Преобразователь приращения сопротивления в напряжение

Авторы патента:

G01R27/02 - для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или других производных от них характеристик, двухполюсника, например постоянной времени (для измерения только фазового угла G01R 25/00)

Владельцы патента RU 2622513:

ФАНО России Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к устройствам измерительной техники, в частности к первичным преобразователям, и может быть использовано в калориметрии, тензометрии, датчиках силы и давления. Сущность его заключается в том, что преобразователь приращения сопротивления в напряжение содержит мост, состоящий из сопротивлений R1, R2, R3, R4 и сопротивления R5, два источника питания, два операционных усилителя, при этом инвертирующий вход первого операционного усилителя «заземлен», неинвертирующий вход подключен к точке соединения сопротивлений R3, R4, а его выход - к сопротивлению R5, другой конец сопротивления R5 вместе с точкой соединения сопротивлений R1, R2 подключены к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого «заземлен» вместе с «заземлениями» обоих источников питания. Заявленное изобретение обеспечивает при реализации технический результат, заключенный в повышении точность преобразования приращения сопротивления в напряжение посредством обеспечения строгой линейной зависимости между ∆ R4 и UВых. 1 ил.

Известен преобразователь сопротивления в напряжение (ПСИ). В данном ПСН полумост питается от двух симметричных напряжений +Uo и -Uo. Выходное напряжение определяется соотношением Uвых=R2-R1/R2+R1. В устройстве высокие требования предъявляются к симметрии питающих напряжений [В.С. Гутников. «Интегральная электроника в измерительных устройствах». Энергоатомиздат, Ленинград, 1988 г., стр. 81, Рис. 2.14.а]. Недостатком его является нелинейность преобразования, что приводит к снижению точности преобразования.

Известен преобразователь сопротивления в напряжение, содержащий три операционных усилителя, источник опорного напряжения, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы, два диода, два резистивных делителя напряжения и резистор с переменным сопротивлением [RU 2397500 С1, 20.08.2010]. Недостатками его являются низкая точность из-за использования диодов для исключения напряжения насыщения, которые обладают температурной нестабильностью, а также большая сложность устройства.

Наиболее близким устройством является программатор температуры, содержащий мост, состоящий из сопротивлений R1, R2, R3, R4, источник питания, программный задатчик напряжения, операционный усилитель, усилитель терморегулятора, подключенный к точке соединения сопротивлений R3, R4 и имеющий на выходе нагреватель, находящийся в тепловом контакте с сопротивлением R4 или R1, программный задатчик напряжения дополнительно содержит сопротивление R5, которое подключают к его первому входу, а в качестве источника питания используют стабилизатор напряжения, один выход которого подключен к точке соединения сопротивлений R2, R3 моста, а второй выход «заземлен» вместе со вторым выходом задатчика напряжения и с инвертирующим входом усилителя терморегулятора и операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с точкой соединения сопротивлений R1, R2 и через сопротивление R5 с первым выходом задатчика напряжения. Для этого устройства справедливо равенство R1⋅R4/R2⋅R3=U/Uo+1 [RU №2363030 С1, 27.07.2009]. Недостатком его по сравнению с настоящим предложением является иное назначение (программирование температуры) и сравнительная сложность.

Технический результат достигается тем, что преобразователь приращения сопротивления в напряжение содержит мост, состоящий из сопротивлений R1, R2, R3, R4 и сопротивления R5, два источника питания, два операционных усилителя, при этом инвертирующий вход первого операционного усилителя «заземлен», неинвертирующий вход подключен к точке соединения сопротивлений R3, R4, а его выход - к сопротивлению R5, другой конец сопротивления R5 вместе с точкой соединения сопротивлений R1, R2 подключены к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого «заземлен» вместе с «заземлениями» обоих источников питания.

