аци о иной поляризации, опорный резистор 2 с сопротивлением К,, операционный усилитель (ОУ) 3 с опорным конденсатором емкостью С, в цепи отрицательной обратной связи, нуль-орган (НО)

4, инвертор 5, первый,одновибратор

6, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7, включенный по схеме масштаб.ного преобразователя, коэффициент . передачи которого изменяется в соответствии с поступающим на цифровой вход кодом, первый резистивный счетчик 8, первый компаратор 9, первый элемент 2 И 10, второй элемент 2. И

II, второй реверсивный счетчик 12, узел 13 двухпозиционных переключателей, первый элемент 2 ИЛИ-HE 1.4, RS-триггер 15, третий элемент 2 И

16, первое устройство 17 выборки и хранения, интегратор 18 с накопительным конденсатором, шунтируемым аналоговым ключом, второй компаратор

I9, элемент 3 И 20, третий счетчик

21, первый генератор 22 последователь ности импульсов, четвертый элемент

2 И 23, четвертый счетчик 24, первый аналоговый сумматор 25, второй одновибратор 26, второе устройство 27 выборки и хранения, аналоговое вычитающее устройство 28, второй анало25

55 говый сумматор 29, третий компаратор .30, пятый элемент 2 И 31, АЦП 32 напряжения с двухтактным интегрированием, второй генератор ЗЗ последовательности импульсов, второй элемент 2 ИЛИ-НI 34, четвертый компаратор 35, резистивный делитель 36 напряжения, пассивную интегрирующую цепь 37Ä

Одна из клемм датчика 1 соединена с опорным резистором 2 и входом ОУ

3, выход которого через НО 4 соединен с другой. клеммой датчика 1 и входами инвертора 5 и одновибратора

6 Кроме того, выход ОУ 3 одновременно соединен с первым входом первого компаратора 9 к второму входу которо- го подключено опорное напряжение, с аиалоГовым входом первого устройства 1? выборки и хранения и с первым входом первого аналогового сумматора 25, а выход Н0 4 соединен с аналоговым )зходом ЦАЛ 7, к цифровым входам которого подключены выходы первого реверсивного счетчика 8, а к выходу — опорный резистор 2„ с первым входом третьего элемента 2 И 16 и с управляющим входом аналогового ключа, шунтирующего накопительный конденсатор интегратора 18. Выход интегратора 18 соединен с вторым входом первого аналогового сумматора

25 и первым входом второго компаратора 19. Второй вход последнего подключен к выходу первого устройства

17 выборки и хранения и одновременно к первым входам аналогового. вычитающего устройства 28 и второго аналогоBoI o c+MMGTopH 29. Кроме TQI oq BMxoB, первого компаратора 9 соединен с первым выходом первого элемента 2 И

I0 второй .вход которого соединен с выхопом интегратора 5 и первыми входами элемента 3 И 20 и пятого элемента 2 И 31Ä Выход первого элемента

2 И 10 подключен к первому входу второго элемента 2 И 11 и входу второго одновибратора 26. Причем второй вход второго элемента 2 И 11 соединен с выходом первого генератора 22 последовательности импульсов, вторым входом элемента 3 И 20 и первым входом четвертого элемента 2 И 23, Выход второго элемента 2 И 11 подключен к входу вычитания второго реверсивного счетчика 1?, к входам предвари» тельной установки заданного числа которого подключен узел 13 двухпози3 124 ционных переключателей, а вход управления записью заданного числа в счетчик соединен с выходом первого одновибратора 6 и управляющим входом первого устройства 17 выборки и хранения . При этом выход второго реверсивного счетчика,12 соединен с первым входом первого элемента 2 ИЛИ-НЕ !

4, второй вход которого подключен к выходу четвертого компаратора 35 10 и первому входу второго элемента

2 ИЛИ-НЕ 34, а выход первого элемента 2 ИЛИ-НЕ 14 подключен к входу установки в нулевое состояние RSтриггера 15. К входу установки RSтриггера 15 в единичное состояние подключен выход второго генератора.

