Измеритель сопротивления резистивного датчика

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение при построении измеритель ,-ных приборов и информационно-измерительных систем, работающих с резистивными датчиками, установленными на удаленных объектах. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет компенсации влияния сопротивления соединительных проводов, а также устранения погрешности обусловленной кснечным значением входного сопротивления измерителя напряжения. В устройство введены ключ 9, переключатель 1Q, источник опорного напряжения 11, .первый вывод которого соединен с одним входом переключателя 10, второй вывод - с другим входом переключателя 10, подключенным к общей шипе измерителя . Выход переключателя 10 соединен с неинвертируюцим входом дифференциального усилителя 3, а первый зажим источника тока 1 через ключ 9 и провод 8 подключен к одной из клемм 13 для подсоединения резистпвного датчика 4. 1 ил. ЈЛ iЈ v --чяи

„,813„„17О7568

СОЮЗ СОВЕтсИИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИ!!

РЕСПУБЛИН

А1 (Д1) С 01 R 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О ПОКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАИИЕ NSGBPETEhHH1

Н АВТОРСКОМ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4713705/21 (22) 03. 07. 89 (4e) 23.01.92. Бюп. Р 3 (71) Научно-производственное объединение "Орбита" .(72) Л.И.Иакеева, В.л.йалынин и В.П.Лакеев (53) 621.317 (088.8) (56) Иляндин В.И. Цифровые измерительные приборы. — Энергия, 1981.

Лвторское свидетельство СССР

Р 463931, кл. G 01 Е 27/16, 1976. (54) ПЭ 1ЕРН РЕЛЬ СОПРО НВЛВНН 1 PFЭНСТИВНОГО ДАТЧИКА (57) Изобретение относится к электро° измерительной технике и может найти применение при построении измеритель.ных приборов и информационно-измерительных систем, работающих с резистивными датчиками, установленными на удалепньгх объектах. Пель и".- обретения— повышение точности измерения за счет компенсации влияния сопротивлепия соединительных прогодов, а также устранени» погрешности обусловленной кснечным значением входного сопротивления измерителя напряжения. В устройство введены ключ 9, переключатель 10, источник опорного напряжения 11, .первый вывод которого соединен с одчим входом переключателя 10, второй вывод — с другим входом переключателя 0, подключенным к общей шине измерителя. Выход переклх1чачеля 10 соедп— нен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 3, à IIE-. ðâûé зажим источника тока 1 через клыч 9 и провод 8 подключен к одной иэ клемм

13 для подсоединения реэистинного датчика 4. 1 ил, Ф

1707568

Изобретение относится к измери.тельной технике и может найти примеI нение при построении измерительных приборов и информационно-измеритель5 ных систем, работакщих с резистивными датчиками, установленными на удаленных объектах.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет компенсации влияния сопротивлений соединительных проводов, а также устранения методической погрешности, обусловленной конечным значением входного сопротивления измерителя напряжения.

На чертеже представлена структурная схема измерителя сопротивления резистивного датчика.

Устройство содержит источник 1 тока, измеритель 2 напряжения, дифференциальный усилитель 3, реэистивный датчик 4, соединительные проводы (ли нии связи) 5-0, ключ 9, переключатель

10, источник 11 опорного напряжения, первую 12 и вторую 13 клеммы для подключения оезистивного датчика 4, шины 14-16 управления и блок 17 управления.

Резистивный датчик 4 эапнтывается через переключатель 10 н ключ 9 стабилиэированньп током J.;, от источника 1 тока. Первая клемма 12 для подключения реэистивного датчика 4 через проводники 5 и 6 подклю .еиа соответственно к инвертирующему входу и выходу дифференциального усилителя 3, вторая клемма 13 через третий соеди-нительньпt провод 7 подключена к первому зажиму измерителя 2 напряжения, второй зажим которого и одноименный вывод источника 1 тока подключены к

40 общей шине измерителя.