Сущность изобретения заключается в следующем. На чертеже приведена схема преобразователя. Он содержит сопротивления 1-R1, 2-R2, 3-R3, 4-R4, 5-R5, источники напряжения 6, 7, операционные усилители 8, 9. Устройство работает следующим образом. В начальный момент мост сбалансирован, т.е. R1⋅R4=R2⋅R3, а также R1=R2 и R3=R4. Напряжение на выходе операционного усилителя 9 равно «нулю». На выходе источника 6 напряжение равно +Uo, а источника 7 напряжение равно ±U. В калориметрии в качестве измерительного термометра сопротивления используется медная или платиновая проволока, имеющая положительный температурный коэффициент (ТКС). Пусть таким является сопртивление R4 (в другом случае в качестве термометра сопротивления с отрицательным ТКС можно использовать сопротивление R1). В качестве опорного термометра сопротивления используется R3, которое выполнено из аналогичного R4 материала. Сигнал разбаланса моста подается на неинвертирующий вход операционного усилителя 8 (его инвертирующий вход «заземлен»). Приращение сопротивления ∆R4 разбалансирует мост и на выходе операционного усилителя 8 появляется напряжение UВых, которое поступает на 5-R5 операционного усилителя 9 и, как следствие, приводит к установлению на входе + усилителя 8 «нулевого» напряжения сигнала (отличается от «нуля» на величину статической ошибки усилителя 9). Можно показать, что при этом будет справедливо равенство UВых=UoR5∆R4/R1R3, где UВых - напряжение на выходе усилителя 8, ∆R4 - приращение сопротивления R4. Для обеспечения высокой точности ППСН необходим прецизионный источник питания 6, а также высокостабильные сопротивления R1, R2, R5.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает строго линейную зависимость между ∆R4 и UВых, что повышает точность преобразования приращения сопротивления в напряжение, в частности калориметрических измерений.

Преобразователь приращения сопротивления в напряжение, содержащий мост, состоящий из сопротивлений R1, R2, R3, R4 и сопротивления R5, два источника питания, два операционных усилителя, при этом инвертирующий вход первого операционного усилителя «заземлен», неинвертирующий вход подключен к точке соединения сопротивлений R3, R4, а его выход - к сопротивлению R5, другой конец сопротивления R5 вместе с точкой соединения сопротивлений R1, R2 подключены к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого «заземлен» вместе с «заземлениями» обоих источников питания.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для контроля технологических параметров в производственных процессах. Передатчик (12) температуры процесса выполнен по меньшей мере с одним датчиком (32) температуры, имеющим множество проводов.

Измеритель параметров многоэлементных rlc- двухполюсников // 2615014

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к технике измерения параметров объектов в виде пассивных двухполюсников с сосредоточенными параметрами, имеющих многоэлементную схему замещения.

Способ измерения составляющих полного сопротивления и устройство для его осуществления // 2608970

Изобретение относится к измерению и контролю составляющих полного сопротивления и может быть использовано для измерения напряжения на контактах полюсов и измерения внутреннего сопротивления гальванических элементов, аккумуляторов различных типов и батарей на их основе.

Устройство для определения параметров двухполюсника // 2587647

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к измерению электрических параметров двухполюсников. Устройство содержит первый блок задания схемы замещения, преобразователь ток-напряжение, масштабный усилитель, аналогово-цифровой преобразователь, блок управления измерением, определитель параметров двухполюсников, эталона, генератор синусоидального напряжения, блок управления по частоте, блок управления режимами, блок коммутации, 4n измерительные клеммы, экранированную кабельную линию связи, блок переключения, блок сравнения, учитывающий блок и ключ.

Многоканальный преобразователь приращения сопротивления резистивных датчиков в напряжение // 2586084

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть, в частности, использовано для измерения приращения сопротивлений удаленных тензорезисторов или терморезисторов в многоканальных измерительных системах, работающих в условиях действия интенсивных промышленных помех.

Цифровой способ измерения параметров пьезоэлектрических элементов // 2584719

Изобретение относится к измерительной технике. Особенностью заявленного цифрового способа измерения параметров пьезоэлектрических элементов является то, что импульсный сигнал возбуждения имеет длительность T1=Т0-τ, где τ - длительность паузы между окончанием сигнала с линейной частотной модуляцией и моментом окончания регистрации цифровых сигналов, при этом время регистрации цифровых сигналов равно Т0, определяют частоту резонанса ƒr, частоту антирезонанса ƒa и добротность Q пьезоэлемента, а также значение параллельной емкости С0 из полученного множества значений комплексной проводимости путем его дробно-рациональной аппроксимации частотной зависимостью комплексной проводимости канонической эквивалентной схемы в резонансном промежутке частот.

Способ определения параметров двухполюсника // 2583879

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2569043

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь с управляемым питанием резистивных измерительных цепей методом широтно-импульсной модуляции // 2563315

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками.

