Уравновешенный измерительный мост постоянного тока

 

1. УРАВНОВЕШЕННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ ПОСТОЯННОГО ТОКА , содержащий мостовую схему, источник питания, включенный в одну из диагоналей мостовой схемы, усилитель постоянного тока, один из входов которого соединен с одной вершиной второй диагонали мостовой схемы , вторая вершина которой соединена с общей шиной, и нуль-орган, выполненный на двух транзисторах и двух светоизлучающих диодах, каждый И5 которых соединен анодом с соответствующим источником питания , вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности , он снабжен делителем напряжения и генератором пилообразного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя постоянного тока через делитель напряжения. 2. Мост по п. 1, отличающийся тем, что в нуль-орган введены три резистора, дополнительный транзистор, эмиттерный повторитель и дополнительный светоизлучающий диод,, причем выводы база-эмиттер дополнительного транзистора подключены к эмиттерам основных транзисторов, соединенных с оЬщей шиной через первый и второй резисторы , вход эмиттерного повторителя подключен к коллектору дополнительного транзистора , соединенному с шиной источника питания через третий резистор, дополнительный светоизлучающий диод включен между выходом эмиттерного повторителя и общей шиной. 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1007035 А

G 01 R 17 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 » - - °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

CO 4

СР

СА:) (21) 3343072/18-21 (22) 02.10.81 (46) 23.03.83. Бюл. № 11 (75) М. М. Сиразетдинов (53) 621 317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 409140, кл. G 01 R 17/08,,1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 627411, кл. G Ol R 17/10, !976. (54) (57) 1. УРАВНОВЕШЕННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий мостовую схему, источник питания, включенный в одну из диагоналей мостовой схемы, усилитель постоянного тока, один из входов которого соединен с одной вершиной второй диагонали мостовой схемы, вторая вершина которой соединена с общей шиной, и нуль-орган, выполненный на двух транзисторах и двух светоизлучающих диодах, каждый ив которых соединен анодом с соответствующим источником питания, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен делителем напряжения и генератором пилообразного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя постоянного тока через деЛитель напряжения.

2. Мост по п. 1, отличающийся тем, что в нуль-орган введены три резистора, дополнительный транзистор, эмиттерный повторитель и дополнительный светоизлучающий диод, причем выводы база-эмиттер. дополнительного транзистора подключены к эмиттерам основных транзисторов, соединенных с общей шиной через первый и второй резисторы, вход эмиттерного повторителя подключен к коллектору дополнительного транзистора, соединенному с шиной источника питания через третий резистор, дополнительный светоизлучающий диод включен между выходом эмиттерного повторителя и общей шиной.

1007035

1О

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может найти применение в автономных измерительных мостах постоянного тока для измерения сопротивлений в широком диапазоне величин.

Известен уравновешенный измерительный мост постоянного тока, содержащий мостовую схему, источник питания и стрелочный индикатор (1).

Однако это устройство имеет низкую чувствительность и надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уравновешенный измерительный мост постоянного тока, содержащий мостовую схему управления источник питания, усилитель постоянного тока и нуль-орган, состоящий из двух транзисторов и двух светоизлучающих диодов (2).

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность, так как чувствительность устройства зависит как от коэффициента передачи усилителя постоянного тока, так и от зоны нечувствительности нульоргана, ширина которой определяется суммой напряжений смещения между выводами базы и эмиттера транзисторов, достаточных для создания токов излучения светоизлучающих диодов в коллекторных цепях этих транзисторов. Для каждого транзистора напряжениЕ смещения превышает по величине напряжение нелинейного начального участка на входной характеристике, достигая 0,7 — 1,0 В для кремниевых транзисторов, в зависимости от разброса параметров транзисторов и светоизлучающих диодов.

Повысить чувствительность устройства можно увеличением коэффициента передачи усилителя постоянного тока, однако это ограничено возрастанием влияния напряжения смещения нуля и дрейфа выходного напряжения усилителя постоянного тока.

Целью изобретения является повышение чувствительности уравновешенного Измерительного моста.

Поставленная цель достигается тем, что уравновешенный измерительный мост постоянного тока, содержащий мостовую схему, источник питания, включенный в одну из диагоналей мостовой схемы, усилитель постоянного тока, один из входов которого соединен с одной из вершин второй диагонали мостовой схемы, вторая вершина которой соединена с общей шиной, и нуль-орган, выполненный на двух транзистбрах и двух светоизлучающих диодах, каждый из которых соединен анодом с соответствующим источником питания, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, снабжен делителем напряжения и генератором пилообразного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя постоянного тока через делитель напряжения.

Кроме того, в нуль-орган введены три резистора, дополнительный транзистор, эмит15

25 зо

4О

55 терный повторитель и дополнительный светоизлучающий диод, причем выводы базаэмиттер дополнительного транзистора подключены к эмиттерам основных транзисторов, соединенных с общей шиной через первый и второй резисторы, вход эмиттерного повторителя подключен к коллектору дополнительного транзистора, соединенному с шиной источника питания через третий резистор, дополнительный светоизлучающий диод включен между выходом эмиттерного повторителя и общей шиной.

На фиг. 1 приведена электрическая схема уравновешенного измерительного моста постоянного тока; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие процесс уравновешивания измерительного моста.

