[go: up one dir, main page]

RU2310271C1 - Current-to-pulse-frequency converter - Google Patents

Current-to-pulse-frequency converter Download PDF

Info

Publication number
RU2310271C1
RU2310271C1 RU2006116128/28A RU2006116128A RU2310271C1 RU 2310271 C1 RU2310271 C1 RU 2310271C1 RU 2006116128/28 A RU2006116128/28 A RU 2006116128/28A RU 2006116128 A RU2006116128 A RU 2006116128A RU 2310271 C1 RU2310271 C1 RU 2310271C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
threshold element
input
current
output
converter
Prior art date
Application number
RU2006116128/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Камиль Наильевич Гатаулин (RU)
Камиль Наильевич Гатаулин
нкин Павел Леонидович Солод (RU)
Павел Леонидович Солодянкин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский механический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский механический завод" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский механический завод"
Priority to RU2006116128/28A priority Critical patent/RU2310271C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2310271C1 publication Critical patent/RU2310271C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: electric measurement technology; electric current measurements.
SUBSTANCE: proposed current-to-pulse-frequency converter has reference-voltage supply whose output is connected to one input of electronic commutator, integrating capacitor, and threshold element. Electronic commutator is built of four electronic switches connected into bridge circuit with integrating capacitor and threshold element inputs connected across two opposite terminals of bridge; direct and inverting outputs of threshold element are connected to control inputs of electronic commutator whose other input functions as converter input; direct output of threshold element functions as converter output.
EFFECT: enhanced precision of conversion.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении тока.The invention relates to electrical engineering and can be used in measuring current.

Известен преобразователь тока в частоту импульсов (а.с. СССР № 1211660, пр. 10.04.1984, кл. G01R 19/25), содержащий источник опорного напряжения, электронный коммутатор, интегрирующий конденсатор и блок управления, включающий пороговый элемент. Недостатком этого преобразователя является то, что интегрирующий конденсатор заряжается измеряемым током, а разряжается током, равным разности разрядного и измеряемого токов, чем обусловлена погрешность преобразования.A known current to pulse frequency converter (AS USSR No. 1211660, pr. 10.04.1984, class G01R 19/25), comprising a reference voltage source, an electronic switch, an integrating capacitor and a control unit including a threshold element. The disadvantage of this converter is that the integrating capacitor is charged with a measured current, and discharged with a current equal to the difference between the discharge and measured currents, which causes the conversion error.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности преобразования.The problem to which the invention is directed, is to increase the accuracy of conversion.

Поставленная задача решается тем, что в преобразователе тока в частоту импульсов, содержащем источник опорного напряжения, выход которого соединен с одним входом электронного коммутатора, интегрирующий конденсатор, пороговый элемент, электронный коммутатор выполнен из четырех электронных ключей, соединенных по схеме моста, в диагональ которого подключены интегрирующий конденсатор и входы порогового элемента, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами электронного коммутатора, другой вход которого является входом преобразователя, а прямой выход порогового элемента является выходом преобразователя.The problem is solved in that in the current transducer into a frequency of pulses containing a reference voltage source, the output of which is connected to one input of the electronic switch, an integrating capacitor, a threshold element, the electronic switch is made of four electronic keys connected by a bridge circuit, the diagonal of which is connected an integrating capacitor and inputs of the threshold element, the direct and inverse outputs of which are connected to the control inputs of the electronic switch, the other input of which is stroke transducer and a direct output of the threshold element is the output transducer.

При использовании предлагаемого преобразователя конденсатор заряжается и разряжается измеряемым током, чем достигается повышение точности преобразования.When using the proposed converter, the capacitor is charged and discharged by the measured current, thereby achieving improved conversion accuracy.

На фиг.1 представлена схема преобразователя тока в частоту импульсов;Figure 1 presents a diagram of a converter of current into a pulse frequency;

на фиг.2 - эпюры напряжений в предлагаемом преобразователе.figure 2 - plot voltage in the proposed Converter.

