SU1226401A1 - Устройство коррекции нулевого уровн сигнала посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано в различного рода измерительных приборах, преимущественно дл  измерени  параметров, не имеющих отрицательного значени , например концентрации веществ, электрического сопротивлени  и т.д.- В устройстве решаетс  задача компенсации дрейфа нул . При этом входной сигнал устройства суммируетс  с выходным сигналом первого источника опорного напр жени , а суммарный сигнал поступает на первый.вход суммирующего усилител  Выходной сигнал последнего поступает на вход индикатора и на первьш вход компаратора, в котором сравниваетс  с выходным сигналом второго источника опорного сигнала, Выходной сигнал компаратора поступает на вход Запрет счета реверсивного счетчика, на счетный вход которого поступает выходной сигнал гене-т ратора импульсов, а на вход Установка О - выходной сигнал блока запуска . Выходной сигнал реверсивного счетчика анализируетс  в декодирующей резистивной матрице, а результат сравнени  поступает на второй вход суммирующего усилител . 1 ил. I сл с: ю кэ о:) 4; о

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в различного рода электронных измерительных приборах, преимущественно дл  измерени  параметров, не имеющих отрицательного значени , например концентрации веществ/ элект- .рического сопротивлени  и т.д.

Цель изобретени  - повьпиение точности устройства.

На чертеже представлена принципиальна  схема устройства.

Устройство содержит источник 1 сигнала, переменный резистор 2, суммирующий усилитель 3, генератор k импульсов, счетчик 5 импульсов, декодирующую резистивную матрицу 6,, компаратор 7, переменньм резистор 8 индикатор 9 выходного сигнала, блок

10запуска, первьй и второй источники 11 и 12 посто нного напр жени , первый и второй источники 13 и 14 опорного напр жени , общие шины 15-17, резисторы 18-21, операционньш усилитель 22,

На чертеже ,р обозначает выходной сигнал декодирующей резистивной матрицы 6, U,,.,- выходной сигнал суммирующего усилител  3, Ue выхоной сигнал источника 1 сигнала,Up - выходной сигнал второго источника опорного напр жени ,

В качестве источника 1 сигнала может быть применен источник сигнала посто нного тока„

Последовательное соединение счетчика 5 импульсов и декодирующей ре- .зистивной матрицы 6 представл ет собой цифроаналоговый преобразователь , . .

В состав первого источника 13 опорного напр жени  вход т источник

11посто нного, напр жени , переменный резистор 2 и обща  тина 15.

В состав второго источника 14 олорного напр жени  вход т источник

12посто нного напр жени , переменный резистор 8 и обща  шина 16,

В состав суммирующего усилитех(  3 вход т резисторы 18-21, операщон ный усилитель 22 и обща  шина 17,

В варианте устройства, изобрагген ном на чертеже, индикатор 9 выходного сигнала подключен непосредственно к выходу суммирующего усилител  ), который должен дл  этого обладать необходимым коэффициентом уси .лени  Ку, поскольку при усилении

сигнала после суммирующего усилите л  3 может также возникнут- , откло-- нение сигна.па, которое невозможно скомпенсировать данным устройством,

Если необходимо получить более вы- - сокий уровень сигнала, после суммирующего усилител  3 можно включить масштабный усилитель и его выход соединить с входом компаратора 7,

в этом случае коэффициент усилени  Ку соответствует суммарному коэффициенту усилени  суммирующего 3 и масштабного усилителей.

На входах суммирующего усилител 

3 одновременно присутствуют три . входных напр жени , В предлагаемом варианте на его инвертирующий вход подают напр жение коррекции , а на его неинвертир тощий вход - напр жени  К от источника 1 сигнала и напр жение Up с выхода второго.источника 13 опорного напр жени , В результате этого на ввыходе суммирующего усилител  3 образуетс  напр л ение j регистрируемое индикатором 9 выходного сигнала и определенное выражением:

, ,.

С1)

«и

3

Р

где U

- выходные сигналы ис-, точника 1 сигнала, источника 13 опорного напр жени  и декодирую . щей резистивной матрицы 6.

Обычно дл  измерительных приборов при и О, должно быть также равно нулю или какой-либо заранее заданной посто нной величинеU . При , О из (1) следует:

-UP-U,,,.

(2;

Поскольку регулируемое .напр жение

U

р додаетс  на неинвертирующии вход суммируюЕцего усилител  3, то знак -. сохранен в формуле (2) дл  получени  на выходе суммирующего усили-. тел  3 нулевого напр жени .

