Преобразователь параметров кондуктометрического датчика

Преобразователь параметров кондуктометрического датчика

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Может быть использовано для измерения параметров кондуктометрических датчиков. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Для достижения цели в устройство, содержащее ф рмирователь опорного напряжения 1, клеммы 2 для подключения кондуктометрического датчика, операционный усилитель 3, первый блок 4 вычитания, первый масштабирующий преобразователь 5, ключ 6, введены опорный конденсатор 7, блоки 8, 12, 13 выборки, второй масштабирующий преобразователь 9, измеритель постоянной времени 10, блок сравнения 11, второй блок 14 вычитания, фильтр нижних частот 15, логометрический преобразователь 16, блок синхронизации 17. Период следования импульсов опорного генератора выбирается из условия с S полного окончания переходного процесса в течение каждого полупериода. (Л Таким образом, выбор периода следовас ния импульсов опорного генератора осуществляется, исходя из априорной. информации об ожидаемых диапазонах значений параметров датчика. 1 ил. 1C Од i N9 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1267290 A 1 (51) 4 G 01 К 27/02 27/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3909624/24-21 (22) 15.04.85 (46) 30.10 ° 86.. Бюл. Р 40 (71) Пензенский политехнический институт (72) Ю.С.Гаевский, А.И.Мартяшин, А.В.Светлов и Б,В.Цыпин (53) 621.3 17.332(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 949539, кл. G 01 R 27/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 493021, кл. G 01 R 27/02, 1973. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.

Может быть использовано для измерения параметров кондуктометрических датчиков. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Для достижения цели в устройство, содержащее формирователь опорного напряжения 1, клеммы 2 для подключения кондуктометрического датчика, операционный усилитель 3, первый блок 4 вычитания, первый масштабируюц|ий преобразователь 5, ключ 6, введены опорный конденсатор 7, блоки 8 12, 13 выборки, второй масштабируюц|ий преобразователь 9, измеритель постоянной времени 10, блок сравнения 11, второй блок 14 вычитания, фильтр нижних частот 15, логометрический преобразователь 16, блок синхронизации 17.

Период следования импульсов опорного генератора выбирается из условия полного окончания переходного процесса в течение каждого полупериода.

Таким образом, выбор периода следования импульсов опорного генератора осуществляется, исходя из априорнои инЬормации об ожидаемых диапазонах значений параметров датчика. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 126

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров кондуктометрических датчиков.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя параметров кондуктометрического датчика.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя параметров кондуктометрического датчика.

Датчик содержит формирователь 1 опорного напряжения, клеммы 2 для подключения кондуктометрического датчика, операционный усилитель 3„ первый блок 4 вычитайия, первый масштабирующий преобразователь 5, ключ 6, опорный конденсатор 7, первый блок

8 выборки, второй масштабирующий преобразователь 9, измеритель 10 постоянной времени, блок 11 сравнения, второй 12 и третий 13 блоки выборки, второй блок 14 вычитания, фильтр 15 нижних частот, логометрический преобразователь 16 и блок 17 синхронизации. Выход формирователя 1 опорного напряжения соединен с одной иэ клемм 2 и входами масштабирующего преобразователя 5 и ключа 6 ° Вторая клемма 2 соединена с входом операционного усилителя 3, между входом и выходом которого подключен опорный конденсатор 7. Выходы операционного усилителя 3 и первого масштабнрующего преобразователя 5 подкачены к соответствующим входам первого блока 4 вычитания. Выход ключа 6 через фильтр 15 нижних частот соединен с одним из входов логометрического преобразователя 16, другой вход которого через последовательно включенные второй масштабирующий преобразователь 9 и третин блок 13 выборки соединен с выходом первого блока 4 вычитания, который объединен с входом измерителя 10 постоянной времени и входом первого блока 8 выборки, выходы которых соединены с управляющим входом ключа 6 и одним из входов блока 11 сравнения, другой вход которого соединен с выходом второго блока 14 вычитания, соответствующие входы которого подключены к выходам третьего блока 13 выборки и через второй блок 12 выборки к выходу второго масштабирующего преобразователя 9. Входы синхронизации первого S

z(p) PC1+

1

PC +

Изображение по Лапласу выходного напряжения операционного усилителя 3:

Бо Е,(Р) З5 э Р Е(Р) где U (P) = — - изображение по ЛапUo < а ° р пасу опорного напряжения, беэ учета знака U,, 1

Z (P) = —, — операторное сопрос тивление опорного конденсатора емкостью Соо.

Подставляя значения Z.(Р) и Е(Р), получают

Ь .С„1 U С С

U

1 +

+ 2 3

1 к

К

Р(С + Г >) 7290 2 второго 12 и третьего 13 блоков выборки, а также аналогичные входы измерителя 10 постоянной времени и формирователя 1 опорного напряжения

5 соединены с соответствующими выходами блока 17 синхронизации.

Преобразователь параметров кондуктометрического датчика работает следующим образом, 10 По синхросигналам с первого выхода блока 17 синхронизации формирователь

1 опорного напряжения формирует последовательность прямоугольных двуполярных импульсов амплитудой U и периодом следования, определяемым пери-. одом синхросигнала, который подается через подключенный к клеммам 2 кондуктометрический датчик на вход операционного усилителя 3, в цепи отри20 цательной обратной связи которого включен опорный конденсатор 7 емкос.тью С,.

