Преобразователь проводимости кондуктометрического датчика в напряжение

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в кондуктометрии, при построении измерителей удельной электропроводимости растворов, работающих с кондуктометрическими датчиками. Цель изобретения - повышение точности преобразования проводимости кондуктометрического датчика за счет возможности преобразования по более полной схеме замещения кондуктометрического датчика. Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения, синхронизирующий блок 2, дифференциатор 3, интегратор 4, двойной интегратор 5, весовые сумматоры 6 и 7, блок 8 выборки и хранения. Объект 9 контроля содержит конденсаторы 10 и 11, резисторы 12 - 14, операционный усилитель 15. С выхода синхронизирующего блока 2 поступает сигнал на управляющий вход генератора 1 опорного напряжения. Его выходной сигнал, проходя через дифференциатор 3, интегратор 4 и двойной интегратор 5, суммируется весовыми сумматорами 6 и 7. На выходе блока 8 выборки и хранения формируется сигнал, пропорциональный проводимости объекта 9 контроля. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (э1)5 6 01 R ?7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ Сса (21) 4401389/24-21 (22) 11.01.88 (46) 30.09.90. Бюл. 1(36 (71) Пензенский политехнический институт (72) В,И.Кулапин, А,И. Мартяшин, С.А. Селин и P.Â. Мельников (53) 621.317.73(088.8)

I, (56) Худякова Т.А., Крешков А.П, Кондуктометрический метод и анализ.

М,: Высшая школа, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 1054795, кл. G 01 R 27/02, 1982, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРОВОДИМОСТИ

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА В НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в кондуктометрии, при построении измерителей удельной электропроводимости растворов, работающих с кондуктометрическими датчи2 ками, Цель изобретения — повышение точности преобразования проводимости кондуктометрического датчика за счет возможности преобразования по более полной схеме замещения кондуктометрического датчика, Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения, синхронизирующий блок 2, дифференциатор

3, интегратор 4, двойной интегратор 5, весовые сумматоры 6 и 7, блок 8 выборки и хранения. Обьект 9 контроля содержит конденсаторы 10 и 11, резисторы 12-14, операционный усилитель 15. С выхода синхрониэирующего блока 2 поступает сигнал на управляющий вход rенератора 1 опорноro напряжения. Его выходной сигнал, проходя через дифференциатор 3, интегратор 4 и двойной интегратор 5, суммируется весовыми сумматорами 6 и 7 ° На выходе блока 8 выборки и хранения формируется сигнал, пропорциональный проводимости объекта 9 контроля. 1 ил.

1596274

Изобретение относится к контрольно-измерительной "технике и может быть использовано в кондуктометрии, при построении измерителей удельной элект5 ропроводимости растворов, работающих с кондуктометрическими датчиками.

Целью изобретения является повышение точности преобразования проводимости кондуктометрического датчика эа счет возможности преобразования по более полной схеме замещения кондуктометрического датчика.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя, f5

Преобразователь состоит из генератора 1 опорных напряжений (I OH), синхронизирующего блока 2, дифференциатора 3, интегратора 4, двойного интегратора 5, первого 6 и второго 7 20 весовых сумматоров, блока 8 выборки и хранения (БВХ). На чертеже изображен также объект 9 контроля (OK).

Объект 9 контроля содержит первый

10 (С) и второй 11 (С,) конденсаторы, 25 первый 12 (R), второй 13 (R,), третий 14 (R,) резисторы и операционный усилитель 15.

Последовательно-соединенные первый резистор 12 и первый конденсатор 10 соединены параллельно со вторым конденсатором 11 и резистором 13, вход объекта 9 контроля соединен с первым выводом второго резистора 13 ВтОрОи ВЫВОД которого сОеДинен с инвертирующим входом операционного усилителя 15 и через резистор 14 " с его выходом и выходом объекта 9 контроля ° Неинвертирующий вход операционного усилителя 15 соединен с 40 общей шиной.

Первый выход синхронизирующего блока 2 соединен с управляющим входом блока 8 выборки и хранения, второй выход — с управляющим входом генератора 1 опорных напряжений. Вход интегратора 4 соединен с первым входом первого весового сумматора 6, второй вход которого соединен с выходом интегратора 4. Выход объекта 9 контроля соединен со входом дифференциатора 3, со входом интегратора 4, со цходом двойного интегратора 5, выход которого соединен с первым входом второго весового сумматора 7 и с третьим входом первого весовоГо сумматора 6, выход которого соединен со вторым . входом сумматора 7, третий вход которого соединен с первым входом первого весового сумматора 6, четвертый — co вторым входом сумматора 6, пятый — с четвертым входом первого весового сумматора 6 и с выходом дифференциатора 3. Выход сумматора 7 соединен со входом блока 8 выборки и хранения, выход которого соединен со входом "результат измерений" объекта 9 контроля, вход которого соединен с выходом генератора 1 опорных напряжений.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу "Пуск" с выхода синхрониэирующего блока 2 на управляющий вход ГОН 1 поступает импульс с амплитудой U и на выходе появляется напряжение, описываемое

1 Ь6 < 1 0 и сг где 8г — постоянная времени ГОН 1;

Й вЂ” текущее время.

Это напряжение поступает на вход объекта 9 контроля, функция передачи которого:

К(р)= — = -R, (ð)=

Rо(Р) к„<„

1 I

= -R (рс + —.