33 последовательности импульсов и второй вход второго элемента

2 ИЛИ-НЕ 34, а выход КЯ-триггера 15 д соединен с вторым входом третьего элемента 2 И 16, выход которого подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика 8. Кроме того; прямой выход второго компаратора 19 25 соединен с третьим входом элемента ,3 И 20, выход которого подключен к входу третьего счетчика 21 . Инверсный выход второго компаратора 19 соединен с вторым входом четвертого элемента 2 И 23, выход которого подключен к входу четвертого счетчика

24 . Кроме того, выход первого аналогового сумматора 25 соединен с первым входом третьего компаратора 30 и 35 одновременно с аналоговым входом второго устройства 27 выборки и хранения, управляющий вход которого подключен к выходу второго одновибратора 26. Выход второго. устройства 40

27 выборки и хранения соединен с вторым входом аналогового вычитающего .устройства 28; выход которого соеди-с нен с первым аналоговым входом АЦП

32 напряжения с двухтактным интегри- 45, рованием и вторым входом второго сум. матора 29. Выход последнего подключен к второму входу третьего компаратора 30, выход которого подключен к второму входу пятого элемента.2 И 50 !

31, а выход последнего подключен к тактовому входу Т,, АЦП 32 напряжения,; к второму аналоговому входу А которого прдключено опорное напряжение.

Кроме того, прямой вход четвертого ы компаратора 35 через резистивный делитель 36 напряжения соединен с шиной питания U„ схемы, а инверсный

280! 4 вход соединен с шиной через пассивную интегрирующую цепь 37.

АЦП работает следующим образом.

При включении напряжения питания (момент времени t . на фиг.2 ) выходное напряжение ОУ 3 Б (й) устанавливается в одно из состояний насыщения, например, в области отрицательных напряжений — П„„(фиг. 2,Б ) На выходе HO 4, представляющего инвертирующий ОУ, с разомкнутой обратной связью, устанавливается напряжение

U4 (t) +V, (фиг.2Ь ). При этом на выходе ЦАП 7, включенного по схеие инвертирующего масштабного усилителя с цифровым управлением коэффициентом передачи, устанавливается напряжение ц (t) -пй (t) = mV (фиг.2ж ), где — коэффициент передачи масштабного усилителя, соответствующий некоторому коду Н, формируемому первым реверсивным счетчиком 8 при включении напряжения питания, Одновременно с включением напряжения питания последнее начинает поступать на входы компаратора 35: на прямой вход через резистивный делитель 36 напряжения в виде напряжения U (t) (фиг.2,) со скоростью нарастания, равной скорости нарастания напряжения питания, и на инверсный вход через интегри-. рующую цепь 37 в виде напряжения

U (t), — с меньшей скоростью. Вследствие этого, начиная с момента времени е, 0 (й)сБ (t). В момент времени t (фиг. 2 г ) напряжение

Б (t) превышает напряжение Q (t), при этом срабатывает компаратор 35.

Таким образом, на выходе компаратора

35 формируется импульс (фиг.2q ), который проходит через элемент 2.

ИЛИ-НЕ 14 и устанавливает триггер 15 в нулевое состояние, запрещая тем самым прохождение импульсов через элемент 2 И 16.

Импульс с выхода компаратора 35 проходит через элемент ИЛИ-НЕ 34, и по переднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ-НЕ 34 в реверсивном счетчике 8 устанавливается максимальное для данного счетчика кодовое число N и, соответственно; иа выходе ЦАП 7 устанавливается максимальное напряжение U „„,„= -ш Ч маке о

Таким образом на вход ОУ 3 воздействует через датчик 1 напряжение

Н = Чо и через опорный резистор R

O. напряжение !! маис = шмек 4 ° .

1 242801

Дифференциальное уравнение, свя— зывающее выходной сигнал ОУ 3 Uq (t) и входные сиГHBJIbl П (t) H !3 (t)» B операторной форме имеет вид

4 " — П, {Б) К, (Б), (1)

Vo где Б — оператор Лапласа, U (S) = и П (S) "- — 1 -ш 1 изображения ахоп,—

1 ных сигналов; К, (Б) и К (Б) — передаточные функции ОУ 3 для.сигналов

U,(S) и U (S)

При этом

2 S) к (s) = --- — —z„(s)

1/S C

R (1+SR С )/)SR R +(1+SR С )

С, 1 1 — + — — --- ф

+SR„C„)j С, 1+Ы С,, SR

20 ветственно V О %1»»1»

R C "o ВС изме некий этих напряжений. Значения ш и Б, выбирают таким образом, чтобы во всем,зap".нее известном диа(1

С,,В

С

Zîñ (»,Б)„1/S Со

z (s)

1 (2)

Б К С де (S) - (S) II Zî{ S) — операторные сопротивления соответственно цепи обратной связи (кондепсатора С,), датчика 1 и опорного резистора R 2.

