Измерительный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к средствам измepиteльнoй техники, в частности к измерительным преобразо.вателям активного сопротивления в постоянное напряжение (ток), предназначенным, например, для точного измерения температуры, давления, сигбй и т.д. Эти преобразователи широко используются в системах централизованного контроля и управления технологическими процессами (объектами), измерительных информационных системах и комплексах.

Известны устройства для преобразования активного сопротивления в напряжение постоянного тока, содержащие измерительный мост, в одно изплеч которого включено измеряемое сопротивление, и усилитель постоянного тока, охваченный отрицательной обратной связью ГО

Недостатком этих устройств является значительная погрешность измере; НИН при изменении сопротивления проводов линии связи, вызываемая изменением внешних условий.

Известно также устройство, содержащее измерительный мост, в одно из плеч которого с помощью трехпроводной линии связи включено измеряемое сопротивление, источник питания моста и дифференциальный усилитель постоянного тока, ..

Компенсация влияния линиисвязи в этой схеме осуществляется за счет применения трехпроводной линии, с помощью первого провода которой первый вывод измеряемого сопротивления подключен к измерительной диагонали поста и к неинвертируюцему входу дифференциального усилителя постоянного тока. Второй вывод измеряемого сопротивления подключен через второй провод линии связи только к нижнему плечу моста, а через третий провод - к истоь1нику питания и общей шине, дифференциального усилителя. При таком включении измеряемого сопротивления первый и второй провода линии связи оказываются включенными в противоположные плечи моста и при изменении сопротивлений этих проводов одновременно изменяются сопротивления плеч моста. Разбаланса моста не происходит, т.е. компенсируется влияние линии связи Г 2J. Недостатком устройства является то, что сопротивление второго провода линии связи в нижнее плечо делителя отрицательной обратной связи усилителя и изменение величины со противления линии связи изменяет коэффициент передачи всего преобразова теля, что приводит к значительным по грешностям из 1ерения, особенно при низкоомных измеряемых сопротивлениях Целью изобретения является повышение точности .измерения. Поставленная цель достигается тем что в измерительном преобразователе, содержащем источник питания, дифференциальный усилитель постоянного тока и четырехплечий измерительный мост, состоящий из четырех резисторов, один из них, измеряемый, включен в четырехплечий измерительный мост с помощью трехпроводной линии связи, через первый провод которой один вывод измеряемого резистора под ключен к первому выводу первого резистора четырехплечего измерительного моста и неинвертирующему входу ди ференциального усилителя постоянного тока, выход последнего через резистор обратной связи подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя и к второму и третьему резистору четырехплечего измерительного моста, другой вывод второго резистора coeдV1нeн с первым выводом ис точника питания и вторым выводом пер вого резистора четырехплечего измерительного моста, второй вывод измер емого резистора подключен через второй провод линии связи к общей шине дифференциального усилителя постоянн го токаи к второму выводу третьего резистора четырехплечего измерительного моста, а через третий провод ли нии связи - ко второму выводу источника питания. На чертеже показана схема данного устройства Измерительный мост 1 состоит из четырех резисторов 2-5 (резистор 5 измеряемый). К диагонали питания мос та (точки 6 и 1) подключен источник 8 питания, измеряемый резистор 5 к измерительному мосту через два сопротивления проводов 9 и 10 линии связи, а к источнику питания - через сопротивление провода 11 линии связи. К выводам 12 и 13 измерительной диагонали моста подключены неинвертирующий k и инвертирующий 15 входы дифференциального усилителя 16 постоянного тока Общая шина 17 усилителя подключена к резистору k моста и к сопротивлению провода 10 линии связи. Кроме того, с помощью резистора 18 усилитель 16 постоянного тока охватывается отрицательной обратной связью. На выходе усилителя 1б подключена нагрузка 19 Схема работает следующим образом. Сопротивление измерительного моста выбирается kj3 следующих соотношений: сопротивление резистора 2 равно сопротивлению резистора 3 а сопротивление резистора k равно сумме сопротивлений резистора 5 и проводов 9 и 10. При этом условии напряжение на выводах 12 и 13 измерительной диагонали моста равно нулю и сигнал в нагрузке 19 также равен нулю. При изменении измеряемого сопротивления резистора 5 мост выходит из равновесия и в измерительной диагонали появляется сигнал рассогласования, который поступает на выходы усилителя 16. Усиленный усилителем 16 сигнал рассогласования поступает в нагрузку 19, при этом коэффициент усиления усилителя определяется отношением сопротивления резистора 18 обратной связи и сопротивления резистора k моста. Рассмотрим как происходит компенсация влияния линии связи в данной схеме. На неинвертирующий вход усилителя подается напряжение, снимаемое с измеряемого резистора 5 и с сопротивлений проводов 9 и 10 линий связи. Токи от источника 8 питания моста протекают по сопцотивлениям проводов 9 и 10 линий связи таким образом, что падения напряжения, создаваемые им на этих.сопротивлениях относительно общей шины 17, оказываются включенными встречно и, таким образом, напряжение, снимаемое с точки 12 относительно общей шины, равно напряжению на измеряемом резисторе 5. При одновременном изменении сопротивлений линии связи потенциал точки 12 относительно общей шины не изменится, так как напряжения на сопротивлениях линии изменяются одинако во и также компенсируют друг друга. Сопротивление резистора k соединено с общей шинЬй и потенциал точки 13 не изменяется при изменении ка измеряемого сопротивления, так и со противления линий связи. Так как в цепь обратной связи не входит сопротивление линии связи, то изменение сопротивления линии связи не влияет на коэффициент передачи преобразователя. Таким образом в предлагаемой схеме изменения сопротивлений линий свя зи не влияют на точность измерения. Формула изобретения Измерительный преобразователь, со держащий источник питания, дифференц альный усилитель постоянного тока и четырехплечий измерительный мост, со стоящий из четырех резисторов, один из них, измеряемый, включен в четы.рехплечий измерительный мост с по- мощью трехпроводной линии связи, через первый провод которой один вывод измеряемого .резистора подключён к первому выводу первого резистора 98 четырехплечего.измерительного моста и неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, выход последнего через резистор обратной связи подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя и к второму и третьему резистору четырехплечего измерительного моста, другой вывод второго резистора соединен с первым выводом источника питания и вторым выводом первого резистора четырехплечего измерительного, моста, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, второй вывод измеряемого резистора подключен через вто- рой провод линии связи к общей шине дифференциального усилителя постоянного тока и к второму выводу треть- , его резистора четырехплечего измерительного моста, а через третий провод линии связи - к второму -выводу источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертИ;Зе 1.Патент США ff 35680, кл. 323/75, опублик. 1972. 2.Лейтман М.Б. и др. Компенсационные измерительные преобразователи электрических величин. М., Энергия, 978,. 4. UO, рис. 5-1 (прототип;.