Нетребенко К. А., Реутов В. Б. Аналого-цифровые преобразователи для резисторных датчиков
БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
ВЫПУСК 534
ЭНЕРГИЯ
МОСКВА
1975
Редакционная коллегия: И. В. Антик, Г. Т. Артамонов, А. И. Бертинов, М. А. Боярченков, А. А. Воронов, Л. М. Закс, В. С. Малов, В. Э. Низе, Д. А. Поспелов, М. Г. Чиликин, А. С. Шаталов
Нетребенко К. А. и Реутов В. Б. Аналого-цифровые преобразователи для резисторных датчиков. Москва, «Энергия», 1975. Библиотека по автоматике. Выпуск 534.
С помощью резисторных датчиков измеряют и контролируют температуру, давление, механические деформации и напряжения, концентрацию растворов, освещенность, магнитные потоки, мощности излучений и т. д. Аналого-цифровые преобразоЕатели (АЦП), эту информацию кодируют и вводят в управляющую цифровую вычислительную машину.
В книге рассмотрены принципы построения АЦП для резисторных датчиков. Приведены и проанализированы новые структурные схемы цифровых мостов, построенных на основе делителей напряжения с постоянным выходным сопротивлением.
Рассмотрены импульсные нуль-органы и переключатели для цепей с импульсным питанием. Приведены примеры применения АЦП в поверочной аппаратуре и в аппаратуре для исследования технологических и биологических процессов.
Книга предназначена для инженеров, работающих в Области измерительной техники, автоматики и вычислительной техники.
Редактор Е. К. Иноземцев
Редактор издательства Г. В. Лихачева
Технический редактор Н. А. Галанчева
Корректор 3. Б. Драновская
Издательство «Энергия», 1975 г.
Содержание книги Аналого-цифровые преобразователи для резисторных датчиков
Предисловие
Глава первая. Принципы построения АЦП 1. Общие сведения о резисторных датчиках
2. Структура АЦП для резисторных датчиков
3. Уравнения градуировки. Чувствительность
4. Параллельные делители напряжения, планарные и непланарные
5. Питание резисторных мостов. Алгоритмы уравновешивания
Глава вторая. Непланарные мостовые схемы 6. Цифровые мосты для потенциометрических датчиков
7. Мосты с приближенно линейными шкалами
8. Подключение датчика к выходному зажиму делителя
9. Мосты с одновременным регулированием двух ветвей
10. Синтез непланарных мостов путем модификации шестиплечей схемы
11. Непланарные мосты для кодирования проводимостей
12. Подгонка шкалы при изменении параметров датчика
13. Оценка точности
14. Некоторые дополнения
Глава третья. Импульсные нуль-органы 15. Общие требования к нуль-органам
16. Оценка небаланса при отсутствии паразитных реактивностей
17. Оценка небаланса при наличии емкости на входе
Глава четвертая. Полупроводниковые ключи для цифровых делителей 18. Разновидности транзисторных ключей
19. Погрешности транзисторных ключей
20. Диодные ключи
Глава пятая. Переключатели для датчиков 21. Структура многоканальных входных коммутаторов
22. Полупроводниковые ключи для коммутации датчиков
Глава шестая. Примеры применения 23. Автоматизированная установка для тарировки датчиков
24. Многошкальные вольтомметры на базе цифровых потенциометров
25. Восьмиканальный АЦП для термометров сопротивления
26. Дифференциальный термометр с автоматической регистрацией
27. Прибор для оценки болевой чувствительности
Список литературы
Предисловие
Важнейшей составной частью автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и АСУ для сложных научных экспериментов являются аналого-цифровые преобразователи. С их помощью информация о ходе управляемого или контролируемого процесса, получаемая от разнообразных датчиков, кодируется и автоматически вводится в цифровую вычислительную машину (ЦВМ).
Широко применяются аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и при решении традиционных задач контрольно-измерительной техники: основу цифрового измерительного прибора составляет АЦП.
Разнообразие датчиков и их выходных параметров создает ряд трудностей при вводе информации от датчиков в ЦВМ. Стремясь упростить кодирующее устройство, во многих случаях идут на то, что оснащают каждый датчик индивидуальным нормирующим преобразователем (унификатором). С выходов унификаторов снимают сигналы некоторого стандартизованного вида.
Применение унификаторов позволяет обойтись одним аналого-цифровым преобразователем, снабженным коммутатором каналов. Однако наличие большого количества унификаторов усложняет систему сбора информации и снижает ее надежность, а сами унификаторы вносят дополнительные погрешности (до нескольких процентов). Сигналы в линии связи имеют аналоговую форму, что также снижает надежность и помехоустойчивость, усложняет кабельное хозяйство и может приводить к дополнительным погрешностям. Более перспективен другой 'принцип организации связи датчиков с Ц1ВМ — применение нескольких специализированных аналого-цифровых преобразователей. Каждый из них обслуживает группу однотипных датчиков, расположенных неподалеку друг от друга (или даже только один датчик). Специальные унификаторы при этом не нужны, а по линии связи передаются цифровые коды, формируемые АЦП. Однако при таком подходе возникает задача создания достаточно простых и надежных специализированных АЦП для различных групп датчиков.