Преобразователь тока в частоту импульсов (фиг.1) содержит электронный коммутатор 1, включающий четыре электронных ключа 2, 3, 4, 5, соединенных по схеме моста. К первой стороне моста подключен источник 6 опорного напряжения, вторая сторона моста является входом преобразователя для подключения к источнику тока, в диагональ моста включен интегрирующий конденсатор 7. Параллельно интегрирующему конденсатору 7 подключены первый и второй входы порогового элемента 8, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами электронных ключей 2-5. При этом прямой выход порогового элемента 8 является выходом преобразователя.The current to pulse frequency converter (FIG. 1) contains an electronic switch 1, including four electronic keys 2, 3, 4, 5, connected by a bridge circuit. A reference voltage source 6 is connected to the first side of the bridge, the second side of the bridge is an input of the converter for connecting to a current source, an integrating capacitor 7 is included in the diagonal of the bridge. Parallel to the integrating capacitor 7, the first and second inputs of the threshold element 8 are connected, the direct and inverse outputs of which are connected to control inputs of electronic keys 2-5. In this case, the direct output of the threshold element 8 is the output of the Converter.

Пороговый элемент 8 может быть выполнен в виде RS-триггера, R- и S-входы которого обладают высоким входным сопротивлением, а также гистерезисом, характерным для триггера Шмитта. На фиг.1 приведена схема возможной реализации порогового элемента 8 на КМОП-микросхеме типа К561ТЛ1. Электронные ключи 2-5 могут быть выполнены на КМОП-микросхеме типа К561КТ3.The threshold element 8 can be made in the form of an RS-trigger, the R- and S-inputs of which have a high input resistance, as well as the hysteresis characteristic of a Schmitt trigger. Figure 1 shows a diagram of a possible implementation of the threshold element 8 on a CMOS chip type K561TL1. Electronic keys 2-5 can be performed on a CMOS chip type K561KT3.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.The proposed Converter operates as follows.

Пусть измеряемый ток I источника тока имеет отличную от нуля величину, постоянную во времени. В исходном состоянии в момент времени t0 (фиг.2) на прямом выходе порогового элемента 8 присутствует напряжение логического нуля, на инверсном выходе - логической единицы. Тогда электронные ключи 2, 5 находятся в закрытом состоянии, а электронные ключи 3, 4 - в открытом состоянии. Интегрирующий конденсатор 7 заряжается по цепи: источник 6 опорного напряжения, электронный ключ 4, интегрирующий конденсатор 7, электронный ключ 3, источник тока. Ток заряда конденсатора 7 равен измеряемому току I источника тока. Напряжение U1 на первом входе порогового элемента 8 равно напряжению источника 6 опорного напряжения Uоп, а напряжение U2 на втором входе порогового элемента 8 снижается по мере заряда интегрирующего конденсатора 7. В момент времени t1 напряжение U2 достигает уровня напряжения переключения порогового элемента 8 по второму входу Uпор2, пороговый элемент 8 переключается, и на его прямом выходе появляется напряжение логической единицы, а на инверсном выходе - логического нуля, электронные ключи 3, 4 закрываются, а электронные ключи 2, 5 открываются. Напряжение заряженного конденсатора 7, равное Uоп-Uпор2, суммируясь с напряжением источника 6 опорного напряжения, прикладывается к первому входу порогового элемента 8. В интервале времени t1-t2 ток I идет через конденсатор 7 в противоположном направлении, в отличие от интервала времени t0-t1, при этом напряжение U1 на первом входе порогового элемента 8 изменяется от 2Uоп-Uпор2 до напряжения переключения порогового элемента 8 по первому входу Uпор1. В момент времени t2 происходит переключение порогового элемента 8, напряжение заряженного конденсатора 7, равное Uоп-Uпор1, суммируясь с напряжением источника 6 опорного напряжения, прикладывается ко второму входу порогового элемента 8. В интервале времени t2-t3 ток I идет через конденсатор 7 в противоположном направлении, в отличие от интервала времени t1-t2, при этом напряжение U2 на втором входе порогового элемента 8 изменяется от 2Uоп-Uпор1 до Uпор2. Состояние преобразователя в момент времени t3 совпадает с состоянием преобразователя в момент времени t1, следовательно, период Т колебаний напряжения U3 на выходе преобразователя равен длительности временного интервала t1-t3. В интервале времени t1-t2 напряжение на конденсаторе 7 изменяется на величину 2Uоп-Uпор2-Uпор1. В интервале времени t1-t3 напряжение на конденсаторе 7 изменяется на ту же величину, следовательно, длительности временных интервалов t1-t2 и t2-t3 равновелики, то есть эпюра напряжения U3 имеет форму симметричного меандра. Период Т определяется током I по следующей формуле:Let the measured current I of the current source have a non-zero value that is constant in time. In the initial state at time t 0 (figure 2) at the direct output of the threshold element 8 there is a logic zero voltage, at the inverse output is a logical unit. Then the electronic keys 2, 5 are in the closed state, and the electronic keys 3, 4 are in the open state. The integrating capacitor 7 is charged in a circuit: a reference voltage source 6, an electronic switch 4, an integrating capacitor 7, an electronic switch 3, a current source. The charge current of the capacitor 7 is equal to the measured current I of the current source. The voltage U 1 at the first input of the threshold element 8 is equal to the voltage of the source 6 of the reference voltage U op , and the voltage U 2 at the second input of the threshold element 8 decreases as the integrating capacitor 7 is charged. At time t 1, the voltage U 2 reaches the switching voltage level of the threshold element 8 to a second input of U Th2, the threshold element 8 is switched and at its direct output voltage appears logical unit, and the inverse output - a logic zero, electronic switches 3, 4 are closed and the electronic key 2, 5 are opened . The voltage of the charged capacitor 7, equal to U op -U pore2 , summing up with the voltage of the reference voltage source 6, is applied to the first input of the threshold element 8. In the time interval t 1 -t 2, the current I flows through the capacitor 7 in the opposite direction, in contrast to the interval time t 0 -t 1 , while the voltage U 1 at the first input of the threshold element 8 varies from 2U op -U p2 to the switching voltage of the threshold element 8 at the first input U pore1 . At time t 2 , the switching of the threshold element 8 occurs, the voltage of the charged capacitor 7, equal to U op -U por1 , summing up with the voltage of the reference voltage source 6, is applied to the second input of the threshold element 8. In the time interval t 2 -t 3, the current I goes through the capacitor 7 in the opposite direction, in contrast to the time interval t 1 -t 2 , while the voltage U 2 at the second input of the threshold element 8 varies from 2U op -U por1 to U por2 . The state of the converter at time t 3 coincides with the state of the converter at time t 1 , therefore, the period T of voltage fluctuations U 3 at the output of the converter is equal to the duration of the time interval t 1 -t 3 . In the time interval t 1 -t 2, the voltage across the capacitor 7 changes by 2U op -U p2 -U pore1 . In the time interval t 1 -t 3, the voltage across the capacitor 7 changes by the same amount, therefore, the durations of the time intervals t 1 -t 2 and t 2 -t 3 are equal, that is, the voltage diagram U 3 has the shape of a symmetrical meander. The period T is determined by the current I according to the following formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где С - емкость интегрирующего конденсатора 7.where C is the capacitance of the integrating capacitor 7.

