Полумостовой преобразователь приращения сопротивления в напряжение

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в тензометрии. Полумостовой преобразователь приращения сопротивления в напряжение содержит полумост, два операционных усилителя, источник напряжения, три резистора, дифференциальный усилитель и сумматор. Технический результат - повышение помехоустойчивости преобразователя при действии на полумост синфазной помехи. Это достигается компенсацией тока синфазной помехи с помощью дифференциального усилителя, резистора и сумматора. Компенсация напряжения синфазной помехи не влияет на частотную характеристику преобразователя. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения приращений сопротивлений, в частности, в тензометрии.

Известно устройство для дистанционного измерения физических величин, содержащее измерительную мостовую схему, источник напряжения и два операционных усилителя. Такое устройство позволяет преобразовывать измеряемую величину физического параметра в напряжение (см. А.С. №905626, МПК G01B 7/16, 1980 г.).

Недостатком устройства является его низкая помехозащищенность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является полумостовой преобразователь сопротивления в напряжение, описание которого приведено в книге «Интегральная электроника в измерительных устройствах», стр.81, автор Гутников B.C. М: Энергоатомиздат, 1988.

Полумостовой преобразователь сопротивления в напряжение содержит полумост с пятипроводной соединительной линией. Питание полумоста осуществляется от одного источника питания. Один операционный усилитель, включенный по схеме повторителя напряжения, поддерживает напряжение питания на первом выводе полумоста. Другой операционный усилитель подает на второй вывод полумоста такое напряжение, при котором на среднем выводе полумоста поддерживается половина напряжения источника питания. Выходное напряжение снимается с второго вывода полумоста, оно пропорционально разности сопротивлений плеч полумоста. Недостатком предложенного прототипа является его низкая помехозащищенность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение помехоустойчивости полумостового преобразователя приращения сопротивления в напряжение.

Технический результат достигается тем, что в полумостовом преобразователе приращения сопротивления в напряжение, содержащем полумост, первый вывод которого через первый токовый провод соединен с выходом первого операционного усилителя и через первый потенциальный провод соединен с его инверсным входом, средний вывод полумоста соединен через второй потенциальный провод с инверсным входом второго операционного усилителя, неинверсный вход которого через один резистор соединен с общей шиной и через другой резистор соединен с неинверсным входом первого операционного усилителя, источник питания полумоста, один вход которого соединен с общей шиной преобразователя, а другой соединен с неинверсным входом первого операционного усилителя, второй вывод полумоста через второй токовый провод соединен с первым выводом дополнительного резистора и неинверсным входом дополнительного дифференциального усилителя, инверсный вход которого соединен с вторым выводом дополнительного резистора и выходом второго операционного усилителя.

Выход дифференциального усилителя соединен с первым входом дополнительного сумматора, второй вход которого соединен с неинверсным входом второго операционного усилителя, а третий его вход соединен через третий потенциальный провод с вторым выводом полумоста, при этом выход сумматора является выходом преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема преобразователя приращения сопротивления в напряжение.

Преобразователь содержит полумост 1, вывод 2 которого через токовый провод 3 подключен к выходу операционного усилителя 4, инверсный вход которого подключен через потенциальный провод 5 к выводу 2 полумоста 1. Средний вывод 6 полумоста 1 через потенциальный провод 7 подключен к инверсному входу операционного усилителя 8, неинверсный вход которого через резистор 9 соединен с общей шиной и через резистор 10 - с неинверсным входом операционного усилителя 4. Источник питания 11 включен между неинверсным входом операционного усилителя 4 и общей шиной преобразователя. Вывод 12 полумоста 1 через токовый провод 13 и последовательно с ним включенный резистор 14 соединен с выходом операционного усилителя 8. К выводу резистора 14, соединенному с проводом 13, подключен неинверсный вход дифференциального усилителя 15, инверсный вход которого подключен к другому выводу резистора 14. Выход дифференциального усилителя 15 соединен с первым входом сумматора 16, второй вход которого подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 8. Третий вход сумматора 16 соединен через потенциальный провод 17 с выводом 12 полумоста 1. Выход сумматора 16 соединен с выходом 18 преобразователя.

Полумостовой преобразователь приращения сопротивления в напряжение работает следующим образом.

