Измерительный мост постоянного тока

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ ПОСТОЯННО-. .ТО;.ТОКА, содержа1Д1Й мостовую схему, источник питания,-один полюс которого . подключен к общей шине, операционный усилитё-ль, неинвертйруквдий вход которого подключен к общей мине, инвертирующий - к одной вершине измерительной диагонали, дифференциальный. усилитель, подключенный к измерительной диагонали, о т л и ч а ю щ и и с я тем что, с целью повышения чувстви-; тельности и помехоустойчивости;в aeroi введены два резистора связии второй источник питания, один полюс которого подключен к общей шине, а второй . полюс чере.5 балластный резистор подключен к второй вершине диагонали питания , при этом первая вершина дй-агонали питания подключена к первому источнику питания через второй балластный резистор, а выход операционного усилителя через два резистора связи -подключен к вершинам диагонали питания , (Л С 00 ьэ о

ССИИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК

З(я) G 01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ,К СВИДЕ 7ЕЛЬСТВУ

f ÎÑÓÄÔPÑÒÂEHHÛÉ НОМИТЕТ OQCP

РО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3330987/18-21 (22} 26..08.81 (46) 15.05.83. Вюл. Р 18 (72) В.В. Беээубцев. (53) 621.317.733(088.8) (56) 1. Приборы и системы управления, 1976, Р 1, с.:29 (прототип). (54} (57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ИОСТ ПОСТОЯННО, ГО, ТОКА, содержащий мостовую схему, источник питания,- один полюс которого подключен к общей шине, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, инвертирующий вход — к одной вершине измерительной диагонали, дифференциальный

„.SuÄÄ 1018026 A усилитель, подключенный к измерительной диагонали,отличающийся тем, что, с целью повышения чувстви- . тельности и помехоустойчивости,в него введены два резистора связи и второй источник питания, один полюс которого подключен к общей шине, а второй полюс через балластный резистор подключен к второй вершине диагонали питания, при этом первая вершина-дйагонали питания подключена к первому источнику питания через второй балластный резистор, а выход операционного усилителя через два резистора связи

-подключен к вершинам диагонали питания. Ф

1018026

На чертеже представлена. схема предлагаемого устройства.

Мостовая схема устройства содержит образцовый полумост, образованный резисторами 1,2, и активный полувюст, образованный резисторами

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении неэлектрических величин с помощью резистивных датчиков, включенных в мостовую схему., 5

Известен измерительный мост посто- янного тока, содержащий мостовую схему, источник питания, один полюс которого подключен к общей шине, а дру«. гой - к первой вершине диагонали питания, операционный усилитель (ОУ), неинвертирующйй вход которого подключен к общей шине, иннертирующий вход к одной вершине измерительной диаго-, нали, а выход - к второй вершине ди-. агонали питания, дифференциальный усилитель, подключенный к измерительной диагонали. В устройстве обеспечивается исключение синфазного сигнала на входах дифференциального усилителя, что значительно сни- 2О жает требования к соответствующим его параметрам Ã1 j.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность, так как величина тока питания мосто- 25 вой схемы 3„ ограничена выходным током ОУ вЂ” Эоч . Кроме того, ОУ во многих случаях работает в режиме многократных перегрузок, что ныэынает увеличение времени установления напряжения питания мостоной схемы U при импульсном питании мрста. Следствием этого является снижение быстродейстния устройства.

Цель изобРетения — понышение чувствительности и помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный мост постоянного тока, содержащий мостовую схему, источник питания, один по- 4О люс которого подключен к общей шине„ операционный усилитель, неинвертирующий нход которого подключен к общей шине, инвертирующий вход — к. одной вершине измерительной диаго- 45 нали, дифференциальный усилитель, подключенный к измерительной диагонали, введены два резистора связи и второй источник питания, один полюс которого подключен к общей шине, а 5р второй полюс через балластный ре,зистор подключен к второй вершине диагонали питания, при этом первая вершина диагонали питания подключена к первому источнику питания через второй алластный резистор, а выход операционного усилителя через дна резистора связи подключен к вершинам диагонали питания.