Первый вывод источника 1 тока через ключ 9 и четвертый соединительнь|ч 45 провод 8 подключен к второй клемме 13 для подключения реэистивного датчика 4. Вход а переключателя 10 соединен с первым выводом источника 11 опорного напряжения, второй вывод которого подключен к входу Ь переключателя 10, который соединен с общей шиной измерителя. Выход переключателя

10 подключен к неинвертирукицему входу дифференциального уси..ителя 3. Управляющие входы клю . а 9 и переключателя 5

10 подключены к соответствующим шинам 14 и 15 управления, на которые поступают сигналы с выхода блока упРавления (не показан) или от оператора.

Выходная информация о значении измеряемого параметра с выхода блока 17 может подаваться на вход ЭВМ для проведения необходимых вычислений.

Пусть R — сопротивление реэистивного датчика 4, r>< -rA4 — соответственно сопротивления соединительных проводов 5-8, Uo — значение опорного напряжения источника 11 ° Источник 1 : тока имеет высокое выходное сопротивление, т.е. его ток не зависит от изменения сопротивлений rh1 г, еА4. соединительных проводов 5, 6 и 8 и соответственно сопротивления резистивного датчика 4.

Для уменьшения влияния сопротивления rA провода 7 измеритель 2 напряжения выбирается с малым входным током и большим входным сопротивлением.

В предлагаемом измерителе влияние сопротивления 1 gg соединительного провода 6 уменьшено за счет подключения его к выходу дифференциального усилителя 3, инвертирующий вход которого присоединен через сопротивление тлл провода 5 к реэистивному датчику 4.

Измеритель работает следующим образом.

Измерение сопротивления осуцествляется за три такта.

В первом такте измеряют напряжение на выходе линии 7 связи, нагруженной на входное сопротивление Кбк измерителя 2 напряжения при осуществлении следующей коммутации: ключ 9 в замкнутом состоянии (на шину 14 подан сигнал " 1"), переключатель 10 в положении Ь (на управляющей шипе 15 присутствует сигнал "0"), что обеспечивает подачу напряжения с выхода источника 11 на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 3.

Значение напряжения на входе измерителя 2 напряжения в первой такте равно о х(гл + кьх) R бх

1- — — — -- — — — ——

RX+rлз + вх гл +" ь х

UcRsx

К р RXKA + UсKA (1) л+ лъ+" ьх где Š— коэффициент передачи делителя, U — напряжение смещения дифференциального усилителя 3;

1707568

R — входное сопротивление измерителя 2.

Из выражения (1) следует, что для устранения влияния коэффициента К на точность измерения необходимо ввести в выражение (1) поправочный коэффициент К1 = 1/К, 1 + глэ + RM (2)

О R 10

На втором этапе работы осуществляют измерение напряжения U< «Ia выходе линии 7 связи при следующих коммутациях: ключ 9 в разомкнутом состоянии (на управляющей шине 14 сигнал "0"), переключатель 10 в положении Ъ. На данном этапе определяют составляющую

УСК . Известно, что Бс o«;àýûâàåòñÿ при оженным последовательно с входным напряжением, поскольку оно, как и входное напряжение, усиливается в

А раз.

В соответствии с приведенным выражением для напряжения на выходе дифференциального усилителя 3 имеет вид зи.. (Uс+Ug) Rex

Rx + глъ + 1 вк

"сKp, +

30.35 (1!I Ц2) Uo (9)

Io(U> Uг.

Послс истечения трех этапов работы, в процессе которь?х определяются кодов?1е значения напри»,еш«й U1 U.)

40 и U,, 1п1оoс лloедние с выходной клеммы,6 поступают в блок 17 управления, где в соответствии с алгоритмом (9) осуществляется вычисле«п?е значения измеряемого параметра резпстивного датчн45 ° ка 4. (4) Ус)>Т. „(г, + г ), Во время работы третьего такта

»а клемме 12 присутствует потенциал, определяемый суммарным значением П, +

+U . При включении усилителя в неинвертирующем включении напряжение, подаваемое обратно на вход усилителя, стремится быть как можно ближе к уровню входного напряжения.