Напряжение Е источника питания 11 через повторитель напряжения, образованный операционным усилителем 4 и проводами 5, 3, подается на вывод 2 полумоста 1. Операционный усилитель 8 при равенстве значений резисторов 10 и 9 подает на вывод 12 полумоста 1 напряжение, при котором напряжение на среднем выводе 6 полумоста будет равно Е/2. Если номинальное сопротивление плеча полумоста 1 между выводами 2, 6 равно R0, то ток через полумост равен

и через резистор R14 и выходное сопротивление операционного усилителя 8 он течет на общую шину. Между выводами 6, 12 полумоста включен датчик, сопротивление которого может быть представлено как RД=R0+ΔR (для определенности ΔR взято со знаком плюс), где ΔR несет информацию об измеряемом физическом параметре, например, деформации. Напряжение на выводе 12 полумоста 1 определяется выражением

При воздействии на полумост 1 синфазной помехи в нем протекают токи помехи IП. Поскольку потенциалы его выводов 2 и 6 жестко заданы повторителями напряжения, выполненными на операционных усилителях 4 и 8, ток I0 остается неизменным. Выходные сопротивления повторителей напряжения практически равны нулю, поэтому токи помехи IП протекают на общую шину только через выходные сопротивления операционных усилителей. Ток помехи IП, действующий на вывод 2 полумоста, протекает через выходное сопротивление операционного усилителя 4. Токи помехи IП, действующие на выводы 6 и 12 полумоста, протекают через выходное сопротивление операционного усилителя 8, в результате через сопротивление RД протекает ток помехи IП, а через резистор R14 - удвоенный ток помехи 2IП, при этом результирующий ток через резистор R14 будет равен I0+2IП.

Если выбрать резистор R14 по величине равным номинальному значению R0, коэффициент передачи дифференциального усилителя равным 1, коэффициенты передачи сумматора по первому и второму входам равными 1 и коэффициент передачи по третьему входу равным 2, то на выходе преобразователя напряжение определится из выражения

Из выражения следует, что ток синфазной помехи ослаблен в

раз.

Компенсация синфазной помехи происходит в широком частотном диапазоне, причем не влияет на частотный диапазон работы самого датчика. Для полумоста обычно ΔR0+ΔR>>ΔR, поэтому реально действие синфазной помехи ослабляется в 50÷60 раз.

Изобретение может быть использовано в тензометрии для измерения приращения сопротивлений тензорезисторов.

Полумостовой преобразователь приращения сопротивления в напряжение, содержащий полумост, первый вывод которого через первый токовый провод соединен с выходом первого операционного усилителя и через первый потенциальный провод соединен с его инверсным входом, средний вывод полумоста соединен через второй потенциальный провод с инверсным входом второго операционного усилителя, неинверсный вход которого через один резистор соединен с общей шиной и через другой резистор соединен с неинверсным входом первого операционного усилителя, источник питания полумоста, один вход которого соединен с общей шиной преобразователя, а другой соединен с неинверсным входом первого операционного усилителя, отличающийся тем, что второй вывод полумоста через второй токовый провод соединен с первым выводом дополнительного резистора и неинверсным входом дополнительного дифференциального усилителя, инверсный вход которого соединен со вторым выводом дополнительного резистора и выходом второго операционного усилителя, а выход дифференциального усилителя соединен с первым входом дополнительного сумматора, второй вход которого соединен с неинверсным входом второго операционного усилителя, а третий его вход соединен через третий потенциальный провод со вторым выводом полумоста, при этом выход сумматора является выходом преобразователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерениях амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников СВЧ. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению диэлектрической проницаемости криволинейного слоя материала. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров объектов, представляемых пассивными 2-элементными заземленными RC-двухполюсниками, имеющими параллельно включенные емкость Cx и сопротивление Rx.

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к области электромеханики, а именно к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использовано для определения параметров Т-образной схемы замещения трехфазного трансформатора в рабочем режиме.

Изобретение относится к электротехнике, измерительной технике, а также к технике монтажа и измерения сопротивления заземляющих устройств. .

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и предназначено для измерения коэффициента отражения плоских образцов радиопоглощающего покрытия (РПП) в миллиметровом, сантиметровом и дециметровом диапазоне радиоволн.

Изобретение относится к технике измерения на СВЧ и может быть использовано для измерения S-параметров пассивных и активных четырехполюсников СВЧ. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для профилактического контроля состояния изоляции консоли от металлической арматуры железобетонной опоры контактной сети электрифицированной железной дороги.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения трассы прокладки элементов заземляющего устройства объектов энергоснабжения, в том числе и тяговых подстанций железнодорожного транспорта

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного дистанционного определения резонансной частоты резонаторов, применяемых в различных областях техники и научных исследованиях

Изобретение относится к области оптики конденсированных сред и может быть использовано для определения оптических постоянных проводящих тел

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и обеспечивает возможность диагностирования исправности электроизолирующих элементов железобетонных шпал за счет выполнения дополнительных операций

Изобретение относится к области радиотехники и электроники и может быть использовано как самостоятельно для измерения электрофизических параметров материалов, так и в качестве более сложных функциональных устройств: комплексных измерительных систем, комплексных систем по производству и контролю параметров материалов, автоматизированных измерительных, производственных и производственно-измерительных комплексов и т.д

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления изоляции двухпроводных сетей, находящихся под напряжением постоянного тока, и может быть использовано при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в тензометрии

Наверх