Преобразователь приращения сопротивления резистивного датчика в напряжение

Авторы патента:

G01R27/16 - для измерения полного сопротивления элемента или цепи, через которые проходит ток от другого источника, например сопротивления кабеля, линии электропередачи

Владельцы патента RU 2431854:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в тензометрии, Преобразователе содержит источник опорного напряжения, первый вывод которого подключен к общей тине преобразователя, резистивный датчик, первый вывод которого через первый потенциальный провод соединен с инверсным входом первого операционного усилителя и через первый токовый провод соединен с одним выводом источника тока, другой вывод которого подключен к общей шине преобразователя, а второй вывод резистивного датчика соединен с вторым потенциальным проводом и вторым токовым проводом, при этом выход первого операционного усилителя соединен с выходом преобразователя. Инверсный вход второго операционного усилителя соединен с вторым потенциальным проводом, а его неинверсный вход подключен к выходу преобразователя, причем неинверсный вход первого операционного усилителя подключен к выходу сумматора, второй неинверсный вход которого подключен к второму выводу опорного источника напряжения. Техническим результатом изобретения является уменьшение влияния действия синфазных помех на линию связи с резистивным датчиком. 1 ил.

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

Известен измеритель сопротивления резистивного датчика, содержащий резистивный датчик, источник тока, инвертирующий усилитель и измеритель напряжения. Такой измеритель позволяет преобразовывать сопротивление резистивного датчика в напряжение (см. А.С. №463931, МПК G01R 27/16, 1975 г.).

Недостатком измерителя является его низкая помехозащищенность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь сопротивление-напряжение, принятый за прототип, описание которого приведено в книге «Электронные схемы на операционных усилителях», стр.152-153, фиг 9.1 б, авторы Щербаков В.И., Грездов Г.И., Киев, «Техника», 1983 г.

Преобразователь сопротивление-напряжение содержит источник опорного напряжения, первый вывод которого подключен к общей шине преобразователя, резистивный датчик, первый вывод которого через первый потенциальный провод соединен с инверсным входом операционного усилителя и через первый токовый провод соединен с одним выводом источника тока, другой вывод которого подключен к общей шине преобразователя. Второй вывод резистивного датчика соединен с вторым потенциальным проводом и вторым токовым проводом, при этом выход операционного усилителя соединен с выходом преобразователя. Для получения линейной зависимости напряжения от сопротивления резистивного датчика он запитывается от источника тока. Для получения выходного напряжения преобразователя, пропорционального приращению сопротивления резистивного датчика, опорное напряжение выбирается равным по величине падению напряжения на номинальном сопротивлении резистивного датчика.

Недостатком предложенного прототипа является его низкая помехозащищенность.

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

Технический результат достигается тем, что в преобразователе приращения сопротивления резистивного датчика в напряжение, содержащем источник опорного напряжения, первый вывод которого подключен к общей шине преобразователя, резистивный датчик, первый вывод которого через первый потенциальный провод соединен с инверсным входом первого операционного усилителя и через первый токовый провод соединен с одним выводом источника тока, другой вывод которого подключен к общей шине преобразователя, а второй вывод резистивного датчика соединен с вторым потенциальным проводом и вторым токовым проводом, при этом выход первого операционного усилителя соединен с выходом преобразователя, второй токовый провод подсоединен к первому выводу дополнительного резистора и первому неинверсному входу, введенному в преобразователь сумматора, инверсный вход которого соединен с вторым выводом дополнительного резистора и выходом второго дополнительного операционного усилителя, у которого инверсный вход соединен с вторым потенциальным проводом, а его неинверсный вход подключен к выходу преобразователя, причем неинверсный вход первого операционного усилителя подключен к выходу сумматора, второй неинверсный вход которого подключен к второму выводу опорного источника напряжения.

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

Преобразователь содержит резистивный датчик 1, первый вывод 2 которого через первый потенциальный провод 3 соединен с инверсным входом первого операционного усилителя 4, выход которого соединен с выходом 5 преобразователя. Первый вывод 2 резистивного датчика 1 через первый токовый провод 6 и источник тока 7 соединен с общей шиной 8 преобразователя.