Подставляя в формулу (1) выражения (2) и переходя от изображений к ориtIOJ Y HM U3 t)

2 (1 О О 1+

R,Ñ С

1» ( оm et

1» С»1ьс

%,(t) >с, + (") ° (3)

B вь»ражении (3) составляющие С „„, @» и Vq представляют постоянные напря1 жения, не изменяющиеся в зависимости от времени t, Зксноненциальная составляющая, С (") при t;(5-1I,»R я с, 2 достигает установившегося значения (с относительной погрешностью,, меньшей 0,1/) и после этого тоже практически не является функцией времени

Таким образом, только составляющие

7 (г) и V (t) описываются линейными

1 функциями времени С, причем парамет-. ры К1 и ш определяют крутизну соотназоне изменения R1 выполнялось услоI;IIe lV (t)/ /Ч, (t)/» (4) т.е. 1Ъя (p 1U 1, Благодаря этому, начиная с некото.рого момента времени t (фиг.2h ), ОУ 3 выходит из режима насыщения и напряжение на его выходе начинает уменьшаться по абсолютному значению.

При достижении напряжением U>(t) нулевого значения скачкообразно изменяется полярность напряжения U4(t)» и напряжение U,(t) начинает. изменяться в соответствии с

3VÐ С». »1, V»» t

П (t) -- -=- -- (-1-е )1 - —, +

С R@C

2ЧС1 V m, t — () + ч { )111 — Vk,(t;, (5) причем в момент скачкообразного изменения напряжения П» т.е, при 0

VII g (t+0)>0 Vq (й »»0) 0» ч, (t »), " (6) соответственно (2+0) VI (7) т.е. в выходном напряжении ОУ 3 возникает скачок, амплитуда которого определяется практически только параметром С„; Затем напряжение П () изменяется по экспоненциальному закону и»- вследствие выполнения условия (4), начинает убывать по абсолютному значению, повторно достигая нулевого значения . При этом вновь скачком изменяется полярность напряжения

П,» и цикл работы схемь» повторяется в обгасти отрицательных значений напряжения П, () » которое в этом полупериоде описывается выражением

27, С, " "тС Vî t

U (t) — — — (l-е )

С0 R1Cî

Таким образом, ОУ 3, НО 4 и ЦАП 7 прецставляют генератор релаксационных колебаний, амплитуда и частота которого зависит от параметров.датчика 1 и коэффициен»а l»I.

11ос .е возникновения релаксационных колебаний начинается этап преобра=-свания» начало которого совпадает с поступлением импульса запуска с выхода генератора 33 последовательности импульсов (фиг. 2 c;) через элемент 2 И3!И вЂ” НЕ 34 (фиг.2 е) на управляющий вхоц С прецварительной установки числа реверсивного счетчика 8.

1242801 т.е. на участке (Т/4) ct (T/2) в каждом полупериоде напряжения Бз(t) последнее представляет линейно изменяющееся напряжение, характеризующееся крутизной изменения, равной

Ъ m Чo У К С К С (3 О) (12) о о о откуда

При этом в счетчике 8 устанавливает- (13) ся число N . (или подтверждается ,установка N „„„, ). Одновременно с т.е. код в момент равенства V = Ч, этим импульс "Запуск" с выхода гене- пропорционален сквозной проводимости

5 ратора 33 устанавливает триггер 15 1

С вЂ” и не зависит от значений друв единичное состояние, тем самым раз- R, решая прохождение импульсов с выхода гих параметров датчика.