В настоящей работе рассмотрены принципы построения специализированных АЦП для наиболее обширного класса датчиков — резисторных датчиков. С их помощью контролируют самые разнообразные физические величины: температуру, давление, деформацию, освещенность, магнитный поток, мощность и т. д. Выходным сигналом этих датчиков служит изменение сопротивления или проводимости.
Рассматривая вопросы, связанные со специализацией, авторы в то же время старались не забывать и об унификации: специализированные АЦП предлагается строить с помощью унифицированных элементов.
За критику, способствующую улучшению рукописи, авторы выражают благодарность В. Н. Малиновскому, С. В. Константинову и Е. К. Иноземцеву.
Авторы
Список литературы
1. Агейкин Д. И., Костина Е. Н., Кузнецова Н. Н. Датчики контроля и регулирования. М., «Машиностроение», 1965, 928 с.
2. Анго Андре. Математика для электро- и радиоинженеров. М., «Наука», 1965, 780 с.
3. Бахмутский В. Ф., Витгенштейн И. И., Сас С. Е. О применении импульсного питания мостовых измерительных схем с полупроводниковыми термосопротивлениями в устройствах двухпозиционного регулирования. — «Автоматика и телемеханика», 1961, № 2, с. 17—19.
4. Бутусов И. В. Измерительные информационные системы. Л., «Недра», 1970, 374 с.
5. Волгин Л. И. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. М., «Советское радио», 1971, 334 с.
6. Гитис Э. И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., «Энергия», 1970, 376 с.
7. Григорьев А. С, Груздев С. В., Карпов Р. Г. Мостовая схема повышенной чувствительности для измерения температуры.— «Труды Тамбовского института химического машиностроения», 1968, вып. 2.
8. Гриневич Ф. Б., Чебогарев А. В., Новик А. И. Элементы и схемы цифровых экстремальных мостов переменного тока. Фрунзе, АН Киргизской ССР, 1962.
9. Трансформаторные измерительные мосты. М., «Энергия», 1970. Авт.: Ф. Б. Гриневич, А. Л. Грохольский, К. М. Соболевский, М. П. Цапенко, 280 с.
10. Долгов В. А., Келин А. В. Электронные датчики для автоматических систем контроля. М., «Советское радио», 1968, 88 с.
11. Дондошанский Л. К., Шапошникова Н. С. Автоматический импульсный мост. — «Приборы и системы управления», 1967, № 9, с. 45—47.
12. Душин Ё. М., Фремке А. В. Измерительные преобразователи с унифицированным сигналом.— «Приборостроение», 1959, № 8.
13. Жук Л. А., Малиновский Б. Н. Построение многоканальных электронных переключающих схем.— «Автоматика и приборостроение». Киев, 1963, № 3.
14. Основы анализа и синтеза электронных цепей. Под ред. П. А. Ионкина М., «Высшая школа», 1972.
15. Карандеев К. Б. Специальные методы электрических измерений. М., Госэнергоиздат, 1963, 343 с.
16. Карандеев К. Б. и др. Методы измерения пассивных электрических параметров.— «Автометрия», 1967, № 5, с. 86—97.
17. Каменев Л. В. Мостовые импульсные схемы для измерения электропроводимости и диэлектрической проницаемости.— В кн.: Автоматизация химических производств. М., 1962, вып. 1.
18. Карибский В. В., Сотсков Б. С. Общегосударственная система приборов и технических средств автоматизации.— «Стандартизация», 1962, № 10.
19. Кондалев А. И. Преобразователи формы информации. Киев, «Наукова думка», 1965, 175 с.
20 а. Константинов С. В. Транзисторный перекидной ключ. А. С. № 237930 (СССР). Опубл. в бюл. «Открытия. Изобретения. Пром. образцы. Товарные знаки», 1969, № 9, с. 34.
20 6. Константинов С. В. Автоматические измерительные преобразователи с емкостной памятью. Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Киев, 1071.
21. Кончаловский В. Ю., Малиновский В. Н. Параметры ключей на полупроводниковых элементах. — «Измерительная техника», 1963, № 12.
22. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., «Наука», 1972, 832 с.
23. Котельников В. П. Измерительная схема автоматического цифрового моста.— «Измерительная техника», 1961, № 11, с. 39—42.
24. Котенко Г. И. Магниторезисторы. М., «Энергия», 1972, 80 с.
25. Куликовский Л. Ф. Автоматические информационно-измерительные системы. М., «Энергия», 1966, 424 с.