Второй вывод 9 резистивного датчика 1 соединен через второй потенциальный провод 10 с инверсным входом второго операционного усилителя 11, неинверсный вход которого соединен с выходом 5 преобразователя.

Второй вывод 9 резистивного датчика 1 через второй токовый провод 12 соединен с первым выводом резистора 13 и первым неинверсным входом сумматора 14, выход которого соединен с неинверсным входом первого операционного усилителя 4.

Второй вывод резистора 13 соединен с выходом второго операционного усилителя 11 и инверсным входом сумматора 14, второй неинверсный вход которого через источник опорного напряжения 15 соединен с общей шиной 8 преобразователя.

Преобразователь приращения сопротивления резистивного датчика в напряжение работает следующим образом.

Ток I₀ источника тока 7 протекает через первый токовый провод 6, резистивный датчик 1, второй токовый провод 12, резистор 13 и выходное сопротивление второго операционного усилителя 11 на общую шину 8 преобразователя. Потенциал на выходе первого операционного усилителя 4 через повторитель напряжения, выполненный на втором операционном усилителе 11 с проводами 10, 12 и резистором 13 в его обратной связи, передается на второй вывод 9 резистивного датчика 1. При этом замыкается цепь отрицательной обратной связи первого операционного усилителя 4. Резистивный датчик 1, удаленный от преобразователя, подключается к нему одним кабелем, содержащим симметричную линию связи (провода 6, 3, 10, 12).

Синфазные помехи, воздействующие на провода 6, 3, вызывают ток помехи I_П, протекающий через низкоомную цепь: резистивный датчик 1, токовый провод 12, резистор 13 и выходное сопротивление второго операционного усилителя 11 на общую шину 8. Синфазные помехи, воздействующие на провода 12, 10, симметричные с проводами 6, 3, создают такой же ток помехи I_П, протекающий через провод 12, резистор 13 и выходное сопротивление второго операционного усилителя 11.

Если номинальное сопротивление резистивного датчика равно R₀ и его текущее значение может быть представлено, как R₀+ΔR (для определенности ΔR взято со знаком плюс, где ΔR несет информацию об измеряемом физическом параметре), при этом величина резистора 13 выбрана равной R₀/2, а величина напряжения опорного источника напряжения выбрана равной I₀·R₀/2, то напряжение на выходе сумматора определяется выражением:

Это напряжение U_Σ подается на неинверсный вход первого операционного усилителя 4, поэтому на выходе 5 преобразователя будет напряжение, смещенное на U_Σ:

U_ВЫХ=-(I₀+I_П)(R₀+ΔR)+U_Σ,

после подстановки U_Σ в выражение для U_ВЫХ получаем:

U_ВЫХ=-I₀·ΔR-I_П·ΔR.

Из сравнения этого выражения с предыдущим, в котором положим, что U_Σ=0 (компенсация отсутствует), следует, что влияние тока помехи ослаблено в раз.

Техническим результатом изобретения является уменьшение влияния действия синфазных помех на линию связи с резистивным датчиком. Это достигается компенсацией тока синфазной помехи с помощью операционного усилителя, сумматора и резистора. Компенсация синфазной помехи не влияет на частотную характеристику преобразователя. Обычно при измерениях R₀+ΔR>>ΔR и реально действие синфазной помехи ослабляется приблизительно в 30 раз.

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

Преобразователь приращения сопротивления резистивного датчика в напряжение, содержащий источник опорного напряжения, первый вывод которого подключен к общей шине преобразователя, резистивный датчик, первый вывод которого через первый потенциальный провод соединен с инверсным входом первого операционного усилителя и через первый токовый провод соединен с одним выводом источника тока, другой вывод которого подключен к общей шине преобразователя, а второй вывод резистивного датчика соединен с вторым потенциальным проводом и вторым токовым проводом, при этом выход первого операционного усилителя соединен с выходом преобразователя, отличающийся тем, что второй токовый провод подсоединен к первому выводу дополнительного резистора и первому неинверсному входу введенного в преобразователь сумматора, инверсный вход которого соединен с вторым выводом дополнительного резистора и выходом второго дополнительного операционного усилителя, у которого инверсный вход соединен с вторым потенциальным проводом, а его неинверсный вход подключен к выходу преобразователя, причем неинверсный вход первого операционного усилителя подключен к выходу сумматора, второй неинверсный вход которого подключен к второму выводу оперного источника напряжения.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к области системы мероприятий по контролю качества поверхности изделий после механической обработки.