НО 4 через элемент 2 И 16 на вход Фиксирование момента, когда Чр вычитания "-1" реверсивного счетчика 111 становится равным V, осуществляется

8. При этом код N, коэффициент пере- с помощью устройства, построенного дачи,ю и, соответственно, крутизна, на базе компаратора 9, на один вход

Чо которого поступает напряжение U (t)

V = начинают уменьшаться по

R0.Cо. а на другой .вход — опорное напряжение абсолютной величине. Уменьшается при 15 Ч „(фиг. 2-д ), выбирающееся по знаэтом по абсолютной величине и резуль- чению меньше Vc, „„ известного затирующее значение Ч = V< + Чр ранее. С помощью компаратора 9, инО 1 . крутизны напряжения П (t) ° Уменьше- вертора 5 (логического элемента НЕ) ние V> происходит до тех .пор, пока и элемента 2 И 10 на выходе последзначение, Чр не станет равным некото- 2п него формируется импульс (фиг.2 и ), рому заранее заданному значению Ч- . длительность которого может быть

В момент, когда выполняется условие определена из уравнения, описываюVy напряжение U,(t), например, щего напряжение U»(t) на интервале, в положительный полупериод колебания в течение которого VQA„ ) Б (й))0 описывается выражением 25 (при выполнении условия 7):

U,(t) = V«„- V,t. (14)

С С Приравняв V (t) к нулю, получим

V„„— Vð . > О откуда

2у С1 (9) 30 к = Чоп Чр. (16) о

При Ч = V соответственно

Р 3 х

Значения опорных элементов С, R и где с — заданный интервал времени. опорного напряжения V выбираются Таким образом, фиксирование момента при настройке таким образом, чтобы . равенства Ч = V . при технической во всем диапазоне изменения парамет- З реализации сводится к фиксированию ров С„, С, R и R в момент равен- равенства 2к= 0 . Осуществляется т ства V = V период Т релаксационных это следующим образом. В каждом пеколебаний удовлетворял условию риоде колебания U (t) по задним (10) фронтам импульсов, поступающих с вы4(1 хода НО 4, запускается одновибратор

6, формирующий короткий импульс, при т.е. экспоненциальная составляющая поступлении которого на вход g ущ ав (tj. достигала бы с относительной

Пя,С, 3 ления предварительной установкой чиспогрешностью менее 0,1Х установивла реверсивного счетчика 12 в пошегося значения за четверть периода

45 следнем устанавливается некоторое колебания. При соблюдении этого усло заданное число Ny, сформированное вия при Т/ выражение (9) преобразуется к виду предварительно (например, при на2Ve С 2ЧО С, стройке) в виде двоичного кода с поП (t) = — -- + — — - Ч t) (11) мощью узла 13 двухпозиционных переключателей, подключенных к установочным входам D„, ..., D> ñ÷åò÷èêà,12, .;к шине питания "1" и к общей шине "О".

Число И соответствует заданному знал чению и в конечном итоге задан 55

После установки в счетчике 12 числа Ny из него вычитается в течение интервала времени, равного х, чисl0

9 l 24 ла N., =- f„,, где f — частста слелова IIIIR импульсОв поступающих с вы хода генератора 22 послецовательности импульсов через элемент 2 И l II на вход вычитания "-1" счетчика 12, Если N в данном периоде колебания л меньше !11, по истечении интервала L счетчик не достигает нулевого сос-. тояния и на ега выходе "0" импульс. не появляется. Как только N станет равным Иу, на выходе счетчика 12 появляется импульс (фиг.2 К ), который проходит через элемент 2 ИЛИ-НЕ 14 и устанавливает триггер 15 в нулевое состояние, тем самым запрещая прохождение импульсов с выхода НО 4 на вход вычитания счетчика 8, и в последнем фиксируется код N .

Считывание информации о значениях кеда N и кодов, определяемых другими параметрами датчика, осуществляется IIo первому импульсу, появившемуся на выходе счетчика 12 (импульс считывание информации") . При этом кодь- 1!с и М;, пропорциональные

1 г соответственно паРаметРам С, и Сг, формируются следующим образом. В течение времени, необходимого для установления V, = Ч-, устройство 17 выборки и хранения, управляемое короткими импульсами с выхода одновибратора 6, осуществляет выборку и хранение мгновенных значений напряжения

Ug(t) в момент его скачкообразного изменения в обласа положительных значений. Как показано в выражениях (6) и (7), 2Vc..