° R 1 .R .(. ) (p+ — )

RC где р — оператор Лапласа-Карсона;

R — опорное сопротивление в цепи о отрицательной обратной связи операции измерителя;

7(р) — проводимость в операторной форме;

Z — операторное сопротивление кон3(Ð) дуктометрического датчика, Соответственно выходное напряжение в операторной форме имеет вид

11 бах (Р) U ocix (Р) К(Р) =

Ro 1 1 1 о л (1 ) ° о л 1 R 1 рр, RC

Выходной сигнал дифференциатора 3 в операторной форме

Rî 1 в 1.

U (p) (РС + — - —.-- + — ). . Выхз С R 1 R

Р ж, Выходной сигнал интегратора 4 в операторной форме

R С,, I сгси (р+—

1 RC

+ - — )

p R, 1596274 — постоянная времени интеграто6I ра 4.

Выходной сигнал двойного интегратора 5 в операторной форме жащие е, пренебрежимо малы, полу-ю(ЯС чаем:

U„6 (tata ) ц „С (a л(86гл4 О О 6„° 1 О 4И1 г сг Ч1 Чг И "((1 "иг г С "з

СИ "К1 сиг»и((чт

V6Ыл о (P) î

1 1

1 p>R

p (p. — )

10 где л4„, q"„- постоянные времени двойЧ11 ного интегратора 5.

Сигнал с выхода объекта 9 контроля, дифференциатора 3, интегратора 4, двойного интегратора 5 поступает на соответствующие входы весовых сумматоров, выходной сигнал первого сумматора 6 в операторной форме имеет 20 вид

Принимаем значения весовых коэффициентов суммирования

1 ta »и а --; а - — а=-— о 2 Р 1

;> л4 о о ч! "чг аэ со где 4> — постоянная времени дифференциатора, получаем

II <р>-» и - - (С + — — +

) )

Рбгл С о о << 1 R )

Р+—

RC л

+ )+а U (РС+ — °

Рд 1 о, 1 R )

1 г р+

RC

1 Ro

+ -)+а U — — (— + —

) 2 о л л - р 1

„г 4ог p(p+ —.)

RC

1 Ra C1

+- — -)+а U (— + — л

РгR < "ч < e. Pг

1 1

1 рэК

p . (p+ — )

RC

Ц оо(ко(С С» ) Цо $C (. + )+

R, г ) с сг о о ) г 1 2 С 2Сг

1 t ti 1 ) to сг

+С(т + 7)+ (7 с + со 2t, 1 «>

+ )+RC (— — — )+ — — -j. г 1 t R С а о о о - о

30

Этот сигнал поступает на вход второго весового сумматора 7 с весовым коэффициентом -1.

Выходной сигнал второго весового сумматора 7 описывается с учетом

ta >(5-6) RC выражением

I (сг си 2

- "И1 "»IZ агсг а с а 24 и 6 4ч 0 г

»Rc (-, — †„ „ >+ j-с < >

"ч ч1 иг

61 L 86(л 6 р

И1 иг

I ( где а, а,, а, а — весовые коэффициенты суммирования второго сумматора 7.

Принимая а = —,; а

1 .! 7с, t ) 5= г р получаем

U (с) ц — )С (-- — + )+

R (>

66гх v о (6. 1 2 С 2Сг

"г о O

) с с 1 .1 7t» t

+С(- — - — + -,)+ — i

Со 2tо R1 2 6 2to

35 или ц (р) ц, — „ (ао(С1+ о

1 1

R 1 (p+ =40

1 р+

1 1. ,+ )+а > (РС,+

pR„

1 С, 1

+ — )+а г-(— +

"ч Р

1 р(р+ --)

RC

С, 1 (1 + + рг R г()

RC

+ -,45

+ )+а

1 1

Р 1 "ч, иг

pSR, где a,à6, а,а - весовые коэффициенты суммирования сигналов в сумматоре» 55

Переходим во временную форму записи и, учитывая, что при t,7,(5-b)RC (t ° -момент регистрации информации на выходе устройства), члены, содер7 159627 ,i 1 t R Ñ ч

J Пе к<(t)

9 y o 0

Составитель В. Савинов

Редактор Н. Гор ват Техред Л. Олийнык Корректор В. Гирняк

Заказ 2907 Тираж 557 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101

Этот сигнал поступает на вход блока выборки и хранения 8 и в момент 5 времени t t фиксируется. Выходной сигнал блока выборки и хранения 8 описывается выражением

К е Кйсэ

1О (t-t )-v — 4(- — + — )ВАМ 8 0 o n iК t е е о ° е у л4.

R г 1

Таким образом, иа выходе блока вы- 15 борки и хранения 8 получаем информацию о проводимости кондуктометрического датчика.

Формула изобретения

Преобразователь проводимости кондуктометрического датчика в напряже-. ние, содержащий генератор опорного на- 25 пряжения, интегратор, первый весовой сумматор, блок выборки и хранения, синхронизирующий блок, при этом первый выход синхрониэирующего блока соединен с управляющим входом блока выборки и хранения, второй выход — с

4 8 управляющим входом генератора опорных напряжений, вход интегратора соединен с первым входом первого весового сумматора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности преобразования, в него введены дифференциатор, двойной интегратор, второй весовой сумматор, причем вход устройства соединен с входом дифференциатора, с входом интегратора, с входом двойного интегратора, выход которого соединен с первым входом второго весового сумматора и с третьим входом первого весового сумматора, выход которого соединен с вторым входом второго весового сумматора, третий вход которого соединен с первым входом первого весового сумматора, четвертый— с вторым входом первого весового сумматора, пятый — с четвертым входом первого весового сумматора и с выходом дифференциатора, выход второго весового сумматора соединен с входом блока выборки и хранения, выход которого соединен с выходом "Результат измерений" устройства, выход которо" го соединен с выходом генератора опорных напряжений,