Кондуктометр // 2549246

Изобретение относится к технике измерений относительной электрической проводимости и солености жидкостей (например, морской воды) и может быть использовано в метрологии в качестве образцовых средств, а также для измерения активных проводимостей и сопротивлений. Технический результат - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей.

Способ получения параметров входного сопротивления линейного пассивного двухполюсника // 2623659

Изобретение относится к измерительной технике и заключается в получении численных значений модуля z и фазового угла ϕ комплексного сопротивления линейного пассивного двухполюсника. Для достижения необходимого результата при относительно простом алгоритме решения задачи в способе по изобретению используют операцию деления мгновенных значений соответствующим образом формируемых двух одночастотных синусоидальных электрических величин с периодом повторении Т, при этом делимым является первый вспомогательный синусоидальный сигнал, у которого согласно способу амплитуда линейно связана с амплитудой приложенного к линейному пассивному двухполюснику синусоидального напряжения, в то время как в аргумент функции синуса первого вспомогательного синусоидального сигнала, как и в известном способе [RU №2534376], вводят изменяемый по величине фазовый угол θ, причем в качестве делителя используют синусоидальный сигнал с идентичными протекающему через линейный пассивный двухполюсник синусоидальному току параметрами, при этом в результате деления формируют второй вспомогательный сигнал, который является несинусоидальной периодической функций времени с разрывами в моменты времени, когда мгновенное значение сигнала делителя пересекает ось времени, причем во втором вспомогательном сигнале наблюдают двуполярные выбросы, форма которых в местах разрывов второго вспомогательного сигнала и при малой разности вводимого в вычислительный процесс фазового угла θ и фазового угла ϕ комплексного сопротивления приближается к форме «иглообразных» двуполярных импульсов малой длительностью, причем по мере стремления разности углов θ и ϕ к нулю их амплитуда начинает уменьшаться. При уменьшении амплитуд «иглообразных» двуполярных выбросов ниже предписанного значения или их исчезновении, что имеет место при равенстве текущего значения вводимого в вычислительный процесс изменяемого фазового угла θ и фазового угла ϕ комплексного сопротивления , изменение фазового угла θ прекращают и его численное значение принимают за фазовый угол ϕ комплексного сопротивления , причем после прекращения изменения значения фазового угла θ на интервале времени, равном периоду Т, для второго вспомогательного сигнала вычисляют среднее значение и результат это действия считают численным значением модуля z комплексного сопротивления линейного пассивного двухполюсника. Способ может быть использован как при создании измерительного прибора, обеспечивающего получение информации о величине модуля z и фазового угла ϕ комплексного сопротивления линейного пассивного двухполюсника, так и при создании измерительного органа релейной защиты и автоматики с двумя подводимыми электрическими величинами, например с функцией определения места повреждения (ОМП) на линии электропередачи. Технический результат, который достигается при реализации заявленного технического решения , заключается в повышении технического уровня и возможностей измерительного устройства, его упрощении за счет того, что согласно заявленному способу в его программируемом измерительно-вычислительном блоке осуществляется деление двух одночастотных синусоидальных сигналов. 4 ил.

Система мониторинга грозовых разрядов на воздушных линиях электропередачи // 2624402

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено для оперативного получения сведений о грозовой обстановке и интенсивности грозовой деятельности на трассах высоковольтных воздушных линий электропередач (ВЛ). Система мониторинга грозовых разрядов на воздушных линиях электропередачи, включающая минимум два регистратора грозовых перенапряжений, установленных с двух концов контролируемой линии, каждый из регистраторов снабжен приемником сигналов точного времени и выполнен с возможностью фиксации значений текущего времени и записи с преобразованием в цифровую форму выходного сигнала соответствующего датчика, каждый регистратор подключен первым входом к первому датчику грозовых перенапряжений, характеризуется тем, что минимум один регистратор содержит второй и последующий входы, соединенные со вторым и последующими датчиками грозовых перенапряжений, подключенными к соответствующим воздушным линиям. Датчики грозовых перенапряжений могут выполняться в виде трансформаторов тока в цепях подключения фильтров присоединения технологической ВЧ-связи к разделительным конденсаторам. Система может дополнительно содержать средство цифровой обработки, связанное информационными каналами с регистраторами. Изобретение может с успехом применяться при производстве систем мониторинга событий, в том числе грозовых разрядов на воздушных линиях электропередач. Технический результат - улучшение массогабаритных характеристик - достигается совмещением функционала нескольких устройств в одном без потери функциональных возможностей. Технический результат - повышение надежности системы - достигается тем, что снижается количество элементов, в частности регистраторов, каждый из которых обладает ненулевой вероятностью выхода из строя, необходимых для контроля нескольких объектов (ВЛ). Технический результат - повышение надежности передачи информации - достигается снижением количества информационных каналов (линий связи) с регистраторами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения параметров трехлучевой схемы замещения трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов // 2624591