Так«с1 образо.?, 1 р=,";а?-ас. =:«й 11".ме55 ритель сонрот11в. еаза датчика измеряет выходные параметры резистивных датчиков, расположенных на удаленных объектах без учета влияU, =U (1+ гл2

) =

ВЫ»2 С Л + глЪ + 1 ВХ

А (3) П где А — значение коэффициента передачи усилителя в неинвертирующем включении.

Известно, что где U — напряжение смещения диффес ренциального усилителя, I . — входной ток дифферс??циальвх ного усилителя.

Используя приведенные выражения можно показать, что нанряже??ие на клемме 12 определяется в основном напряже1?иеM смещения, причем выходное напряжение усилителя при«?имает такое значение, при котором напряжение на его инвертирующем выходе (клемме 12) равно нулю, т.е. принимает потенциал общего провода.

Напряжение на выходе линии 7 связи на втором этапе работы может быть определено как

Uc- ex — — — К . (5) с

Rx + гл + Кьх

На третьем этапе работы производят измерение напряжения на выходе линии 7 связи при осуществлении слекоммутац й: кл«, 1 9 остается г. разомкнутом состоянии, переключатель

10 переводится в положение а (при на?п«чии сигнала "1" на шине управления 15) .

При этом выражение дл«: выходного напряжения на выходе дифферснцкального усилителя 3 имеет вид

U = (U «U )(1+-,— — — — — — -).(б) .ГЛ2

Ьых > с 0 R +г +)7, Х Л

Напряжение на выходе линии 7 свяопредегястся как о Kg 1 о Кд. (7)

Из выражений (1) и (7) получае:.f значение

1. Uo

К (8)

К U - U

Далее, о1«редсляя значения К, П К из BbtpBKpHTIII (5) и (8) и подставляя их в выражение (1), получаем значе??на . измеряемого парамстра без учета «уH тнрующего влияния входного сопрот«111лен?«я измерителя 2 на1?ряжения, а г3« . жЕ Сс>ПРОтнВЛЕ?1«П« ЛИНИЙ СВЯЗК, ВгРИапии н апря же11ия смеще «и «я д11ффс. р съ «1н?1 ального усилителя 3 (u<-U )1I„=- Z,RÄ(UÄ-U,); RÄ,—

1707568

Составитель H.Øèÿíîâ

Техред Л.Олийнык

> едактор И.Горная

Корректор A.Обручар

Заказ 266 Тираж Подписное

ВЯИПИ 1)сударе т < нного к эм) гата «о» обретениям и v) к)н)тиям прн ГЕПТ СССР

1 1 3)).) ) > 1(>c Ki)» > )л .) > ° ) i!У)!) кая нс)О . >., f 4/ ) Производственно †издательск комбинат "Патент", r.Óæãîðîä> ул. Гагарина, 101 нпл сопротивлений соединительных проводов, напряжения смещения операционного усилителя, методической погрешности, обусловленной конечным значением входного сопротивления измерителя напряжения, что позволяет обеспечить его широкое использование в составе информационно-измерительной системы контроля и измерения параметров исследуемых объехтов при наличии высокоомных резистивных датчиков с со противлением порядка несколько килоом.

l5

° Формула из обрете ния

Измеритель сопротивления резистивного датчика, содержащий источник постоянного тока, измеритель напряжения, четырехпроводную линию связи, 20 дифференциальный усилитель > две клеммы для подключения резистивного дат- чика, одна из которых через первый и второй соединительные провода подклю-— чена соответственно к инвертирующему

> входу и выходу дифференциального усилителя, другая через третий соединительный провод — к первому выводу измерителя напряжения, второй вывод которого и одноименный вывод источника тока подключены к общей шине устройства, . отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно введены источник опорыого напряжения, переключатель и ключ, управляющие входы которых соединены с шинами управления, один вход переключателя соединен с первым выводом. источника опорного напряжения, второй вывод которого подключен к другому входу переключателя, соединенному с общей шиной усзройства, а выход переключателя соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, вторая клемма для подключения реэистивного датчика через четвертый соед .нительный провод и ключ подсоединена к первому выводу источника тока.