RU46373U1

RU46373U1 - Интегрирующий измерительный преобразователь

Info

Publication number: RU46373U1
Application number: RU2004135479/22U
Authority: RU
Inventors: М.К. Казаков; С.В. Крамаренко; Н.М. Казаков
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2005-06-27

Abstract

Полезная модель относится к автоматике, вычислительной технике, в частности, к электроизмерительной технике. Сущность решения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей и упрощении схемы. С этой целью в устройство введен узел на основе операционного усилителя и резисторов, который изменяет полярность напряжения источника синхронно с изменением полярности подключения интегрирующего конденсатора.

Description

Полезная модель относится к автоматике, вычислительной технике, в частности, к электроизмерительной технике.

Известны интегрирующие измерительные преобразователи (интеграторы) на основе операционного усилителя (ОУ) с резистором на входе и конденсатором в цепи обратной связи (т.е. интегрирующего ОУ) (см. Гутников B.C. Интегральная электроника в электроизмерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, 1988.-С.94). Недостатком таких устройств является накопление погрешности в режиме длительного интегрирования из-за наличия входного тока и напряжения смещения используемого ОУ.

Известны также интеграторы, в которых используются цепи отрицательной обратной связи по постоянному напряжению, с помощью которых устраняется эффект накопления погрешностей от интегрирования входного тока и напряжения смещения ОУ (см.Зыкин Ф.А., Казаков М.К. Интеграторы периодических сигналов / Изв.ВУЗов. Энергетика -1988.- №7). Недостатками таких устройств является появление погрешностей интегрирования и увеличение инерционности из-за введения дополнительных обратных связей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является интегрирующий измерительный преобразователь (ИИП) с переключением обкладок интегрирующего конденсатора (см. патент РФ 2127887 G01R19/04), который выбран в качестве прототипа. Для снижения погрешности интегрирования напряжения смещения и входных токов (паразитных параметров) ОУ процесс интегрирования разбивается на такты, в которых производится переключение обкладок конденсатора и зажимов обмотки пояса с помощью двух коммутирующих блоков. В итоге, результаты интегрирования входного (полезного) сигнала в каждом такте складываются, а результаты интегрирования паразитных сигналов вычитаются.

Недостатками прототипа являются, во-первых, узкие функциональные возможности, что выражается в возможности работы только с источником сигнала, имеющим трансформаторный выход, а, во-вторых, сложность схемного решения, что выражается в большом количестве ключей.

Технический результат - расширение функциональных возможностей и упрощение схемы ИИП.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве особенность заключается в том, что в него введены: второй ОУ, второй, третий и четвертый резисторы, а также тем, что первый коммутирующий блок выполнен в виде одного ключа, причем источник сигнала соединен со вторым и третьим резисторами, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с другим вводом третьего резистора, а также через ключ - с земляной шиной, другой вывод второго резистора соединен с инвертирующим входом второго ОУ, который через четвертый резистор подключен к своему же выходу, а также - к первому резистору.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленного решения. Определение из перечня аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном решении, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое решение соответствует условию «новизна».

Схема полезной модели приведена на чертеже.

Работа устройства заключается в следующем. Процесс интегрирования напряжения, подаваемого с источника 1, разбивается на циклы с помощью генератора прямоугольных импульсов (ГПИ) 2, причем в течение одного полупериода выходного напряжения этого генератора ключ 3 замкнут, а

входные зажимы m и n второго коммутирующего блока 4 соединяются соответственно к его же выходным клеммам m¹ и n¹.

В течение другого полупериода напряжения ГПИ 2 ключ 3 размыкается, а вход m блока 4 соединяется с выходом n¹, а вход n - с выходом m¹.

Узел, включающий в себя второй ОУ 5, второй 6, третий 7, четвертый 8 резисторы, при замкнутом ключе 3 является инвертором напряжения, снимаемого с источника 1 (т.е. его коэффициент передачи равен «1»), а при разомкнутом состоянии ключа 3 - повторителем напряжения (т.е. его коэффициент передачи равен «1»). Это имеет место при равенстве сопротивлений указанных резисторов.

Таким образом, полезное напряжение источника 1 подается через ОУ 5 на интегрирующий ОУ, включающий в себя первый ОУ 9, первый резистор 10, интегрирующий конденсатор 11, с изменением полярности, причем синхронно изменяется также полярность подключения интегрирующего конденсатора 11 благодаря переключению блока 4. В итоге, изменения знака интегрирования полезного напряжения в течение всего периода напряжения ГПИ 2 не происходит. Что касается паразитных факторов (входной ток и напряжение смещения используемого в интеграторе первого ОУ 9), то знаки интегрирования для них в течение разных полупериодов напряжения ГПИ 2 различны: происходит их вычитание за время, равное периоду, поэтому смещение нулевого уровня интегратора уменьшается.

Таким образом, средство, воплощающее заявленное решение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей (источник 1 может не иметь трансформаторного выхода) и упрощении схемы (используется меньшее количество ключей). Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».

Claims

Интегрирующий измерительный преобразователь, содержащий источник сигнала, первый операционный усилитель (ОУ), первый резистор, интегрирующий конденсатор, первый и второй коммутирующие блоки, генератор прямоугольных импульсов, причем первый резистор соединен с инвертирующим входом первого ОУ, неинвертирующий вход которого заземлен, инвертирующий вход и выход первого ОУ, являющийся выходом преобразователя, подключены ко второму коммутирующему блоку, а к выходным зажимам последнего подсоединен интегрирующий конденсатор, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входами управления коммутирующих блоков, отличающийся тем, что в него введены: второй ОУ, второй, третий и четвертый резисторы, а также тем, что первый коммутирующий блок выполнен в виде одного ключа, причем источник сигнала соединен со вторым и третьим резисторами, неинвертирующий вход второго ОУ соединен с другим вводом третьего резистора, а также через ключ - с земляной шиной, другой вывод второго резистора соединен с инвертирующим входом второго ОУ, который через четвертый резистор подключен к своему же выходу, а также - к первому резистору.