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при мониторинге электрических режимов в электроэнергетических системах. Сущность: в опытах короткого замыкания определяют напряжения короткого замыкания и потери активной мощности короткого замыкания. Затем активные сопротивления лучей схемы замещения формируют по выражениям: индуктивные сопротивления схемы замещения формируют по выражениям: где uкВ-С, uкВ-Н, uкС-Н - напряжения короткого замыкания по парам обмоток, отмеченных в индексах, для автотрансформатора uкВ-Н, uкС-Н приведены к его номинальной мощности, о.е., ΔPкВ-С, ΔPкВ-Н, ΔPкС-Н - значения потерь активной мощности при коротком замыкании по парам обмоток, отмеченных в индексах, для автотрансформатора ΔPкВ-Н, ΔPкС-Н приведены к его номинальной мощности, Вт, UВном, UСном, UНном - номинальные напряжения высокой, средней и низкой сторон трансформатора, автотрансформатора, В, Sт.ном - номинальная мощность трансформатора, ВА. Коэффициенты трансформации ветвей среднего и низкого напряжения схемы замещения формируют по выражениям: Технический результат: исключение погрешностей при определении параметров трехлучевой схемы замещения трехобмоточных трансформаторов. 8 табл., 4 ил.

Способ определения параметров схемы замещения треугольник трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов // 2625099

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при мониторинге электрических режимов в электроэнергетических системах. Сущность: в опытах короткого замыкания определяют напряжения короткого замыкания и потери активной мощности короткого замыкания. Формируют схему замещения треугольник. Определяют активные сопротивления ветвей схемы замещения треугольник по выражениям: индуктивные сопротивления ветвей схемы замещения треугольник формируют по выражениям: где uкВ-С, uкВ-Н, uкС-Н - напряжения короткого замыкания по парам обмоток, отмеченных в индексах, для автотрансформатора uкВ-Н, uкС-Н приведены к его номинальной мощности, о.е., ΔРкВ-С, ΔРкВ-Н, ΔРкС-Н - значения потерь активной мощности при коротком замыкании по парам обмоток, отмеченных в индексах, для автотрансформатора ΔРкВ-Н, ΔРкС-Н приведены к его номинальной мощности, Вт, UВном, UСном, UНном - номинальные напряжения высокой, средней и низкой сторон трансформатора, автотрансформатора, В, Sт.ном - номинальная мощность трансформатора, ВА. Коэффициенты трансформации ветвей схемы замещения определяют по выражениям: Технический результат: исключение методологической погрешности. 3 ил.

Способ определения уровня диэлектрического вещества // 2642166

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в качестве датчиков физических процессов (температуры, давления, уровня жидких и сыпучих сред и др.) на промышленных объектах, транспортных средствах, а также в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники. Техническим результатом является повышение надежности и достоверности определения уровня диэлектрического вещества за счет использования дублированного емкостного датчика уровня, исключения влияния паразитной электрической емкости длиной линии связи, защиты от сбойных процессов в устройствах вычислительной техники и отказов электронной компонентной базы в измерительном канале. В способе определения уровня диэлектрического вещества воздействуют синусоидальным напряжением на заданных частотах последовательно сначала на основной, затем на дублирующий емкостный датчик уровня и их эталоны, затем измеряют токи через дублирующий сухой датчик уровня и эталон на каждой из заданных частот, фиксируют результаты измерения, определяют и фиксируют значение электрической емкости дублирующего сухого емкостного датчика уровня, определяют и фиксируют значение приращения электрической емкости дублирующего емкостного датчика уровня при полном его погружении в диэлектрическое вещество. Периодически и последовательно измеряют и фиксируют ток через заполняемый диэлектрическим веществом дублирующий емкостный датчик уровня и эталон на каждой из заданных частот, периодически определяют и фиксируют текущее значения электрической емкости дублирующего емкостного датчика уровня, заполняемого диэлектрическим веществом, определяют уровень, выраженный в виде разности текущего значения электрической емкости заполняемого дублирующего емкостного датчика уровня и электрической емкости дублирующего сухого емкостного датчика уровня, отнесенной к значению приращения электрической емкости полностью погруженного в диэлектрическое вещество дублирующего емкостного датчика уровня. Далее в каждом n-канале определяют значения уровней диэлектрического вещества, измеренные основным и дублирующим емкостным датчиком уровня, причем приоритетным значением уровня принимают значение, определяемое через основной емкостный датчик уровня, при этом значения уровней, измеренные основным и дублирующим емкостным датчиком в каждом канале сравнивают между собой, при превышении полученным результатом сравнения допустимого значения проводят анализ возможных причин, в результате которых возникло превышение, после чего измеренные через основной емкостный датчик уровня значения токов, значение электрической емкости и значение уровня в каждом из n-каналов сравнивают с заданными соответственно диапазонами допустимых значений, в случае выхода измеренных в каком-либо из n-каналов значений токов, электрической емкости или уровня за соответствующие пределы диапазона допустимых значений, измеренные в этом же канале через дублирующий емкостный датчик уровня значения токов, электрической емкости и уровня сравнивают с заданными соответственно диапазонами допустимых значений, определение уровня диэлектрического вещества происходит с учетом значений уровней, измеренных в каждом n-канале. 2 ил.