При и„,, 1/,, из (1) получают:

DblX 7

-и

---и

СЗ}

Практически L) на выходе сумми- рующего усилител  3 получа рт изменеи .

.нием О на величину

К .

с Помощью

переменного резистора 2, при этом

112

выражение (3) принимает вид, аналогичный (2).

Если установить Up 0,4-0, т.е. около середины диапазона изменени  корректирующего напр жени , то такое включение обеспечивает кор- ректировку уровн  сигнала как в сторону его повышени , так и в сторону понижени .

При напр жении равном нулю или заданному U , которое подключено к первому входу компаратора 7, на другом его входе устанавливают с помощью переменного резистора 8 напр жение срабатывани  так,что на Выход компаратора 7 образуетс  запрещающее напр жение. Это напр жение поступает , например, на вход Запрет счета счетчика импульсов 5, прекраща  поступление импульсов от генератора 4 импульсов на счетчик 5 импульсов. При этом триггеры счетчика 5 импульсов сто т в положении, обеспечивающем на выходе декодирующей резистив- ной матрицы 6 напр жение 0,4- OJ - KOP MuKt ° ПР вьтолнении равенства (2) на выходе суммирующего усилител  3 образуетс  напр жение и„,

DPlX 0. Если в это врем  на выходе источника 1 сигнала по вл етс  сигнал и О, то после усилени  суммирующим усилителем 3 его регистрирует индикатор 9 выходного сигнала, про- градуированньй в единицах измер емого параметра-. Устройство коррекции во врем  измерени  не включаетс .

Аналогично индикатор 9 выходного сигнала показывает сигнал при самопроизвольном дрейфе напр жени  U, в сторону положительных значений. Если измерение в это врем  не производитс , то дл  восстановлени  нулевых показаний включают блок 10 запуска, например, одновибратор, котррьй подает положительный импульс на вход Установка О счетчика 5 импульсов. При этом на выходах счетчика 5 импульсов образуетс  напр жение, равное логическому нулю, и напр жение на выходе декодирующей резистивной матрицы 6 возрастает до максимального «&« Если

5кор.г,ако.ис (), то исход  из равенства (1) получают и,. 0.

При Ugj, О срабатывает компаратор 7 и снимает сигнал запрета счета со счетчика-5 импульсов. Импульсы от генератора 4 импульсов начи0

0

s

нают поступать на.счетчик 5 импульсов ,, на выходах которого образуетс  с каждым поступающим импульсом но- вьй логический код, поступающий на декодирующую резистивную матрицу 6, преобразующую код в ступенчато-измен ющеес  напр жение, В данном случае необходимо ступенчато-уменьшающеес  напр жение, получаемое соответствующим соединением выходов счетчика 5 импульсов и декодирующей резистивной матрицы 6. Напр жение У на выходе декодирующей резистивной матрицы 6 уменьшаетс , а напр жение Ugj,, на выходе суммирующего усилител  3 возрастает, следовательно , до тех пор, пока U5,b,x не становитс  равным заданному значению. При этом срабатьшает компаратор 7, что прекращает счет. Код на выходе счетчика 5 импульсов, а следовательно , и , сохран ютс  до следующей корректировки.

Из (1) видно, что приращение нап- 5 р жени  коррекции paisHO приращению напр жени  сигнала uUc .Из (4) следует, что, поскольку Up- У. 0,, то 0,5UKop.Mc. , т,е. устройство срабатывает, если уход сигнала и с не превышает 0, „, Диапазон изменени  корректирующего напр жени  выбирают исход  из реально возможного отклонени  уровн  сигнала. В случае изменени и в сторону отрицательных значений .

U.

сразу же становитс  меньЧпе за

данного, что приводит к срабатьтанию компаратора 7.

Первый же импульс на выходе ге- лератора 4 импульсов измен ет состо ние триггеров счетчика 5 импульсов так, что двоичное число кода на его выходе возрастает на единицу. Декодирующа  резистивна  матрица 6 соответственно уменьшает свое выходное напр жение на величину, соот- ветствую1чую уровню квантовани  напр жени  , который равен

ди и

ко Р . WCXKC

г

где

h- число триггеров счетчика 5

импульсов.

Выходной сигнал суммирующего усилител  3 увеличитс  на величину К, . Импульсы поступают на счетчик 5 импульсов до тех пор, пока U не достигает заданного значени . Тогда компаратор 7 останавливает счет на

новом значении кода, которое хранитс , пока не производитс .очередна  коррекщш то ли с помощью блока 10 запуска, то ли автоматически, при уменьшении уровн  сигнала.

