ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ Российский патент 2003 года по МПК G01R27/00 

Описание патента на изобретение RU2205413C1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для создания приборов, основанных на измерении активного сопротивления.

Известны устройства для преобразования активного сопротивления в постоянное напряжение, основанные на пропускании через измеряемое сопротивление постоянного тока и содержащие источник опорного напряжения или тока, образцовый и измеряемый резистор и усилитель постоянного тока. [А.с. СССР 300839, кл. G 01 R 27/00, 08.12.69 г.].

Известно устройство для преобразования активного сопротивления в постоянное напряжение, выбранное в качестве прототипа, содержащее источник опорного напряжения, операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен измеряемый резистор, образцовый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы. [Измерения в электронике. Справочник. / Под ред. В.А.Кузнецова. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 196].

Недостатком указанного преобразователя сопротивления является отсутствие защиты от помех при работе с большими сопротивлениями, вследствие чего снижается точность преобразования сопротивления в напряжение.

Задачей изобретения является создание преобразователя, имеющего защиту от помех переменного тока при работе с большими сопротивлениями.

Это достигается тем, что в преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение, содержащий источник опорного напряжения, операционный усилитель, измеряемый резистор, образцовый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы, дополнительно введены конденсатор и фильтр низких частот. Причем один вывод конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод - с выходом операционного усилителя, при этом вход фильтра низких частот подключен к выходу операционного усилителя, один вывод измеряемого резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод соединен с выходом фильтра низких частот.

Положительный эффект достигается за счет введения конденсатора и фильтра низких частот, которые снижают уровень помех переменного тока на выходе преобразователя активного сопротивления в постоянное напряжение.

На чертеже представлена функциональная схема с преобразователя активного сопротивления в постоянное напряжение.

Преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение содержит последовательно соединенные источник опорного напряжения 1(U0), образцовый резистор 2(R0), измеряемый резистор 3(Rx), а также операционный усилитель 4, фильтр низких частот (ФНЧ) 5 и конденсатор 6(С0). Причем инвертирующий вход операционного усилителя 4 подключен к точке соединения измеряемого резистора 3(Rx) и образцового резистора 2(R0), а выход подключен ко входу фильтра низких частот 5, выход фильтра низких частот 5 соединен со вторым выводом измеряемого резистора 3(Rx), конденсатор 6(С0) одним выводом подключен к выходу операционного усилителя, а другим - к инвертирующему входу.

В качестве источника опорного напряжения 1 может служить стабилизатор напряжения на основе стабилитрона и балластного резистора. Операционный усилитель 4 может быть выполнен в виде интегральной микросхемы операционного усилителя, например КР544УД1А. Фильтр низких частот 5 можно реализовать в виде двух последовательно соединенных инерционных звеньев первого порядка [Гутников B. C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Изд. 2-е -Л.: Энергоатомиздат, 1988, с. 93].

Устройство работает следующим образом.

Источник опорного напряжения 1(U0) и образцовый резистор 2(R0) образуют искусственный генератор тока. Нагрузкой генератора тока служит измеряемый резистор 3(Rx), падение напряжения на котором в установившемся режиме равно

где Ux - выходное напряжение преобразователя сопротивления в напряжение;
Rx - сопротивление измеряемого резистора 3;
R0 - сопротивление образцового резистора 2;
U0 - напряжение источника опорного напряжения 1.

Воздействие внешней помехи при работе с большими сопротивлениями можно представить в виде генератора переменного тока помехи J, подключенного к инвертирующему входу операционного усилителя 4 и общему проводу схемы.

Передаточная функция преобразователя сопротивления в напряжение для тока помехи Нj(р) при реализации ФНЧ 5 в виде двух последовательно соединенных инерционных звеньев с коэффициентами усиления K1, К2 и постоянными времени T1, Т2 и в предположении идеальности операционного усилителя 4 будет выглядеть следующим образом:

где Hj(p) - коэффициент передачи преобразователя активного сопротивления в постоянное напряжение для тока помехи J;
K1 - коэффициент передачи по постоянному току первого звена фильтра низких частот 5;
К2 - коэффициент передачи по постоянному току второго звена фильтра низких частот 5;
T1 - постоянная времени первого звена фильтра низких частот 5;
Т2 - постоянная времени второго звена фильтра низких частот 5;
С0 - емкость конденсатора 6;
р - оператор Лапласа.

Заменяя оператор Лапласа р на j•ω, получаем амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) преобразователя |HJ(j•ω)| для тока помехи J.

При создании преобразователя сопротивления необходимо задать диапазон преобразуемых сопротивлений Rx, опорное напряжение U0, образцовое сопротивление R0. Далее выбираются величины коэффициентов передачи по постоянному току К1, К2 инерционных звеньев ФНЧ 5, причем коэффициент передачи второго звена выбирается таким, чтобы обеспечить заданное выходное напряжение преобразователя. Например, требуется получить на выходе преобразователя напряжение до 100 В, тогда коэффициент передачи К2 должен быть не менее 10 при максимальном напряжении 10 В на выходе первого звена ФНЧ 5. Экспериментально было установлено, что коэффициент передачи K1 лучше выбирать примерно равным 1. Емкость конденсатора С0 выбирается такой, чтобы обеспечить заданное значение коэффициента передачи преобразователя для тока помехи. Постоянные времени T1, Т2 задают степень ослабления помех переменного тока в ФНЧ 5, но завышать их свыше 1 с не требуется, поскольку может излишне возрасти время переходного процесса.

