Измерительный преобразователь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 27 12. 79 (21) 2888457/18-21 с присоединением заявки М (23)приоритет

Опубликовано 23 .12.82.6юллетень М 47

Дата опубликования описания 25. 12.82

Союз Советских

Соцмалмстмческмх республик (п)983553 (51)NL. Кл.

G 01 R 17/10

Ркуяврствекый квинтет

СССР по делам изабрвтеккЯ и втхрмткЯ (53) УДК 621.317. .733(088.8) (72) Авторы изобретения

У

Ю.А. Белов, l0.В. Савков и А.М. Сотников (7l ) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к средствам измерительной техники, в частности к измерительным преобразователям активного сопротивления в постоянное напряжение (ток), предназначенным, например, для точного измерения температуры, давления, силы 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, s одно изплеч которого включено измеряемое сопротивление, и.усилитель постоянного тока, охваченный отрицательной обратной связью (1).

Недостатком этих устройств является значительная погрешность измерения 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. о

Компенсация влияния. линии связи в этой схеме осуществляется за счет применения трехпроводной линии, с помощью первого провода которой первый вывод измеряемого сопротивления подключен к измерительной диагонали мос" та и к неинвертирующему входу диф, ференциального усилителя постоянного тока. Второй вывод измеряемого сопро-. тивления подключен через второй прощ вод линии связи только к нижнему плечу моста, а через третий провод -. к источнику питания и общей шине дифференциального усилителя. При таком включении измеряемого сопротивления

983553 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 2Д.

Недостатком устройства является то, что сопротивление -второго прово- 10 да линии связи вХодит в нижнее плечо делителя отрицательной обратной связи усилителя и изменение величины сопротивления линии связи изменяет коэффициент передачи всего преобразова- 15 теля, что приводит к значительным погрешностям измерения, особенно при низкоомных измеряемых сопротивлениях.

Целью изобретения является повышение точности измерения. 20

Поставленная цель достигается тем, что в измерительном преобразователе, содержащем источник питания, дифференциальный усилитель постоянного тока и четырехплечий измерительный 2S мост, состоящий иэ четырех резисторов, один из них, измеряемый, включен в четырехплечий измерительный мост с помощью трехпроводной линии связи, через первый провод которой 0 один вывод измеряемого резистора подключен к первому выводу первого ре" зистора четырехплечего измерительного моста и неинвертирующему входу диф. ференциального усилителя постоянного тока; выход последнего через резистор обратной связи подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя и к второму и третьему резистору четырехплечего измеритель- 40 ного моста, другой вывод второго резистора соединен с первым выводом источника питания и вторым выводом первого резистора четырехплечего измерительного моста, второй вывод измеря-4 емого резистора подключен через второй провод линии связи к общей шине дифференциального усилителя постоянного тока и к второму выводу третьего резистора четырехплечего измерительного моста, а через третий провод линии связи - ко второму выводу источ ника яитания, На чертеже показана схема данного

55 устройства.

Измерительный мост 1 состоит из четырех резисторов 2-5 (резистор 5измеряемый). К диагонали питания моста (точки 6 и 7) подключен источник 8 питания, измеряемый резистор 5к 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 неинвертирую" щий 14 и инвертирующий 15 входы дифференциального усилителя 16 постоянного тока. Общая шина 17 усилителя подключена к резистору 4 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 16 подключена нагрузка 19.

Схема работает следующим образом.

Сопротивление измерительного моста выбирается из следующих соотношений: сопротивление резистора 2 равно сопротивлению резистора 3, а сопротивление резистора 4 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 4 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 сопротивлениям 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.

983553

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9911/51 . Тираж 717 Подписное

Филиал llllfl "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При одновременном изменении сопротивлений линии связи потенциал точки 12 относительно общей шины не изменится, так как напряжения на сопротивлениях линии изменяются одинако-5 во и также компенсируют друг друга.

Сопротивление резистора 4 соединено с общей шинЬй и потенциал точки 13 не изменяется при изменении как 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 1 преобразователя.

Таким образом в предлагаемой схеме изменения сопротивлений линий связи не влияют на точность измерения.

Измерительный прео(разователь, содержащий источник питания, дифференци- З альный усилитель постоянного тока и четырехплечий измерительный мост, состоящий из четырех резисторов, один из них, измеряемый, включен в четы- . ,рехплечий измерительный мост с по- 30 мощью трехпроводной линии связи, через первый провод которой один вывод измеряемого .резистора подключен к первому выводу первого резистора четырехплечего. измерительного моста и неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока, выход последнего через резистор обрат. ной 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 точнос" ти 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 экспертизе

1. Патент США ll 3568044, кл. 323/75, опублик. 3972.

2. 1ейтман И.Б. и др. Компенсаци; онные измерительные преобразователи электрических величин. M., "Энергия", .4978, с. 130, рис. 5-14 (прототип).