Обычно в качестве цифроаналогово- го преобразовател  примен ют декодиругапще резистивные матрицы типа К - - Иод воздействием напр жени  с вьпсодов счетчика 5 импульсов включаютс  те или иные звень  декодирующей резистивной матрицы 6, вследствие пего мен етс  ее сопротивление При подключении источника 1 сигнала и декодирую1цей резистив-ной натриiiu 6 на один вход суммирующего у си- лител  3, указанна  матрица оказываетс  включенной параллельно нагрузке источника 1 сигнала,, в результате чего последний перегружаетс , В то же врем  включение нагрузки параллельно декодирующей резистивной матрице 6 нарушает линейность преобразовани ,

Поэтому желательно дл  разв зки данных цепей подключать источник 1 и декодирующую резистквн то матрицу 6 к разным входам операционного усилител .

Поскольку корректируздщее нзпр же- ю-ге и,,..,р  вл етс  ступег-гчато-иимен юацшс ,, то вследствие этого возника-- ел погрешность установки уровн  сиг- зшла бых « Эта погрешность опреде™ л етс  уровнем квантовани  выходного сигна.па U,,(,p декодирующей резис-- 7 квной матрицы 6 и линейностью ее преобразовани . Линейность преобразо вани  в свою очередь зависит от точности подбора резисторов декодирующей резистизной матрицы 6.

Применение интегральнглх деко,циру ющих резистивных матриц позвол ет пренебречь погрвЕШостью подбора резисторов .

Погрешность 5 стройства вследстви квантовани  корректируюпгего напр ™- жани.  определ етс  соотношением;

с ,. .iOtL

f- А 9

%,

где f относительна  погрешность; h - число разр дное счетчи.ка 5

имлульсов

Отсюда дл  вось№1разр дного счетчика 0,19.5%5 что лгдовлетвор ет

0

0

5

0

S

0

5

большинство измерительных приборов, Дл  повьшени  точности установки мозкно прим:енить счетчики в дес ть и более разр дов.

Указанные отличительные особенности позволили повысить примерно в шест.ь раз точность предлагаемого устройства коррекции.

Испытани  макета устройства дл  применени  его дл  коррекции нуле- вьк показаний инфракрасного газоана- л.изатора показывают, что при проведении периодической коррекщ1И (1 раз в 6 ч) возрастает стабильность нуле- В.ЫХ показаний, причем ухода нулевого сигнала в область отрицательных значени.й не наблюдаетс .

Применение изобретени  в газоанализаторе дает возможность повысить класс точности газоанализатора, Примеиевше изобретени  в других из- м.Еритель.ных приборах позволит существенно повысить точность измерений, их оперативность, поскольку отпада ет необходимость проверки и установки нулевых показаний измерительного нр.ибора.

Ф о р м у л а изобретени 

Устро.йство коррекции нулевого уровн  сигнала посто нного тока, содержащее суммирующий усилитель, соединенный выходом с входом инд.икато- ра выходного сиг.нал7а и первым входом учомпаратора, первьм входом - с выходом источника сигнала, а вторьЕ-j входом - с выходом декодирующей резистивной .матрицы, подключенной входами к соответствующим выходам счетчика импульсов, соединенного счетным входом с выходом генератора им- пух ьсоЗу а входом Запрет счета - с выходом .компаратора, подхшюченно- го BTopiiM .входом к выходу первого .источника опорного напр жени , о т - л и чающеес  тем, что, с целью повышени  точности устройства, в нем дополнительно установлены второй источник опорного напр жени  и блок запуска, соединенный выходом с входом Установка О счетчика импульсов , а второго источника опорного напр жени  соединен с первым входом суммирующего усилител .

Редактор Е.Папп

Составитель Ю.Гладков

Техред И.ПопоВИЧКорректор М.Максимипшнец

2131/46

Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий Г13035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна ,

Claims (1)

1. Устройство коррекции нулевого уровня сигнала постоянного тока, содержащее суммирующий усилитель, соединенный выходом с входом индикатора выходного сигнала и первым входом ?;смпаратора, первым входом - с выходом источника сигнала, а вторым входом - с выходом декодирующей резистивной матрицы, подключенной входами к соответствующим выходам счетчика импульсов, соединенного счетным входом с выходом генератора импульсов, а входом Запрет счета с выходом компаратора, подключенного вторым .входом к выходу первого источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем дополнительно установлены второй источник опорного напряжения и блок запуска, соединенный выходом с входом Установка 0 счетчика импульсов, а выход второго источника, опорного напряжения соединен с первым входом суммирующего усилителя.