Преобразователь активного сопротивления в постоянный ток Советский патент 1974 года по МПК G01R27/00 

1

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительной технике, в системах централизованного контроля и автоматического управления.

Обычно преобразователь активного сопротивления в постоянный ток состоит из неравновесного моста, усилителя выходного напряжения разбаланса моста и двух источников питания, осуществляющих питание неравновесного моста и усилителя. Выходным параметром преобразователя является ток /н, протекающий по сопротивлению нагрузки.

Из-за отсутствия общей точки между выходным сигналом ди моста и первым источником питания необходимо выполнение этого источника изолированным от общей точки усилителя, а следовательно, и от второго источника питания. Это связано с определенными трудностями вследствие емкостной связи между сетевой обмоткой силового трансформатора и источниками питания. Наличие этой связи приводит к протеканию по сопротивлениям моста и входной цепи усилителя паразитных токов, создающих дополнительное переменное напряжение на входе усилителя, которое вносит дополнительную погрещность. Меры, принимаемые для уменьщения емкостной связи между источниками.

усложняют и удорожают изготовление трансформатора.

В случае необходимости преобразования сопротивлений нескольких датчиков для каждого из них обычно исаользуют индивидуальные измерительные преобразователи. При этом все усилители преобразователей могут питаться одним общим источником, каждая же мостовая схема должна питаться от изолированного источника, стабилизированного с высокой точностью.

В таких преобразователях необходимо иметь высокое входное сопротивление усилителя, нагружающего мост, так как в противном случае линейность выходной характеристики моста, а следовательно, и преобразователя, ухудщается. Кроме того, выходное сопротивление преобразователя часто оказывается недостаточно больщпм, что приводит

к появлению дополнительной погрещности при изменении сопротивления нагрузки.

Цель изобретения - упрощение схемы преобразователя и повыщение точности измерений.

Это достигается тем, что один из проводов трехпроводной линии связи соединен вторым проводом этой линии с. общей точкой источника питания, один из эталонных резисторов компенсационной ветви выполнен в

виде делителя с суммарным сопротивлением.

равным суммарному сопротивлению эталонного резистора измерительной ветви, средняя точка которого соединена с сопротивлением нагрузки, первый вывод - с упомянутым резистором и вторым полюсом источника питания, второй вывод - с вторым эталонным резистором компенсационной ветви.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого преобразователя, где 1 - измерительная схема (неравновесный мост); 2 - измеряемое сопротивление (датчик); 3-6эталонные резисторы, вход/тщие в состав мостовой схемы; 7 - трехпроводная линия связи, соединяющая датчик с измерительным преобразователем; 8 - схема выделения напряжения разбаланса; 9 и 10 - бесконтактные ключи; 11 - разделительный конденсатор; 12 - усилитель переменного напряжения; 13 - фазочувствительный демодулятор; 14 - выходной блок; 15 - сопротивление нагрузки; 16 - генератор коммутирующего напряжения; 17 - источник питания.

Преобразователь работает следующим образом.

Измерительный мост 1, состоящий из резисторов 2-б, питается постоянным напряжением и„ , подаваемым относительно общей (заземленной) точки схемы. Этим же напряжением питается усилитель 12 переменного напряжения разбаланса At/, которое образуется с помощью схемы выделения напряжения разбаланса, состоящей из двух поочередно замыкающихся бесконтактных ключей 9 и 10 и разделительного конденсатора 11. Измеряемое сопротивление 2, сопротивление первого провода линии связи R лс, и соединенный последовательно с ними эталонный резистор образуют измерительную ветвь моста. В некоторых случаях между точкой а и проводом /.1с, включают дополнительный эталонный резистор (точку а назовем первым выводом измерительной диагонали а, б моста).

Последовательно соединенные эталонные резисторы 4, 5, б и сопротивление второго провода линии связи образуют компенсационную ветвь моста; точка б соединения резисторов 5 и 6 образует второй вывод измерительной диагонали. Ка; видно из схемы, обе ветви - измерительная м компенсационная, одним своим концом через сопротивление третьего провода линии связи Rac, заземлены, а другим подключены к второму полюсу источника питания.

Ключи 9 и 10 управляются генератором коммутирующего напряжения. Принцип работы схемы выделения напряжения разбаланса поясняется временной диаграммой, приведенной на фиг. 2. Когда замкнут ключ 9, к точке в подключено выходное напряжение и а измерительной моста; при замыкании ключа 10 подключается к точке в выходное напряжение U g компенсационной ветви. Напряжение U содержит постоянUa + U,

ную составляющую 7в„ -

и переменную, представляющую собой напряжение прямоугольной формы с а.мплитудой

/У rj

At/ . Переменная составляющая напряжения через разделительный конденсатор 11 попадает на вход усилителя 12.

Изменение величины измеряемого резистора вызывает разбаланс моста, т. е. приводит к появлению напряжения U д 2At/. Напряжение А(7 усиливается усилителем 12, к выходу которого подсодипен фазочувствительный демодулятор 13, управляемый генератором коммутирующего напряжения. К выходу демодулятора подключен выходной блок 14, причем сопротивление нагрузки измерительного преобразователя одним концом

подключено к выходному блоку, а другим - к точке г соединения резисторов мостовой схемы. Такое включение нагрузки благодаря высокому выходному сопротивлению каскада с общей базой дополнительно увеличивает

выходное сопротивление измерительного преобразователя в целом.

В случае необходимости преобразования сопротивлений нескольких датчиков все измерительные мосты, включенные по схеме фиг. 1, могут быть записаны от одного общего заземленного источника питания, которым также могут питаться все усилители.

Пред.мет изобретения

Преобразователь активного сопротивления в постояйный ток, содержащий измерительный мост, состоящий из измерительной ветви, в которую включены последовательно соединенные датчик сопротивления и эталонное сопротивление, компенсационной ветви и трехпроводной линии связи, один из проводов которой соединяет датчик сопротивления и эталонный резистор компенсационной ветви, схему выделения напряжения разбаланса, усилителя, фазочувстБИтельного демодулятотора, выходного усилителя сопротивления нагрузки, генератора коммутирующего напряжения и источника питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы и повыщения точности измерений, один из проводов трехпроводной линии связи соединен вторым

проводом этой линии с общей точкой источника питания, один из эталонных резисторов компенсационной ветви выполнен в виде делителя с суммарным сопротивлением, равным суммарному сопротивлению эталонного резистора измерительной ветви, средняя точка которого соединена с сопротивлением нагрузки, первый вывод - с упомянутым резистором и вторы.м полюсом источника питания, второй вывод - с вторым эталонным

резистором компенсационной ветви.