Уравновешенный измерительный мост постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в приборах для измерения сопротивления в широком диапазоне величин, особенно в переносных уравновешенных измерительных мостах постоянного тока, предназначенных для работы, в условиях тряски и ударных нагрузок.

известен уравновешенный измерительный мост постоянного тока, содержащий мостовую схему, источник питания и стрелочный индикатор р.}

Недостатком этого устройства является низкая чувствительность и ненадежность показаний в случае механических нагрузок.

Наиболее близким по технической . сущности к изобретению является уравновешенный измерительный мост, который содержит мостовую схему измёрения, источники питания,усилитель постоянного тока, два транзистора, два двухполюсных статических -индикаторных элемента на светоизлучающих диодах 2.

К недостаткам прототипа следует отнести его сложность, так как для . получения необходимого количества гальванически развязанных напряжений

при питании электрической схемы прибора от батарей требуется специаль- . ный транзисторный преобразователь

; напряжения с трансформатором, а также и то, что упомянутый преобразователь не позволяет уменьшить габариты и вес прибора. Крдме того, из-за низкого КПД (50-60% для маломощных преобразователей) он потребляет зна10 чительную энергию. Все это особенно неблагоприятно сказывается в переносных приборах с автономным питанием7 используемых в полевых условиях. Целью изобретения является упро 5 щение, уменьшение потребляемой мощности, габаритов и веса. . Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее мостовую схему измерения, в диагональ питания которой включен источник питания, а в другую - усили. тель постоянного тока, к. выходу которого подключены базы, первого и второго транзисторов, два двухполюсных индикаторных элемента на светоизлучающих диодах, снабжено двумя дополнительными транзисторами и резисторным делителем напряжения, причем крайние выводы упомянутого

30 делителя соединены с одной диагон-алью

мостовой схемы измерения, а, средний вывод - с эмиттерами первого и второго транзисторов, базы Дополнительных транзисторов подключены соответственно к коллекторам первого и второго транзисторов, а каждый двухполюсный индикаторный элемент на светоизлучающем диоде подключен к шинам источника питания через соответствующий дополнительный тра.нзистор.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Оно содержит резисторный делитель 1 напряжения, крайние выводы которого соединены с диагональю 2 питания мостовой схемы измерения, в одно из плеч которой включается измеряемое сопротивление. Другая диагональ этой схемы соединена со входами усилителя 3 постоянного тока , а выход последнего - с базами транзисторов 4 и. 5, к эмиттерам которых подключен средний вывод, резисторного делителя 1. К коллекторам транзисторов 4 и 5 подключены соответственно базы двух дополнительных транзисторов 6 и 7. Двухполюсный индикаторный элемент 8 на светоизлучающем диоде подключен одним электродом к коллектору дополнительного транзистора 7, эмиттер которого соединен с электродом двухполюсного индикаторного элемента 9 на светоизлучающем диоде и с соответствующей шиной источника 10 питания.

Индикаторный элемент 9 подключен другим электродом к коллектору дополнительного транзистора 6, эмиттер которого соединен с другим электродом элемента 8 и с соответствующей шиной источника 10 питания.

Устройство работает следующим образом.

От источника 10 на диагональ 2. питания мостовой схемы, в которую включено также измеряемое сопротивление, подается напряжение,создающее некоторый сигнал на другой диагонали схемы. При отсутствии разбаланса моста этот сигнал равен нулю, поэтому и на входе усилителя 3, который также подключен к источнику 10 питания, сигнал тоже равен нулю. Вследствие этого на выходе усилителя 3 появляется напряжение, равное на-. пряжению на среднем вьаводе резисторного делителя 1, тоже питаемом от источника 10 напряжения.

. Так как на базы и эмиттеры транзисторов 4 и 5 подаются равные напряжения (с выходов усилителя 3 и делителя 1), оба транзистора оказывамтся запертыми, следовательно заперты дополнительные транзисторы б и 7, подключающие индикаторные элементы 8 и 9 к .источнику 10 питания. При этом индикаторные элементы не светятся.

В описанном примере показание лимба переменного резистора (не показан) мостовой схемы измерения соответствует сопротивлению измеряемого резистора.

Таким образом использова ние резисторного делителя 1 напряжения и дополнительных резисторов 6 и 7 позволяет одновременно погасить индикаторные элементы 8 и 9 при отсутствии разбаланса моста и при наличии общего для всей схеь1Ы источника напряжения.

При наличии некоторого разбаланса мостовой измерительной схемы напряжение на выходе.усилителя 3 постоянного тока изменяется таким образом, что открывается один из транзисторов 4 или 5. Например, если напряжение на выходе усилителя 3 увеличилось, то открывается транзистор 4, который вызывает открывание дополнительного транзистора 6 и горение индикаторного элемента 9. И наоборот, если напряжение на выходе усилителя 3 постоянного тока уменьшилось, открывается транзистор 5, который вызывает открывание дополнительного транзистора 7 и горение индикаторного элемента Q.

Конструктивная реализация схег/и . прототипа в приборе требует использования для питания достаточно сложного преобразователя на транзисторны ключах и трансформаторе, питающегося от одной батареи.

Если с целью упрощения электрической схемы вместо преобразователя с четырьмя выходными обмотками использовать четыре батареи, мы получим сложную конструкцию прибора большого веса и размеров, что является больши недостатком для переносных приборов, работающих в полевых условиях.

Введение в схему дополнительных транзисторов и резисторного делителя напряжения позволяет питать измерительную схему от одного источника {вместо нескольких в прототипе), причем непосредственно от батареи, без преобразователя, что упрощает конструкцию прибора, уменьшает его габариты и вес...

Кроме того уменьшается потребление энергии электрической схемой.

Все перечисленные преимущества особенно важны при эксплуатации переносных приборов в полевых условиях.

Формула изобретения

Уравновешенный измерительный мост постоянного тока, содержащий мостовую схему измерения, в диагона;ль питания которойвключен источник питания, а в другую - усилитель постоянного тока, к выходу которого подключены базы первого и второго транзисторов , два двухполюсных индикаторных элемента на светризлучающих диодах.

отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощное ти, габаритов и веса, он снабжен двумя дополнительными транзисторами и реэисторным делителем напряжения, причем крайние выводы упомянутого делителя соединены с диагональю питания мостовой схемы измерения, а средний вывод - с эмиттерами первого и второго транзисторов,базы дополнительных транзисторов подключены соответственно к коллекторам первого и второго транзисторов,

а каждый двухполюсный индикаторный элемент на светоизлучающем диоде подключен к шинам источника. питания через соответствующий дополнительный транзистор.

Источники информации, принятые во бнимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство CCGP 409140, кл. 2 G 01 R 17/06, . 15.06.71.

2.Авторское свидетельство СССР № 627411, кл. 2 G 01 R 17/10, Я5.05.76.