Соответственно на выходе устройства

i 7 выборки и хранения имеем напря2ЧЕС1 жение U (! О) 1 .

С, Оценим относительную погрешность измерения параметра С, по напряжению

VI,,(t 0) обусловленную конечным зна-. чением времени выборки, приняв

= 0,5 мкс и полагая, что в качесгве ОУ 3, НО 4 и в ЦАП 7 используются быстродействующие ОУ с частотной коррекцией, имеющие высокую скорость нарастания выходного напряжения Ч и малые времена задержки

Рассмотрим наиболее неблагоприятный случай соотношения параметров, встречаюшийся при измерении электрофизических характеристик влажного зерна (влажность 357) с помощью емкостнаго датчика, имеющего параметры:

С, = !00 пФ, С =- 100 пФ, К„ " 10 кОм, Rг .lО0 кОм. Примем С = 100 пФ, U, =- 1 В. Значение Ч! выберем исходя из условия (10), откуда ТЪ2 10 1с

Примем Т = 2 10 с. Значениe Vl, должно быть таким, чтобы за время

1О Т/2, т.е. за 10 с напряжение U3(t) не достигло бы границы динамического диапазона работы ОУ 3, т.е. порядка

6 В. Исходя из этого V> 6 10 В/с.

Подставим указанные значения napal5 метров в выражение (9)

2U, Ñ - /11,L 2U Ñ

П () = — -1=(1-е г) + з Пкс () VC 2 2 и

После пацстановки получим Vil с (t= )

Ь

2O == 0,098 В; V, = 2 В; V>t = 0,003 В. I

Соответственна относительная погрешность оценки С по напряжению

П -,(=-I<), обусловленная влиянием других параметров датчика, равна

g = р,.р, Tais и

Сг vh П Б

1 1

= 0,049 — О,ОО15 = 0,0375 = 3,8Х (18)

Полученное значение 8 удовлетва1 ряет требованиям, предъявляемым к

30 измерительным УстрОйствам падабнОГО типа=

Последующие операпии получения кодов NIÄ » 11г выполняются по сле-. ду-ющему алгоритму. Напряжение

З5 U, (t= в ) сРавниваетсЯ в компаРаторе 19 с пилообразным напряжением

U« (t= 7 ), поступающим с выхода формирователя 18 пилообразного напряжения. Нагряжение Б в (t) (фиг.2 Ii)

4О описывается выражением U (t)

1В

= V . t, т.е. крутизна изменения напряжения 11® (t) выбирается равной

Ч1, на с противоположным знаком. При равенстве сравниваемых напряжений

45 U„(t= L>) и U, (t) справедливО уравнение

2 --- - == Ч

v,,с

С (l9)

Откуда ТC = 2ЧОС1/(СОЧ-. ) °

Импульс длительностью 7

С1 (фиг.2 О) формируется элементом 3. И

20, на входы которого поступает напряжение = выходов компаратора 19 (фиг. 2 1) и инвертора 5 (фиг.2 н ) °

Одновременно на третий вход элемента

3 И 20 поступают импульсы частотой

Х с выхода генератора 22 последовательности импульсов, В результате

124280!

sa время существования импульса

» на входе элемента 3 И 20 формируется импульсов, причем

n f о = — — -- ° С

2Vo fo (20) о с» C» у

Укаэанное число импульсов преобразуется счетчиком 21 в код Np n

1»

Код Ы формируется посредством пре- .

Сг образования счетчиком 24 в код N числа импульсов n = f ° часто1 lz той следования fo., поступивших с выхода генератора 22 последовательности импульсов через элемент 2 И 23 и в течение существования импульса z формируемого с помощью компаратора

19 и элемента 2 И 23. При этом (2! )

2 где Т/2 может быть определено путем приравнивания к нулю уравнения (9) при t = Т/2

UoC /2 zQ 2U С Т .2 — о- (1-е ) +-- — 1- — VI -=О.