Экспериментально был реализован преобразователь сопротивления, имеющий следующие параметры: R0=100 ГOм, Rx=100 ГОм, U0=100 В, k1=1, К2=700, Т1=0.13 с, T2= 1.59•10-4 c, С0=470 пФ, частота среза АЧХ |HJ(j•ω)| преобразователя для тока помехи равна 2.4 Гц.

При частоте помехи 50 Гц АЧХ преобразователя для тока помехи J спадает на 58 дБ по сравнению со значением АЧХ на нулевой частоте.

Таким образом, в преобразователе активного сопротивления в постоянное напряжение при введении дополнительно конденсатора и фильтра низких частот обеспечивается защита от помех переменного тока.

Похожие патенты RU2205413C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ 2019
  • Ермошин Николай Иванович
  • Якимов Евгений Валерьевич
  • Гольдштейн Александр Ефремович
RU2698505C1
Преобразователь параметров конденсатора в напряжение 1988
  • Мезрин Михаил Германович
  • Патрикеев Анатолий Степанович
  • Рябуха Арсен Арсеньевич
  • Старков Анатолий Александрович
  • Яхинсон Борис Израилевич
SU1583872A1
Измеритель комплексного сопротивления с компенсацией паразитных параметров 1989
  • Антипов Владимир Анатольевич
SU1626190A2
Устройство для контроля деградации МДП-структур 1990
  • Балтянский Сема Шлемович
  • Зверева Валерия Вадимовна
  • Карпанин Олег Валентинович
  • Лихацкий Леонид Григорьевич
  • Метальников Алексей Михайлович
  • Чернецов Константин Николаевич
  • Шубин Вячеслав Семенович
SU1783454A1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ТВЕРДЫХ ТКАНЕЙ ЗУБОВ БИООБЪЕКТОВ 2005
  • Мчедлидзе Тамаз Шалвович
  • Касумова Марина Константиновна
  • Иванова Галина Григорьевна
  • Иванов Валерий Николаевич
  • Тихонов Эдуард Прокофьевич
RU2330608C2
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ТЕРМО-ЭДС В НАПРЯЖЕНИЕ 2015
  • Гутников Анатолий Иванович
  • Анашкин Андрей Сергеевич
RU2612200C1
Фильтр нижних частот 1982
  • Гутников Валентин Сергеевич
  • Ашанин Василий Николаевич
SU1032593A1
МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ РЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКОВ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ 1994
  • Пугачев Е.В.
  • Хазнаферов В.А.
  • Выскубов Е.В.
RU2097777C1
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ЧАСТОТНОГО ИНТЕГРИРУЮЩЕГО РАЗВЁРТЫВАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 2016
  • Васильев Валерий Анатольевич
  • Громков Николай Валентинович
  • Жоао Андрей Жозеевич
RU2631494C1
Итерационный преобразователь RLC - параметров 1989
  • Алиев Тофик Мамедович
  • Исмайлов Халил Аббас Оглы
  • Дамиров Джангир Исрафил Оглы
  • Салимов Сейран Балаага Оглы
  • Шахновский Григорий Борисович
SU1661673A1

Реферат патента 2003 года ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Использование: для создания приборов, основанных на измерении активного сопротивления. Технический результат заключается в создании преобразователя. имеющего защиту от помех переменного тока при работе с большими сопротивлениями. Преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение содержит источник опорного напряжения, операционный усилитель, измеряемый резистор, образцовый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы, а также конденсатор и фильтр низких частот, причем один вывод конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод - с выходом операционного усилителя, при этом вход фильтра низких частот подключен к выходу операционного усилителя, один вывод измеряемого резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод соединен с выходом фильтра низких частот. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 205 413 C1

Преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение, содержащий источник опорного напряжения, операционный усилитель, измеряемый резистор, образцовый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы, отличающийся тем, что в него дополнительно введены конденсатор и фильтр низких частот, причем один вывод конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод - с выходом операционного усилителя, при этом вход фильтра низких частот подключен к выходу операционного усилителя, один вывод измеряемого резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод - с выходом фильтра низких частот.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2205413C1

Измерения в электронике
Справочник/Под ред
В.А
КУЗНЕЦОВА
- М.: Энергоатомиздат, 1987, с
Пылеочистительное устройство к трепальным машинам 1923
  • Меньшиков В.Е.
SU196A1
ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ 0
SU300839A1
Искрогаситель для вагранок 1929
  • Тихоненко А.В.
SU17626A1
RU 93028368 A, 20.08.1995
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГРУНТА ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ 1998
  • Исаков Д.А.
  • Иоссель Ю.Я.
  • Казаров Г.С.
  • Липатов В.В.
  • Носков К.А.
RU2125122C1

RU 2 205 413 C1

Авторы

Якимов Е.В.

Жуков В.К.

Миляев Д.В.

Даты

2003-05-27Публикация

2001-11-19Подача