PL94854B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru zmian rezystancji, zwlaszcza przy uzyciu integracyjne¬ go przetwornika analogowo-cyfrowego.Urzadzenie wedlug wynalazku moze zostac wykorzystane do przeprowadzania pomiarów dowolnych wiel¬ kosci fizycznych, które moga byc reprezentowane przez zmiany rezystancji elektrycznej, na przyklad do mierze¬ nia zmian temperatury.W znanych miernikach cyfrowych cykl pomiarowy obejmuje zasadniczo otrzymanie sygnalu analogowego okreslajacego mierzona wielkosc oraz przetworzenie tego sygnalu analogowego na sygnal cyfrowy, przy uzyciu przetwornika analogowo-cyfrowego.Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3500109 znany jest integracyjny przetwornik analogowo-cyfrowy nadajacy sie do wykorzystania w woltomierzach cyfrowych. Uklad ten obejmuje dodatkowy integrator dla sumowania pary napiec odniesienia dodatniego i ujemnego, które sa dostarczane na przemian, i napiecia wejsciowego oraz dla calkowania tej sumy napiec, generator sygnalu odniesienia dla generowania sygnalu o stalej czestotliwosci powtarzania oraz komparator napiecia dla porównywania sygnalu z integratora z sygnalem wyjsciowym generatora sygnalu odniesienia.Sygnal wyjsciowy komparatora wymusza przelaczenie pary napiec odniesienia tak, ze srednia wartosc sumy napiec podanych na zacisk wejsciowy integratora staje sie zerowa, przez co modulator szerokosci impulsów wytwarza sygnal o zmodulowanej szerokosci impulsów, proporcjonalnej do wartosci sygnalu wejsciowego. Prze¬ twornik obejmuje równiez cyfrowy miernik szerokosci impulsów, który powtarzalnie i cyfrowo mierzy szerokosc impulsów wyjsciowych z modulatora szerokosci impulsów.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia do pomiaru zmian rezystancji przetwarzajacego zmiany rezystancji bezposrednio na sygnal cyfrowy.2 94 854 Cel wynalazku osiagniety zostal przez to, ze w urzadzeniu wspólny wezel rezystora pomiarowego i rezysto¬ ra wzorcowego jest uziemiony, a pozostale dwie koncówki tych rezystorów dolaczone sa do zacisków nieuzie- mionego zródla zasilania i zestyków, odpowiednio, pierwszego i drugiego, w przelaczniku.Urzadzenie wedlug wynalazku przewyzsza pod wzgledem parametrów roboczych dotychczas znane analo¬ gowo-cyfrowe integracyjne przetworniki napiecie — czas oraz zapewnia bezposrednia zamiane zmian rezystancji, a przez to wielkosci mierzonej, na sygnal cyfrowy.Zaleta urzadzenia wedlug wynalazku jest to, ze zródlo stalopradowe musi dostarczac napiecia stabilnego jedynie przez krótki przedzial czasowy odpowiadajacy dlugosci jednego roboczego cyklu integratora. Nie pia równiez potrzeby stosowania bardzo dokladnego zródla napiecia odniesienia, podczas gdy w znanych przetwor¬ nikach tego typu dokladnosci zródel musza byc duze. Uzyskanie stabilnego i precyzyjnego rezystora wzorcowe¬ go jest stosunkowo proste.Wybranie wartosci czasu zwarcia przelacznika z kazdym z jego zestyków tak, aby odpowiadala ona calko¬ witej wielokrotnosci okresu zaklócen sieciowych, umozliwia zmniejszenie uchybu wartosci mierzonej wynikajace¬ go z obecnosci tych zaklócen.Przedmiot wynalazku przedstawiony zostal w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia schemat blokowy urzadzenia wedlug wynalazku, a fig. 2a-d — przebiegi sygnalów na wyjsciach poszczegól¬ nych zespolów skladowych.Uklad przedstawiony na fig. 1 zawiera stalopradowe zródlo zasilania E, rezystor szeregowy Rl, rezystor Rt, pelniacy funkcje rezystora pomiarowego, i rezystor Rs, pelniacy funkcje rezystora wzorcowego. Napiecie stale ze zródla E jest podawane do obwodu obejmujacego szeregowe polaczenie rezystorów Rl, Rt i Rs.Wspólny wezel rezystorów Rt i Rs jest uziemiony. Równolegle do szeregowo polaczonych rezystorów Rt i Rs wlaczony jest przelacznik S, którego zestyki 1 i 2 dolaczone sa do zewnetrznych koncówek rezystorów odpo¬ wiednio Rt i Rs. Sygnal z przelacznika S podawany jest na.wejscie integratora I, obejmujacego szeregowy rezystor R2, wzmacniacz operacyjny A i kondensator C sprzezenia zwrotnego.Na wyjsciu integratora I wlaczony jest komparator H, który porównuje napiecie wyjsciowe integratora I z