Со (22) 25

Поскольку в момент считывания информации выполняется условие (10) выражение (22) может быть переписано в виде

30 (23) 2Uo Cg 2ПаС, Т

+ 7( откуда

Т 2U Сь 2UoC» 2voCz и — — + — — — = -- — — + P(24)

2 С 7 Со>р С 71 . 35 .Подставив--полученное значение Т/2 в выражение (21) получим и 2Uo ю

С4VP (25) т.е. о определяется только значе.п нием параметра Cz.

Преобразование параметра Е,2 в код

К начинается с суммирования напря2 жений И, (г) и V„e (с) . в сумматоре

25, на выходе которого (фиг ° 2 г ) 45 напряжение, например, в полупериод колебания, когда Uy(t))0, описывается выражением

Со

2Vâ С - 2vo С.„1 "Д

+ — — — V t + Vó t .= — — "(1-е )+

2По С,.

Со (26)

Если в этом полупериоде рассмат- 55 рив ать значения времени, когда

ty(5-6) RzC>, т. е. когда экспоненциальная составляющая напряжения U<< (t) достигает уст-нои(вшсгогя значения, выражение (26} может быть приведено к виду

1 21.1.-.С . 21.! C»

1 г (.— 6, 1,, -, - — - — + — — (27), Напря:=.апle U,. фиксируется на выход"- устройства 27 выборки и хранения управляе.-,огo оцновибраторсм 25, ЗаП (гКаЮЩИМСЯ П» PBjI(

2b

Затем из напряженна Г;- в вь читающем устройстве 28 вычитывается напряжение

П (t= i;}

-»о Cz

U = Ф ) — — — — — +

21 2о» &

2»2о» » oC» -Vo Cz (28)

С, С С

Б свою очередь. напряжение U zg, с масштабньм коэффициентом K. = 0,632 суммируется с напряженнем U (t= < ) в сумматоре 29,, на выходе которого (фиг 2 и ) напряжение описывается выражением U., =х П„ч + U (= . )

2, 2V:

=0,.632 — — -С„+ = — С, . Напряжение U „ о о сравнивается i3 комlIBpeòepe 30 с напряжением U (t) . oпнсываемым выражением (26), а í", выходе элемента

2 И 31 формируется импульс (фиг.2 c ), дл(итель ность E. (ор ого lip!i вь(бо1ге — 0,632 равна постоянной времени — R С, Импульс с выхода элемента 2 И 31 подается на тактовый вход Т А11П 32 дв„хтактного иь тегрпрования и является управляюпппм нмпу:IbcoM первого такта интегрирования, в течение которого интегрируется опорное напряжение

7 и, подключенное к первому аналоговому входу Л,, При этом (фиг,2 »»)

1 r„,с аз б

"r:Cð on o Ко С о 2 о

1 ( (, (г,(1„ (ll (г где <„— пос-.оядная времени - нтегратора, вхоцящегe в АЦП 32. Во второ: такте интегрируется напряжение Uz,, подаваемое на второй аналоговый вход

А г АЦП, а на выходе интегратора имеем

Г кг Сг» ой= 2 о С

U — (t) ,4О,аЗ2 и (» О П (30)

В момент равенства нулю напряжежения L

1 242801

Е2С 1ок 2Vok а, (,)

nl ÑC . nL

Н 0 н откуда 1сп2 C0R 2

Соответственно цифровой код N на выходе АЦП 32 N „, - L - R определяет значение параметра К .

В случае, если после считывания информации о значениях кодо.в N ., 4

Ис и N< значение К изменяется, 2 М 1 в частности, таким образом, что не выполняется условие (4), в схеме возможен срыв колебаний. Однако пос 4 ле поступления следующего импульса запуска с выхода генератора 33 вновь обеспечивается возникновение релаксационных колебаний, и процесс преобразования повторяется при новом значении R

