Преобразователь сигнала датчика сопротивления Советский патент 1990 года по МПК G01R17/10 G01B7/16 

все виды нарушения исходного состояния преобразователя без искажения масштаба преобразования обеспечивает

повышение точности преобразования и упрощение условий эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в дистанционной тензометрии или термометрии с применением датчиков сопротивления. Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет исключения влияния на результаты преобразования сопротивлений проводов линии связи - достигается путем введения управляемого переменного резистора 15 в ветвь внутреннего полумоста, в которую включен вход операционного усилителя 8, выход которого является выходом преобразователя. В результате работы автоматического регулятора 14 напряжения выполняется условие баланса напряжений на входе элемента 13 сравнения, а с учетом начального условия баланса и равенства сопротивлений образцовых резисторов 5 и 6 обеспечивается пропорциональная зависимость выходного напряжения от изменяемой входной величины. При соблюдении равенства сопротивлений проводов полумоста датчика имеет место полная независимость напряжения на выходе преоьразователя от величин сопротивлений проводов. Нарушение равенства сопротивлений проводов в плечах измерительного полумоста может быть скомпенсировано корректором смещения нуля напряжения на входе усилителя 8 путем введения дополнительного напряжения. Введение одного корректирующего элемента на все виды нарушения исходного состояния преобразователя без искажения масштаба преобразования обеспечивает повышение точности преобразования и упрощение условий эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в дистанционной тензометрии или термометрии с применением датчиков сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет исключения влияния на результаты преобразования сопротивлений проводов линии связи.

На чертеже представлена схема преобразователя, снабженного резистивным автоматическим регулятором напряжения и датчиком, представленным, например, одним переменным резистором.

Преобразователь представлен одним переменным резистором RX 1 и компенсационным резистором R0 2, образующими полумост датчика, который с помощью линии 3 связи, имеющей сопротивление проводов Rn 4, соединен с измерительной схемой преобразователя.

Измерительная схема содержит полумост, выполненный из образцовых резисторов R .j 5 и Кг 6, генератор 7 тока и усилитель 8 информационных сигналов охваченный стабилизирующей обратной связью на сопротивлениях R 9 и R4 10 Вход усилителя 8 соединен с клеммой 11 подключения к линии 3 связи генератора 7 тока и клеммой 12 подключения одного из полюсов источника напряжения - полюса О. Здесь разветвление цепи питания полумостов выполнено путем использования биполярного источника питания всей схемы преобразователя.

Элемент 13 сравнения, установленный на входе автоматического регуля-- тора 14 напряжения, включен в измерительную диагональ моста между средними выводами образцовых резисторов 5 и 6 и резисторов 1 и 2. Выход автоматического регулятора 14 соединен с переменным резисторов Rp 15.

Преобразователь работает следующим образом.

Для пояснения введены обозначения: X - входной параметр, воздействующий на сопротивление Rx по закону

.

Rx-RXo(lfo(X),

(О

где d R-

коэффициент первичного преобразования; величина компенсационного сопротивления резистора 2; исходное сопротивление датчика . Принято начальное условие баланса

R

хо

(2)

и задано равенство сопротивлений образцовых резисторов 5 и 6

KI-R,

(3)

0

5

0

5

Коэффициент усиления по напряжению усилителя 8, охваченного цепью обратной связи, определен соотношением

К

ус

(4)

Генератор 7 тока автостабилизиро- ван по току 10.

В результате работы автоматического регулятора 14 напряжения по условию - баланса напряжений на входе элемента 13 сравнения в преобразователе имеют место следующие соотношения

(5)

. (6) (Rn+Rx), (7) (Rn+R0) (8) Совместное решение (I-8) дает выражение величины выходного сигнала в функции от входной величины X

0

5

0

5

..-el-Х (9)

о хо

Следовательно, в данной схеме при

соблюдении равенства между собой сопротивлений Rn проводов полумоста датчика имеет место полная независи- мость напряжения на выходе Uflk,,( от величин Rn и достигнута его прямая пропорциональность в функции от входной величины X. Таким образом, исключена нелинейность преобразования, что обеспечивает повышение точности и независимость получаемых результатов от длины подсоединительных проводов датчика.

Коррекция выходного сигнала преобразователя в случае нарушения исходного условия баланса полумоста датчика выполняется, исходя из предположения, что и, кроме того, Rxo-Rfl /3R0, где 4R0 - ошибка исходной балансировки.

Тогда ..

(Rxe.e(-X+/K0) I0Rxe X+4UeK,(10 где /iU6x I0dR0 - корректирующее напряжение на входе усилителя 8.

Следовательно, начальная разбалан сировка моста датчика может быть скомпенсирована смещением положения нуля напряжения на входе усилителя.

Коррекция выходного сигнала преобразователя в случае нарушения равенства сопротивлений проводов Rп в плечах полумоста датчика выполняется из предположения, что R П1 где R(T1 - сопротивление в проводе, подключенном к R0, a Rna - подключенном к Rx. Исходя из предположения, что при и,

Rni Rnl-dRn4 ,(ID

определено напряжение на входе усилителя 8 в виде

Uex IoRxo- -X+I04RnJ . (12) Следовательно, нарушение равенства сопротивлений проводов в плечах измерительного полумоста может быть скомпенсировано корректором смещения нуля напряжения на входе усилителя 8 путем введения дополнительного напряжения ЛИ ДР. П1.

Таким образом, благодаря тому, что исключено влияние сопротивления проводов линии связи на результаты измерений, получена прямая пропорцио- нальная зависимость между входной измеряемой величиной и выходным информационным сигналом, введен один корректирующий элемент (переменный резистор) на все виды нарушения ис-

ходного состояния преобразователя без искажения масштаба преобразования, что обеспечивает повышение точности и упрощение условий эксплуатации.

Формула изобретения

Преобразователь сигнала датчика сопротивления, содержащий последовательно соединенные источник питания и генератор тока, второй вывод кото- рого через первую линию связи соединен с первым выводом внешнего полумоста, второй вывод которого через вторую линию связи соединен с первым выводом внутреннего полумоста, средний вывод которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен через третью линию связи со средним выводом внешнего полумоста, при этом выход элемента сравнения соединен с входом автоматического регулятора напряжения, усилитель с обратной связью на резисторах, о тличающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен пере-- менный резистор, подвижный контакт которого соединен с выходом автоматического регулятора напряжения, первый вывод переменного резистора соединен с вторым выводом источника питания, а второй вьюод - с первым выводом внутреннего полумоста, второй вывод которого соединен с входом цепи обратной связи усилителя, второй вход которого соединен с вторым выводом генератора тока.