3 и 4, один из которых является датчиком. К вершинам 5 и. б одной диагонали мостовой схемы подключен дифференциальный усилитель 7, к вершинам 8 и 9 другой диагонали подключен источник 10 питания через балластные резисторы 11 и 12 °

К вершине б измерительной диагонали подключен также инвертирующий вход операционного усилителя (ОУ)

13, выход которого через резисторы

14 и 1,5;связи подключен к вершинам

8 и 9- диагонали питания. Источник

10 питания составлен иэ двух блоков 16 и 17, разнополярные полюса 18 и 19 которых соединены между, собой и подключены к шине корпуса.

Другие полюса блОков 16 и 17 являются выходными клеммами 20 и 21 источника 10.

Для выявления соотношения параметров устройства составляют уравнения Хирхгофа для точек делителя, а также для трех контуров.

Влияние сопротивлений проводов

22 и 23 можно привести к сопротивлению резистора 3, поэтому при составлении уравнения они не учитываются.

Кроме того, устройстно содержит провод 24 и резисторы 25 и 26.

Для точек 27., 28 и 29 имеем

J =3 +3 ()) 31= 35+35 (И

04 5 Ф

Три контурных уравнения имеют вид 1 Б 4 с+36Й с Эя "s=О +О

3 Rg+ 1о Кэ = ()„ 1 э «a > R4.--01 где U 01 — напряжение источников

16 и 17

R< — сопротивление балластных резисторов 11 и 12;

g р, - сопротивление резисторов 3 и 4;

Д вЂ” ток, протекающий через резистор ll; д - ток, протекающий через резистор 121

3 -Э - ток, протекающий через измерительный моет;.

Э4 - ток,протеканлций через резистор связи (g ) 14; .)б - ток, протекающий через резистор связи 15у — выходной ток операциоз онного усилителя 13.

Последние два уравнения системы (4) составлены, исходя из условия, что в точке б, т.е. в вершине б измерительной диагонали, подключенной к инвертирующему входу ОУ, поддерживается потенциал общей шины.

1018026

1 ою1 44 (() 9, 1)Щ 2

8U (1Ф(1б

Ь% ао %-Щ

U >0,2(50+23}= 15 2 В.

25 . Таким образом, в данном устрой, стве. ток питания мостовой схемы

A» i может значительно превышать ток

Ц операционного усилителя, что приВыбрав . )щ, т.е. тип операманов-, . водит к повышению чувствительности

:ного усилителя, и задаваясь током О и отношения сигнал/помеха.

Составитель В. Семенчук

Техред К.Мыцьо . .Корректор М. Коста

Редактор И. Бандура

««ю»Е ««»««««Ч

Заказ 3530/43

Тираж 710 Подл нс ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из (1) и (2) имеем а 3 (S)

5 4 2. ) - ОМ (4)

С учетом (5) перепишем систему(4) ((в 1ф)+3 (Ay oR )-2++=/

2 3 з+ т К р Щ

2ЗЪКд ЗР4=ЫЯ О)

«

Решая систему (7) и введя обозначения Uq=U i ()О+дну Я % Ц4=К+дК . и пренебрегая величиной Цак, мож-., но определить козффяциент отйсшения щаходного тока операцйонйого усилителя к току питания:измерительного моста

I питания моста J =- 3q получим опре-. деленный К . Затем с учетом величины R и ожидаемых дй и дЪ по .формуле (8) находят необходимую величину Rg. В заключение определяют номинальное значение напряжения . источников - U. Так как легко выполняется условие Вс> й, то,,пренебрегая токами 3,38, величину U находя по формуле м 2 + 6)

Ф

Оптимальная величина Нс находит.ся в соответствии с выходным сопротивлением Оу - R

15.

Ro> 2R8üÊ

П.р и м е р. Пусть R = 100 Ом, PR =+ 3 Ом, К = 01, )д0)=003, эм= 0 2 А Ro = 1000 Ом.

На основании (8) м +вша з+з о а иК«ОU1 2 0,13