Измеритель электрического сопротивления изоляции // 2425388

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля. .

Устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления кремниевого сырья // 2421742

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов // 2420749

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции // 2377580

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.

Система распределения электроэнергии // 2334335

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах распределения электроэнергии, например, в составе самолета, корабля или космического аппарата (КА).

Система распределения электроэнергии // 2331959

Система распределения электроэнергии // 2331958

Способ неразрушающей диагностики предаварийного состояния электрооборудования с обмотками высокого напряжения // 2330297

Способ испытания электрических сетей // 2329517

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для периодического контроля состояния различных электрических сетей. .

Способ контроля электрического сопротивления изоляции взрывоопасных объектов // 2433415

Устройство и способ для определения электрических параметров // 2437108

Изобретение относится к измерению электрических параметров

Способ диагностики электрических цепей с переменной структурой // 2453855

Изобретение относится к области технической диагностики сложных технических систем с переменной структурой электрических цепей и может быть использовано для диагностики технического состояния электрических цепей электроподвижного состава железнодорожного транспорта

Способ измерения сопротивления изоляции рельсовой линии // 2484485

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии

Многоканальное устройство для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях // 2507523

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Устройство содержит N входных точных резисторов, первый аналого-цифровой преобразователь, к средней точке питания которого подключен первый полюс нестабилизированного источника измерительного напряжения постоянного тока, и резистор, являющийся токовым шунтом, вторым выводом соединенный со входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу микропроцессорного элемента, соединенного с источником измерительного напряжения, с блоком цифровой индикации результатов измерений и режимов работы, с блоком кнопочной клавиатуры, с блоком интерфейса, с блоком сигнализации и с управляющими входами блока коммутации. Также устройство содержит второй аналого-цифровой преобразователь, входы которого через делитель соединены с полюсами источника измерительного напряжения, а выход - с входом микропроцессорного элемента, а блок коммутации содержит N управляемых микропроцессорным элементом коммутирующих узлов, имеющих в своем составе по два коммутирующих элемента, выходы которых первыми контактами объединены и подключены ко второму выводу одного из N входных резисторов, а вторые контакты первого коммутирующего элемента соединены со вторым полюсом источника измерительного напряжения, а второго - с входом первого аналого-цифрового преобразователя. Технический результат заключается в возможности измерения сопротивления изоляции каждой цепи как относительно «земли», так и относительно других контролируемых цепей, в повышении точности измерений, в возможность контроля метрологической характеристики в процессе эксплуатации. 2 ил.

Устройство для непрерывного контроля сопротивления изоляции кабеля // 2510033

Изобретение относится к области электротехники, в частности к контрольно-измерительной технике, и предназначено для использования в качестве технического средства непрерывного контроля сопротивления изоляции и электрической прочности цепи «погружной электродвигатель (ПЭД) - трехжильный силовой кабель» с рабочим напряжением 1-2,5 кВ, применяемого в устройствах электроцентробежного насоса (УЭЦН). Устройство включает в себя источник постоянного напряжения 3, измеритель утечки тока 7, блоки световой 1 и звуковой сигнализации 4, повышающий трансформатор 11, компаратор разряда источника постоянного напряжения 5, микроконтроллер 2, источник опорного напряжения 6, компаратор сброса генератора 8, генератор опорной частоты 9 и усилитель мощности 10, конденсатор 14, резистивный делитель 13, выпрямительный диод 12, эталонный резистор 17, один из выводов которого подключен к тестовой клемме 16; измерительный шунт 15 с возможностью соединения с шиной 19 корпуса и оплеткой контролируемого кабеля, зажим 18 для подключения к жилам контролируемого кабеля. Элементы конструкции соединены определенным образом согласно фиг.1. Технический результат изобретения заключается в создании обладающего высокой надежностью и оперативностью устройства, обеспечивающего непрерывный контроль сопротивления изоляции и электрической прочности цепи «ПЭД - трехжильный силовой кабель». 1 ил.

Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство его реализации // 2514096

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления и прочности изоляции, и может быть использовано при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий. Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство для измерения электрического сопротивления изоляции предполагают вначале измерение сопротивления R1 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной, затем измерение сопротивления R2 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной с подключенным к ней отдельным контактом и по результатам измерений определение сопротивления и прочности изоляции. Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции содержит измеритель сопротивлений, первую и вторую группу из n ключей, блок управления, включающий в себя запоминающее устройство, процессор и программируемую логическую интегральную схему. За счет такой реализации и учета сопротивления утечки средств измерения достигается увеличение точности измерения сопротивления и прочности изоляции и расширение функциональных возможностей, позволяющих вести измерения в автоматическом режиме. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство и способ для детектирования короткого замыкания на землю // 2542494

Изобретение относится к устройствам детектирования короткого замыкания на землю в электрической цепи переменного тока, содержащей электрическую машину и имеющую нейтральную точку. Устройство содержит блок (20) подачи сигнала, трансформатор (30) напряжения, имеющий первичную обмотку (31), подключенную к стороне выводов (13) электрической машины, и вторичную обмотку (32), которая соединена разомкнутым треугольником. Измерительный трансформатор (40, 45), имеющий первичную обмотку (48), подключенную к нейтральной точке (14) электрической машины, и вторичную обмотку (49). Блок (50) детектирования короткого замыкания на землю. Блок (20) подачи сигнала сконфигурирован с возможностью подачи сигнала на вторичную обмотку (32) трансформатора (30) напряжения. Измерительный трансформатор (40, 45) сконфигурирован с возможностью измерения результирующего подаваемого сигнала на его вторичной обмотке (49), а блок (50) детектирования короткого замыкания на землю сконфигурирован с возможностью детектировать короткое замыкание на землю на основании измеренного сигнала. Технический результат заключается в упрощении устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ контроля качества проводов воздушной линии электропередачи // 2542597

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для непрерывного контроля качества проводов воздушной линии электропередачи. Измеряют напряжение и ток в первом и втором местоположениях на линии электропередачи. При этом измеренные напряжения и токи в первом и втором местоположениях синхронизированы по времени. По измеренным напряжениям и токам определяют полное сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. Определяют температуру проводов линии электропередачи. При температуре То проводов линии электропередачи определяют эталонные продольное активное Ro, индуктивное XLo и емкостное ХСо сопротивления линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. При температуре Т1 определяют эталонное активное сопротивление линии электропередачи R1 между первым и вторым местоположениями. Определяют эталонный температурный коэффициент αо активного сопротивления проводов линии по формуле αo=(R1-Ro)/(Ro·(T1-To)). При температуре Т проводов линии электропередачи определяют текущие продольное активное R, индуктивное XL и емкостное ХС сопротивления линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. При температуре Т′ проводов линии электропередачи определяют текущие продольное активное R′ сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. Определяют текущий температурный коэффициент α активного сопротивления проводов линии по формуле α=(R-R′)/(R·(T-T′)). В качестве параметров, характеризующих качество проводов воздушной линии электропередачи, используют разницу текущих и эталонных сопротивлений (R-Ro), (XL-XLo), (XC-XCo) и разницу текущего и эталонного температурного коэффициента активного сопротивления проводов линии (α-αo). Технический результат заключается в расширении возможностей способа контроля качества проводов воздушной линии электропередач. 1 ил.

Способ определения сопротивления контактной и рельсовой сетей железнодорожного транспорта // 2576359

Изобретение относится к линиям электроснабжения электрифицированного железнодорожного транспорта, а именно к способу определения сопротивления контактной и рельсовой сетей. Способ заключается в том, что производят измерения на экспериментальном участке железной дороги значений напряжения между рельсом и «удаленной» землей, напряжения контактной сети на границах экспериментального участка и тягового тока. Одновременно снимают показания с измерительных приборов в момент прохождения электроподвижным составом поста секционирования в режиме тяги. При этом напряжение на рельсе принимают отличным от нуля и измеряют относительно «удаленной» земли. Технический результат изобретения заключается в возможности определения значений сопротивлений контактной и рельсовой сети. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.