Уравновешенный измерительный мост постоянного тока содержит мостовую схему 1, в одну из диагоналей которой включен источник 2 питания. Со второй диагонали мостовой схемы снимается напряжение разбаланса на один из входов усилителя 3 постоянного тока, на второй вход которого подается пилообразное напряжение генератора 4 через делитель 5 напряжения на резисторах. Вход нуль-органа 6 подключен к выходу усилителя 3 постоянного тока. Нульорган содержит основные транзисторы 7 и 8, в коллекторные цепи которых включены основные светоизлучающие диоды 9 и 10. Источник питания образован элементами 11 и 12. Эмиттеры основных транзисторов 7 и 8 соединены с общей шиной через первый и второй резисторы 13 и 14. Выводы база-эмиттер дополнительного транзистора 15 подключены к эмиттерам основных транзисторов 7 и 8, а коллектор транзистора 15 соединен с шиной источника питания через третий резистор 16. Вход эмиттерного повторителя 17 подключен к коллектору дополнительного транзистора 15, а дополнительный светоизлучающий диод 18 между выходом эмиттерного повторителя 17 и общей шиной.

На -временных диаграммах обозначены:

U — зона нечувствительности нуль-органа 6; U, — выходное напряжение усилителя постоянного тока при напряжении разбаланса положительной полярности; U — выходное напряжение усилителя постоянного тока при уравновешенном состоянии моста; U — выходное напряжение усилителя постоянного тока при напряжении разбаланса отрицательной полярности.

Устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение усилителя 3 постоянного тока определяется суммой постоянной составляющей разбаланса мостовой схемы 1 управления и переменной составляющей генератора 4 пилообразного напряжения. Величину переменной составляющей устанавливают изменением коэффициента передачи делителя 5 напряжения ориентировочно

1007035

3 1 о

К где Я размах амплитуды пилообразного напряжения на входе усилителя постоянного тока;

V — ширина зоны нечувствительности;

К вЂ” коэффициент передачи усилителя постоянного тока.

В уравновешенном состоянии мостовой схемы 1 постоянная составляющая отсутствует, и выходное напряжение 11 усилителя постоянного тока симметрично относитель- >0 но нулевого уровня. Транзистор 7 нуль-органа 6 открывается положительными импульсами, а транзистор 8 — отрицательными импульсами выходного напряжения усилителя 3 постоянного тока, превышающими границу зоны нечувствительности с шириной Б .

В уравновешенном состоянии в коллекторных цепях транзисторов 7 и 8 протекают токи с равной скважностью импульсов, и яркость излучения светоизлучающих диодов 9 и 10 одинакова. 26

Напряжение разбаланса положительной полярности вызывает смещение уровня выходного напряжения Ua, усилителя 3 постоянного тока относительно зоны нечувствительности Uo и изменение скважности импульсов тока в коллекторных цепях транзисторов 7 и 8, при которой яркость излучения светоизлучающего диода 9 увеличивается, а светоизлучающего диода 10 уменьшается. При дальнейшем увеличении напряжения разбаланса колебания выходного на пряжения U ïðoèñõîäèò за пределами зоны нечувствительности Ц„ вследствие этого светоизлучающий диод 10 полностью гаснет.

Напряжение разбаланса отрицательной полярности вызывает обратное смещение выходного напряжения Ue усилителя постоянного тока относительно зоны нечувствительности Бо, и изменение скважности импульсов тока в коллекторных цепях транзисторов 7 и 8. При этом яркость излуче- 40 ния светоизлучающего диода 10 увеличивается, а светоизлучающего диода 9 уменьшается, который полностью гаснет при дальнейшем увеличении напряжения разбаланса.

Дополнительный светоизлучающий диод 18 зажигается импульсами тока, появляющимися в выходной цепи эмиттернбго повторителя 17 прй закрытых транзисторах 7 и 8, когда ток в резисторах 13 и 14 отсутствует, а дополнительный транзистор 15 находится в закрытом состоянии. Напряжение между коллектором транзистора 15 и общей шиной максимально и определяется падением напряжения на третьем резисторе 16 в результате протекания импульсов базового тока транзистора эмиттерного повторителя 17. При напряжении разбаланса на выходе усилителя 3 постоянного тока той или иной полярности и постоянно открытом транзисторе 7 и 8, к переходу база-эмиттер дополнительного транзистора 15 прикладывается напряжение одной и той же полярности, создаваемое эмиттерными токами транзисторов 7 и 8 в резисторах 13 и 14, независимо от полярности напряжения разбаланса. Транзистор 15 открывается, в результате уменьшается напряжение между коллектором транзистора и общей шиной, и дополнительный светоизлучающий диод 18 полностью гаснет. Периодическое смещение выходного напряжения усилителя постоянного тока «размывает» зону нечувствительности, а пилообразный характер его изменения вызывает плавное уменьшение тока через светоизлучающий диод и яркости излучения в зоне нечувствительности. уравновешенное состояние мостовой схемы определяется по одинаковой яркости излучения основных светоизлучающих диодов и зажиганию дополнительного светоизлучающего диода.

Таким образом, уравновешенный измерительный мост постоянного тока позволяет повысить чувствительность предлагаемого устройства на порядок по сравнению с известным, не увеличивая коэффициента передачи усилителя постоянного тока. Погрешность изменения определяется субъективностью оценки одинаковой яркости излучения светоизлучающих диодов, в связи с чем светоизлучающие диоды необходимо располагать в непосредственной близости друг от друга.

ВНИИПИ Заказ 2132/69

Филиал ППП «Патент», г.

Тираж 708 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4