Частота импульсов f на прямом и инверсном выходах порогового элемента 8 определяется выражением:The pulse frequency f at the direct and inverse outputs of the threshold element 8 is determined by the expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким образом, частота импульсов f прямо пропорциональна величине измеряемого тока I, при этом заряд и разряд интегрирующего конденсатора 7 осуществляется измеряемым током I путем изменения направления тока I, чем обеспечивается точность преобразования.Thus, the pulse frequency f is directly proportional to the magnitude of the measured current I, while the charge and discharge of the integrating capacitor 7 is carried out by the measured current I by changing the direction of the current I, which ensures the accuracy of the conversion.

Достоинством устройства является то, что выходное напряжение U3, при заданной величине измеряемого тока I, имеет форму симметричного меандра, несмотря на то, что обычно Uпор1≠Uпор2 вследствие разброса параметров элементов схемы.The advantage of the device is that the output voltage U 3 , for a given value of the measured current I, has the shape of a symmetrical meander, despite the fact that usually U por1 ≠ U por2 due to the spread of the parameters of the circuit elements.

Claims (1)

Преобразователь тока в частоту импульсов, содержащий источник опорного напряжения, выход которого соединен с одним входом электронного коммутатора, интегрирующий конденсатор, пороговый элемент, отличающийся тем, что электронный коммутатор выполнен из четырех электронных ключей, соединенных по схеме моста, в диагональ которого подключены интегрирующий конденсатор и входы порогового элемента, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами электронного коммутатора, другой вход которого является входом преобразователя, а прямой выход порогового элемента является выходом преобразователя.A current to pulse frequency converter containing a reference voltage source, the output of which is connected to one input of the electronic switch, an integrating capacitor, a threshold element, characterized in that the electronic switch is made of four electronic keys connected by a bridge circuit, into the diagonal of which an integrating capacitor is connected and the inputs of the threshold element, the direct and inverse outputs of which are connected to the control inputs of the electronic switch, the other input of which is the input of the transform of Tell, and the direct output of the threshold element is the output transducer.
RU2006116128/28A 2006-05-10 2006-05-10 Current-to-pulse-frequency converter RU2310271C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006116128/28A RU2310271C1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Current-to-pulse-frequency converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006116128/28A RU2310271C1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Current-to-pulse-frequency converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2310271C1 true RU2310271C1 (en) 2007-11-10