Операторное сопротивление датчика имеет вид:

1267290

1 у.С.г С, (;с) с.(с, +c5

U,С, v,(t)

С, U, С, + (1 — р о

И. С,С, "2 С (Сг + Сз) UoСг

Пэ= С Кв о

ПоККд (СгСд

Со Сг + Сд э д

UoC т е U

° ° о

Uo Cz

К9

Сг+ сд при Кч г

Таким образом, 45 с, ñ

2 Со (C2 + C5)

П. С- д, С.

С2

Переходя к оригиналу, получают в ,течение одного из полупериодов опорного напряжения:

В течение другого полупериода опорного напряжения Пд() имеет противоположный знак.

В случае незаполненного датчика отсутствует связь между электродами датчика через комплексное сопротивление раствора, остается связь только через паразитную геометрическую емкость, вследствие чего

При этом осуществляется установка коэффициента передачи масштабирующего преобразователя 5 так, чтобы напряжение на выходе первого блока 4 вычитания было равным нулю:

Новая установка коэффициента передачи масштабирующего преобразователя 5 осуществляется лишь в случае замены кондуктометрического датчика.

Таким образом, напряжение на выходе блока 4 вычитания при заполнении датчика

Пос2С Е <, 7;) 4 С (C С )

U С, U Ñ Сз U Сс С1) с, с. (c, + с, ) е

+ U() C2 (1 Е В(Сг+Сд) )

Со

Первый блок 8 выборки осуществляют измерение и запоминание значения этого напряжения в установившемся режиме при t > 6К(С + Сэ), т. е. U. C

С, Напряжение на выходе второго масштабирующего преобразователя 9

t

+ y а Г(U с(са |) ) ч С 2

О где Кч — коэффициент передачи второго масштабирующего преобразователя 9.

В начальный момент времени напряжение на выходе второго блока выборки 12

В установившемся режиме напряжение на выходе третьего блока выборки 13

Второй блок 14 вычитания выделяет разность этих напряжений, т.е.;

П С ИоС,С>

Со ч Со (Сг + Сз) Блок 11 сравнения до тех пор меняет коэффициент передачи второго масштабирующего преобразователя 9, пока не будет достигнуто равенство

Пг = U,, т.е,:

40 — о- — = —, К

Но(ПСC2

Со Со (Сг +

Измеритель 10 постоянной времени формирует прямоугольный импульс нап55 ряжения длительностью

= R(Cz + С, ), который открывает на это время ключ 6, т.е. на выходе ключа формируется импульс амплитудой

Ь 1267290

U, и длительностью лt Вольтсекунд-. 1 ная площадь импульса

Цо Цо» (р + Сз ) 10

2 > 6К(С + Сз);

Т, 30

To ) 12R(C> + Сз) е изобретения

Формула

ВНИИПИ Заказ 576?/41 Тираж 728 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r Ужгород, ул. Проек.:ная, 4

Через фильтр t5 нижних частот этот импульс попадает на один из входов логарифмического преобразователя 16, на другой вход которого подается напряжение с выхода третьего блока выборки 13, т.е. на выходе логометрического преобразователя 4т По 1 (С +

U6 — U (c +С,) =Кс

Таким образом, измеряются все параметры четырехэлементной схемы замещения кондуктометрического датчика обеспечивается синхронная работа бло- ков выборки 8, 12 и 13, формирователя опорного напряжения 1 и измерителя постоянной времени 10 блок синхронизации 17.

Период следования импульсо з опорного генератора выбирается из условия полного окончания переходного процесса в течение каждого полупериода, т.е.:

Таким образом, выбор периода следования импульсов опорного генератора осуществляется исходя из априорной информации об ожидаемых диапазо- нах значений параметров датчика.

Преобразователь параметров кондуктометрического датчика, содержащий формирователь опорного напряжения,,клеммы для подключения кондуктометри45 ческого датчика, одна из которых соединена с входом операционного усилителя, выход которого соединен с

Ф одним из входов первого блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом первого масштабирующео преобразователя, ключ, о т л и— ающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены опорный конденсатор, три блока выборки,, второй масштабирующий преобразователь, блок сравнения, второй блок вычитания, измеритель постоянной времени, фильтр нижних частот, логометрический преобразователь, блок синхронизации, причем вход синхронизации формирователя опорного напряжения соединен с первым выходом блока синхронизации, а выход соединен с другой клеммой . кондуктометрического датчика, входом первого масштабир тощего преобразователя и аналоговым входом ключа, в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя включен опорный конденсатор, выход первого блока вычитания соединен с входами первого блока выборки, второго масштабирующего преобразователя и измерителя постоянной времени, вход синхронизации первого блока выборки подключен к второму )зыходу блока синхронизации, а выход — к одному из входов блока сравнения, выход второго масштабирующего преобразователя соединен с входами второго и третьего блоков выборки, выходы которых соединены с входами второго блока вычитания, а вход синхронизации второго блока выборки соединен с третьим выходом блока синхронизации, вход синхронизации третьего блока выборки подключен к второму выходу блока ,синхронизации, выход второго блока вычитания соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого подключен к управляющему входу второго масштабирующего преобразователя, выход измерителя постоянной времени соединен с управляющим входом ключа, а вход синхронизации — с третьим выходом блока синхронизации, выход ключа через фильтр нижних частот соединен с одним из входов логометрического преобразователя, другой вход которого соединен с выходом третьего блока выборки.