Измерительный мост постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть «спользова при измерении неэлектрических велич с помощью резистивных датчиков, вкл ченных в мостовую схему. Известен измерительный мост пост янного тока, содержащий мостовую сх му, источник питания, один полюс ко рого подключен к общей шине, а другой - к первой вершине диагонали пи танин, операционный усилитель (ОУ), неинвертирунядйй вход которого подкл чен к общей шине, инвертирующий вхо к одной вершине измерительной диаго нали, а выход - к второй вершине ди агонали питания, дифференциальный усилитель, подключенный к измерительной диагонали. В устройстве обе печивается исключение синфазного сигнала на входах дифференциально го усилителя, что значительно снижает требования к соответствующим его параметрам Cl} Недостатком известного устройства является низкая чувствительность так как величина тока питания мосто вой схемы 3f ограничена выходнь1м то ком ОУ - DO-, . Кроме того, ОУ во многих случаях.работает в режиме многократных перегрузок, что вызывает увеличение времени установления напряжения питания мостовой схемы UM при импульсном питании MQCTa. Следствием этого является снижение быстродействия устройства. Цель изобретения - повышение чувствительности и помехоустойчивости. Поставленная цель достигается тем, что в измерительный мост постоянного тока, содержащий мостовую схему, источник питания, один полюс которого подключен к общей шине операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, инвертируюций вход - к. одной вершине измерительной диагонали, дифференциальный усилитель, подключенный кизмерительной диагонали, введены два резистора связи и второй источник питания, один полюс которого подключен к общей шине, а второй полюс через балластный ре.зистор подключен к второй вершине диагонали питания, при этом первая вершина диагонали питания подключена к первому источнику питания чере второй Оалластный резистор, а выход операционного усилителя через два резистора связи подключен к вершинам диагонали питания. На чертеже представлена . схема предлагаемого устройства. Мостовая схема устройства содержит образцовый пол тлост, образованный резистор,ами 1,2, и активный полумост, образованный резисторами 3 и 4, один из которых является датчиком. К вершинам 5 и- 6 одной диагонали мостовой схемы подключен дифференциальный усилитель 7, к вершинам 8 и 9.другой диагонали подключен источник 10 питания через балластные резисторы 11 и 12. К вершине 6 измерительной диагонали подключен такжеинвертирующий вход операционнЬго усилителя (ОУ) 13, выход-которого через резисторы 14 и .15;:с;вязи подключен к вершинам 8 и .9;-диагонали питания. Источник jlO цйтания составлен из двух блдг .. ков 16 и 17, разнополярные полюса 18 и 19 которых соединены между, собой и подключены к шине корпуса. Другие полюса блоков 16 и 17 являются выходными клеммами 20 и 21 источника 10. Для выявления соотношения параметров устройства составляют уравнения Кирхгофа для точек делителя, а также для трех контуров. Влияние сопротивлений пррводов 22 и 23 можно привести к сопротивлению резистора 3, поэтому при составлении уравнения они не учитываются . . Кроме того, устройство содержит провод 24 и резисторы 25 и 26. Для точек 27, 28 и 29 имеем Г Dxj.- Эа. Три контурных уравнения имеют вид а«.,Я4. и.2. где и, ил - напряжение источников . 16 и 17 Rp- - сопротивление балластных резисторов 11 и 12; сопротивление резисторов 3 и 4 J Ц - ток, протекающий через резистор 11; Oj - ток, протекающий через резистор 12; Z,-Jfy - ток, протекающий через измерительный мобт; У - ток,протекающий через резистор связи (Rg) 14; Зб - ток, протекающий через резистор связи 15; Эд - выходной ток операционного усилителя 13. Последние два уравнения систе№1 (4) составлены, исходя из условия, что в точке б, т.е. в вершине 6 измерительной диагонали, подключенной к инвертирующему входу ОУ, поддерживается потенциал общей шины.

Иэ (1) Ч (2) имеем

,-1Эз 45)

V 4-Oa- 3os t6) С учетом (5) перепШием систему(4)

1 RC

2.i4«:4ft% au4

«aRBOjR4 2U2О)

Решая систему (7) и введя обозначениячи и U fU+up; и пренебрегая величийой jMJ&R, можно определить коэффициент отйошения выходного токаоперационного усилителя к току питания :иэмерительного ыюста --. . . . . -.::. : : -.

Рол -RcCbg R-uUCft-gRs)

К. : eoi.RV

М&/

-2-Re :

,,(,,

, ,

Выбрав DO)/ т.е. тип операЦйон- ; ного усилителя, и.задаваясь током

питания мостаtJ sJ, получим определенный . Затем с учетом величины R и ожидаемых ДК и сГU по .формуле (8) находят необходимую величину Rg-. в заключение определяют номиналь.ное значение напряжения. ИСТОЧНИКОВ - и. Так как легко выполняется условие , то,, пренебрегая токами 34., величину U находя по формуле

.tRB)Оптимальная величина R находится в соответствии с выходным сопротивлешаеМ ОУ - R

вых

2R b«Пример. Пустин 100 Ом ДЙ t 3 Ом, К 0,1, (f(l 0,03, DM 0,2 А, R(j 1000 Ом.

Hal основании (8)

(fmR 3+3

V&230 м V CL{.v.+4fO) . ,

,2(50+23)«15,2 В.

Тацсим Образом, в данном устройстве ток питания мостовой схемы может значительно превышать ток операционного усилителя, что приводит к повышению чувствительности и отношения сигнал/помеха.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ ПОСТОЯННО-. .ТО;.ТОКА, содержа1Д1Й мостовую схему, источник питания,-один полюс которого . подключен к общей шине, операционный усилитё-ль, неинвертйруквдий вход которого подключен к общей мине, инвертирующий - к одной вершине измерительной диагонали, дифференциальный. усилитель, подключенный к измерительной диагонали, о т л и ч а ю щ и и с я тем что, с целью повышения чувстви-; тельности и помехоустойчивости;в aeroi введены два резистора связии второй источник питания, один полюс которого подключен к общей шине, а второй . полюс чере.5 балластный резистор подключен к второй вершине диагонали питания, при этом первая вершина дй-агонали питания подключена к первому источнику питания через второй балластный резистор, а выход операционного усилителя через два резистора связи -подключен к вершинам диагонали питания , (Л С 00 ьэ о