Family

ID=38958393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006116128/28A RU2310271C1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Current-to-pulse-frequency converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2310271C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4083044A (en) * 1976-03-10 1978-04-04 Mdh Industries Inc. Unipolar wide-range current-to-frequency converter
SU1451863A1 (en) * 1986-04-08 1989-01-15 Предприятие П/Я В-2969 Current-to-frequency converter with pulsed feedback
SU1510087A1 (en) * 1987-03-23 1989-09-23 Предприятие П/Я В-2969 Current-to-frequency converter with pulsed feedback
SU1552377A1 (en) * 1987-06-02 1990-03-23 Предприятие П/Я В-2969 Current-frequency converter with pulse feedback
US5128610A (en) * 1989-03-22 1992-07-07 Gec-Ferranti Defence Systems Limited Current-to-frequency converter
EP1306974A1 (en) * 1996-02-02 2003-05-02 SILICONIX Incorporated Frequency-to-current converter
JP2006078402A (en) * 2004-09-10 2006-03-23 Fuji Electric Systems Co Ltd Ultra-small current / frequency converter
RU2274948C2 (en) * 2004-04-28 2006-04-20 Вячеслав Васильевич Коркин Frequency-to-current converter

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4083044A (en) * 1976-03-10 1978-04-04 Mdh Industries Inc. Unipolar wide-range current-to-frequency converter
SU1451863A1 (en) * 1986-04-08 1989-01-15 Предприятие П/Я В-2969 Current-to-frequency converter with pulsed feedback
SU1510087A1 (en) * 1987-03-23 1989-09-23 Предприятие П/Я В-2969 Current-to-frequency converter with pulsed feedback
SU1552377A1 (en) * 1987-06-02 1990-03-23 Предприятие П/Я В-2969 Current-frequency converter with pulse feedback
US5128610A (en) * 1989-03-22 1992-07-07 Gec-Ferranti Defence Systems Limited Current-to-frequency converter
EP1306974A1 (en) * 1996-02-02 2003-05-02 SILICONIX Incorporated Frequency-to-current converter
RU2274948C2 (en) * 2004-04-28 2006-04-20 Вячеслав Васильевич Коркин Frequency-to-current converter
JP2006078402A (en) * 2004-09-10 2006-03-23 Fuji Electric Systems Co Ltd Ultra-small current / frequency converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101112576B1 (en) Integrated time and/or capacitance measurement system, method and apparatus
US4806846A (en) High accuracy direct reading capacitance-to-voltage converter
US8358142B2 (en) Methods and circuits for measuring mutual and self capacitance
US20130207674A1 (en) Detecting a Dielectric Article
CN110163015B (en) Multiplier circuit, corresponding device and method
JP2018128448A (en) Method and circuit for biasing and reading resistive sensor structure
Goyal Understanding of ic555 timer and ic 555 timer tester
EP1963870B1 (en) Current measurement circuit and method
KR910004656B1 (en) Circuit for integrating analog aignal and converting it into digital signal
RU2310271C1 (en) Current-to-pulse-frequency converter
CN110785931B (en) Oscillator circuit with comparator delay cancellation
RU2449299C1 (en) Microcontroller measuring converter for resistive sensor
CN204666166U (en) Capacitor charge and discharge control module and power frequency change-over circuit
RU2409891C1 (en) Linear pulse width converter with two outputs on digital microchips - schmitt trigger and two inverters
RU2693647C1 (en) Integrating analog-to-digital converter for measuring small electrical signals
TWI425197B (en) Time domain temperature sensor
JP5447979B2 (en) Temperature measuring instrument
RU2260190C1 (en) Relaxation measuring device for parameters of cg-dipole
US9684022B2 (en) Sensor device and sensing method using the same
RU2308727C1 (en) Device for measuring electric capacity
RU2506599C1 (en) Microcontroller metering converter with balancing of resistive bridge
RU2731601C1 (en) Time-pulse universal integrating voltage converter with pulse-width modulation function
RU2312366C1 (en) Method for determining parallel-coupled capacity cx and resistance rx of a passive dipole
CN209820642U (en) Temperature measuring circuit of temperature controller
SU1296956A2 (en) Meter of parameters of rectangular pulse sequence

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120511