Сумматор сигналов разбаланса измерительных мостовых цепей Советский патент 1991 года по МПК G06G7/14 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть ис- пользовано в приборостроении при суммировании нескольких сигналов с мостовых измерительных цепей и преобразовании этой суммы в ток для передачи по линии связи.

Цель изобретения - повышение точности работы сумматора.

На чертеже приведена схема сумматора.

Сумматор содержит источник 1 питающего напряжения, блок 2, состоящий из п мостовых цепей 2i - 2П, блок 3, содержащий п операционных усилителей 3i - Зп, блок 4, состоящий из п масштабных резисторов 4i 4n и резистор 5 нагрузки, соединенные по приведенной схеме

Сумматор работает следующим образом.

При подключении питания к дифференциальным усилителям и наличии разбаланса каждой мостовой цепи по нагрузке течет ток, определяемый соотношением

1м-ЈЈи,,

Ri 1

(1)

ON VI

Јь

4

где Ui - напряжение разбаланса 1-й мостовой цепи;

R - сопротивления резисторов блока 4, если все масштабные резисторы одинаковы.

Из (1) следует, что сумматор является сумматором напряжений разбаланса мостовых цепей и одновременно преобразователем этой суммы напряжений в выходной ток, так как ток нагрузки не зависит от сопротивления резистора 5 нагрузки. Соотношение (1) легко доказать.

Рассмотрим работу одного усилителя 3i.

В системе линейных параметров справедливы уравнения:

ивых MRs+ Ri),(2)

UBMX - (UH1 - 1М К,(3)

где 1н1 - ток в нагрузке от 1-го усилителя 3i;

Rs - сопротивление резистора 5 нагрузки;

Ri - сопротивление резистора 4i блока 4 в цепи обратной связи 1-го усилителя 3i;

UH напряжение неинвертирующего входа 1-го усилителя 3i;

UM1 - напряжение инвертирующего входа 1-го усилителя 3i;

К - коэффициент усиления разомкнутого усилителя 3i.

Очевидно, что (2) и (3)тождественно равны:

lHl(R5+Rl)K(UH1-Unl).(4)

Согласно схеме

UHi lHiR5;

(R5 + Ri)-Upi,(5)

где Upi - напряжение разбаланса 1-й мостовой цепи 2i.

Подставив значения UH1 и Uni из (5( в (4), получим

IHI (R5+ Ri KtlmRs - IHI (R5 + Ri) -Upi (6) Решив уравнение (6) относительно IHI, получим

1н1 KUP1

(К + 1)Ri +Rs

При достаточно большом значении К(К 104), что имеет место практически для всех дифференциальных усилителей интегрального исполнения, справедлива операция нахождения предела от (7):

/llm

00

КЦл UPi (К + 1)Ri + Rp Ri

(8)

т.е. 1Н1

UP1 Ri

т.е. ток нагрузки не зависит от сопротивления RS резистора 5 нагрузки; так как ток в Rs есть сумма токов всех усилителей 3i, то при одинаковых значениях сопротивлений бло- ка 4 получим

IH - i ир,, к,1

Преимущество предлагаемого сумматора по сравнению с прототипом состоит в том, что в нем отсутствует погрешность суммирования, обусловленная изменением сопротивления мостовой цепи относительно измерительной диагонали, так как суммирование осуществляется здесь на выходе усилителей, а не на их входах. Кроме того, сумматор выполняет и функцию преобразования суммы напряжений в ток. Причем требования к величине коэффициента усиления разомкнутого усилителя, применяемого в схеме сумматора, снижаются в п раз, где п - число усилителей 3|.

25

Формула изобретения

Сумматор сигналов разбаланса измерительных мостовых цепей, содержащий

on первый операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключены п масштабных резисторов, соединенных свободными выводами с первыми вершинами выходных диагоналей соответствующих

ос п мостовых цепей, подключенных диагоналями питания к источнику питающего напряжения, и нагрузочный резистор, один из выводов которого соединен с шиной нулевого потенциала, отличающийся тем,

4Q что, с целью повышения точности, в него введены п-1 операционных усилителей, неинвертирующие входы которых объединены и соединены с неинвертирующим входом первого операционного усилителя и со сво45 бодным выводом нагрузочного резистора, выход и инвертирующий вход 1-го (I- 1-п) операционного усилителя подключены соответственно к первой и второй вершинам выходной диагонали 1-й мостовой цепи.

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в приборостроении при суммировании нескольких сигналов с мостовых измерительных цепей и преобразовании этой суммы в ток для передачи по линии связи. Целью изобретения является повышение точности работы сумматора. Сумматор содержит источник 1 питающего напряжения, блок 2, состоящий из N измерительных мостовых цепей 2₁ - 2_N, блок 3, содержащий N операционных усилителей 3₁ - 3_N, блок 4, состоящий из N масштабных резисторов 4₁ - 4_N, и резистор нагрузки 5, соединенные по приведенной схеме. Достижение поставленной цели обеспечено введением в сумматор N - 1 операционных усилителей и новыми связями между составными элементами сумматора. 1 ил.