20 фо рмула из о бр е те ння

Аналого-цифровой преобразователь параметров диэлькометрического датчика, содержащий диэлькометрический датчик, опорный резистор, операционьиай усилитель с емкостнай обратной связью, нуль-орган, инвертор, одновибратор и RS-триггер, причем дизль30 кометрический датчик, усилитель, нуль-орган, одновибратор соединены последовательно, опорный резистор подключен к входу усилителя, выход нуль-органа соединен с второй клеммой дизлькометрического счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены цифроаналоговый преобразователь, четыре счетчика, в том числе два реверсив ных, четыре комйаратора, пять элементов 2 И, узел двухпозиционных переключателей, два элемента 2 HJIH-НЕ, два устройства выборки и хранения, интегратор с накопительным конденсатором, шунтируемым аналоговым ключом, элемент 3 И, два генератора последовательности импульсов, два аналоговых сумматора, второй одно- ®О вибратор, аналоговое вычитающее устройство, аналого-цифровой преобра-" зователь напряжения с двухтактным интегрированием, реэистивный делитель напряжения и пассивная интегрирующая цепь, при этом выход операционного усилителя одновременна соедийей с первым входом первого компаратара, к второму входу кото- рого подключено опорное напряжение, с аналоговым входом первого устрой-. ства выборки и хранения и с первым входом первого аналогового сумматора, а выход нуль-органа соединен с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя, к цифровым входам которого подключены выходы первого реверсивного счетчика, а к выходу — опорный резистор, с первым входом третьего элемента 2 И и с управляющим входом аналогового ключа, шунтирующего накопительный конденсатор интегратора, при этом выход интегратора соединен с вторым входом первого аналогового сумматора и первым входам второго компаратора, второй вход последнего подключен к выходу первого устройства выборки и хранения и одновременно к первым входам аналогового вычитающего устройства и второго аналогового сумматора, кроме того, .выход первого компаратора соединен с первым входом первого элемента 2 И, второй вход последнего соединен с выходом инвертора и одновременна с первыми входами элемента

3 И и пятога элемента 2 И, и выход первого элемента 2 И подключен к перному вход ч второго элемента 2 И и .входу второго одновибратора, причем второй вход второго элемента 2 И соединен с выходом первого генератора последовательности импульсов и одновременно с вторым входом элемента 3 И и первым входом четвертого элемента 2 И, а выход второго элемента 2 И подключен к входу вычитания второго реверсивного счетчика, к входам предварительной установки заданного числа которого подключен узел двухпознционных переключателей, а вход управления записью-заданного числа в счетчик соединен с выходом первого одновибратора и одновременно с, управляющим входом первого устройства выборки и хранения, при этом выход второго реверсивного счетчика соединен с первым входом первого элемента 2 ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу четвертого компаратора.и одновременно к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выход первого элемента 2 ИЛИ-НЕ подключен к входу установки в нулевое состояние RS-триггера, к входу уста! 242801 ковки RS-триггера в единичное состояние подключены выход второго генератора последовательности импульсов и одновременна второй. вход второ ro элемента 2 ИЛИ-НЕ, а выход

RS-триггера соединен с вторым входам третьего элеменра 2 И, выход которого подключен к входу вычитания первого реверсивного счетчика, причем прямой выход второго компаратора соединен с третьим входом элемента

3 И, выход которого подключен к входу третьего счетчика, а инверсный выход, компаратора соединен с вторым .входом четвертого элемента 2 И, вы— хад последнего подключен к входу четвертого счетчика, при этом выход первого аналогового сумматора ссединен с первым входом третьего компаратара и одновременно с аналоговым входам второго устройства выборки и хранения, управляющий вход которого подключен к выходу второго аднавибратора, а выход второго у "трайства выборки н хранения соединен с вторым входам аналогового вычитан щего устройства,,5 выход катарага соединен с первым аналоговым входам аналога-щ фравага преобразователя напряжения с двухтактвым .ãíòÐà pèðÎçÿкием и с. вторым входом в т ар аг а сумматора, выход па с-!

О леднега подключен к второму входу третьего кампаратара, выход которого подключен к второму входу пятого элемента 2 И, а выход паследнега подключен к тактовому входу аналога-цифравога преобразователя напряжения, втсраму аналоговому входу KoTopof подключен источник опорного напряжения, кроме того, прямой вход четвертага кампаратара через реэистив20 ный делитель напряжения соединен с шиной питания схемы, а инверсный вход соединен с шичай питания через пассивную интегрирующую цепь.

1 242801 р Идуй

d Му 1 4 ат ИМРЕ

Составитель З,.Немцев ,Редактор Л.Шипжина Техред Н.Sоикало Корректор !1.Демчик

Зак аз 3 á95/40 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4