potencjalem ziemi w celu otrzymania impulsu wyjsciowego, gdy napiecie wyjsciowe integratora I osiagnie poziom potencjalu ziemi. Ponadto uklad z fig. 1 obejmuje generator TM taktujacy, zespól CNT sterowania przelacznikiem S, oraz licznik M szerokosci przedzialów czasowych. Generator taktujacy TM wytwarza okreso¬ wo trzy impulsy Pa, Pb, Pc, wystepujace w jednakowych odstepach czasowych. Impulsy Pai Pb sa wprowadzane do zespolu CNT sterowania przelacznikiem S, a impuls Pc do licznika czasu M.Zespól sterujacy CNT steruje przelacznikiem S na podstawie impulsów Pa, Pb i impulsu wyjsciowego komparatora H. Przelacznik S zostaje zwarty z zestykiem 1 w chwili pojawienia sie impulsu Pa, a z zestykiem 2 w chwili pojawienia sie impulsu Pb. Impuls wyjsciowy komparatora H ustawia przelacznik S w polozeniu calko¬ wicie rozwartym. Licznik M szerokosci przedzialów czasowych mierzy uplyw czasu pomiedzy impulsem wyjscio¬ wym Pc generatora taktujacego TM, a impulsem wyjsciowym komparatora H.Na fig. 2 przedstawiono graficznie zasade pracy urzadzenia wedlug wynalazku. Generator taktujacy TM wytwarza impuls Pa, który wymusza zwarcie przelacznika S z zestykiem 1 dla doprowadzenia spadku napiecia i rezystora Rt do integratora I. Napiecie wyjsciowe integratora I, które mialo poczatkowo wartosc zerowa, zaczyna narastac w kierunku dodatnim. Po uplywie czasu Tc od wygenerowania impulsu Pa, generator TM wytwarza impuls Pb, który wymusza zwarcie przelacznika S z zestykiem 2. W wyniku tego, do integratora I podawane jest teraz napiecie z rezystora wzorcowego Rs.Poniewaz polaryzacja napiecia na rezystorze Rs jest przeciwna w stosunku do napiecia pojawiajacego sie na rezystorze Rt wiec sygnal wyjsciowy integratora I maleje w kierunku poziomu zerowego. Po uplywie pewnego czasu od wygenerowania impulsu Pb generator TM generuje trzeci impuls Pc. Gdy napiecie wyjsciowe integratora I osiagnie poziom zerowy, komparator H wytwarza impuls wyjsciowy, który wymusza calkowite rozwarcie przelacznika S i blokuje w ten sposób podawanie sygnalów wejsciowych do integratora I. Po zakonczeniu opisa¬ nej wyzej operacji sygnal wyjsciowy integratora I odtwarza swa wartosc poczatkowa. Tak wiec mozna napisac nastepujace równanie: 1 R2C gdzie Tx reprezentuje przedzial czasowy miedzy impulsem Pc a impulsem wyjsciowym komparatora H. Z równa¬ nia (1) mozna otrzymac nastepujaca zaleznosc: TX=(||-1)TC (2) /- Rtidt + / 0 Tc 2TC+TX Rsidt = 0 O)94854 3 Jak wynika z równania (2) urzadzenie wedlug wynalazku mozna wykorzystac np. jako miernik zmian temperatury. Wielkosc Tc jest stala, a zatem, jezeli rezystor wzorcowy Rs ma te sama wartosc co rezystor pomiarowy Rt w temperaturze odniesienia (np. 0°C), wówczas lewa strona równania (2) jest proporcjonalna do mierzonej wartosci temperatury.Uklad wchodzacy w sklad urzadzenia wedlug wynalazku, stojacy za integratorem I jest znanym ukladem integracyjnego przetwornika analogowo-cyfrowego napiecie-czas. . PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do pomiaru zmian rezystancji, zwlaszcza przy uzyciu integracyjnego przetwornika analogo¬ wo-cyfrowego, obejmujace rezystor pomiarowy i rezystor wzorcowy, polaczone szeregowo dla zapewnienia takie¬ go samego przeplywu pradu przez oba te rezystory, integrator, którego sygnal wejsciowy jest sygnalem przetwa¬ rzanym, i przelacznik dla wprowadzania do integratora przez okreslony przedzial czasowy przetwarzanego sygna¬ lu w wyniku ustawienia tego przelacznika wjego pierwszym polozeniu, a nastepnie, w wyniku ustawienia prze¬ lacznika wjego drugim polozeniu, dla wprowadzania do integratora sygnalu odniesienia o polaryzacji odwrotnej wzgledem wspomnianego sygnalu przez przedzial czasowy potrzebny na osiagniecie przez sygnal wyjsciowy integratora wartosci poczatkowej, znamienne tym, ze wspólny wezel rezystora pomiarowego (Rt) i re¬ zystora wzorcowego (Rs) jest uziemiony, a pozostale dwie koncówki tych rezystorów dolaczone sa do zacisków nieuziemionego zródla zasilania (E) i zestyków, odpowiednio pierwszego (1) i drugiego (2) w przelaczniku (S). FIG. I t-jfc Ri 1 E Rtj Rs[ I HS .1 —r°—W- Hf- 1'. CNT Ri Pb Pc H TM PL