Устройство сбора данных, снабженное средством обнаружения отключения набора, состоящего по меньшей мере из одного аналогового сейсмического датчика // 2643208

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения сейсморазведочных работ. Предлагается устройство сбора данных, содержащее пару входных выводов, выполненных с возможностью соединения с набором, состоящим по меньшей мере из одного аналогового сейсмического датчика, формирующего полезный сейсмический сигнал, и средство обнаружения отключения для обнаружения частичного или полного отключения набора, состоящего по меньшей мере из одного аналогового сейсмического датчика. Средство обнаружения отключения содержит средство введения малого тока в набор, состоящий по меньшей мере из одного аналогового сейсмического датчика, для формирования сигнала смещения, частично зависящего от электрического сопротивления набора, состоящего по меньшей мере из одного аналогового сейсмического датчика, и добавляемого к полезному сейсмическому сигналу, причем сигнал смещения занимает только часть рабочего диапазона устройства сбора данных. Средство обнаружения отключения также содержит аналого-цифровой преобразователь и средство фильтрации для преобразования и фильтрации напряжения, измеренного на паре входных выводов, для получения измеренного значения сигнала смещения, и либо средство анализа изменения во времени измеренного значения сигнала смещения и включения сигнала тревоги при выполнении заданного условия, либо средство передачи измеренного значения сигнала смещения на удаленное устройство, выполненное с возможностью анализа изменения во времени измеренного значения сигнала смещения и включения тревоги при выполнении заданного условия. Технический результат – повышении точности получаемых данных. 2 н. и 7 з.п. ф -лы, 6 ил.

Способ измерения состава и концентраций примесей в малополярных жидкостях // 2646526

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для достоверного определения компонентного состава и концентраций примесей в жидких диэлектриках, применяемых в системе нефтепродуктообеспечения, медицине и научных исследованиях. Способ измерения состава и концентраций примесей в малополярных жидкостях содержит этапы, на которых после заполнения межэлектродного пространства измерительного датчика исследуемой жидкостью на его электроды подают переменное напряжение переменной частоты в диапазоне от 10 Гц до 1 мГц и измеряют его спектральную характеристику. Для этого определяют электрическую емкость измерительного датчика в исследуемой жидкости при шаговом изменении частоты. Шаг изменения частот определяется в зависимости от частотного диапазона. Определяют рабочую частоту, для чего измеряют базовую частоту сигнала преобразователя без его подключения к измерительному датчику и эталонному конденсатору, эталонную частоту сигнала преобразователя с подключенным к нему эталонным конденсатором и частоту сигнала преобразователя с подключенным к нему измерительным датчиком. На основании измеренных частот определяют емкость датчика в исследуемой жидкости. Технический результат – уменьшение времени и повышение точности определения диэлектрических параметров в измеряемой среде, упрощение аппаратурной составляющей. 1 з.п. ф-лы.

Способ измерения состава и концентраций примесей в малополярных жидкостях // 2646526

Максимизация разрешения распознавания сопротивления // 2648000

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для увеличения разрешения распознавания сопротивления, содержащее: контроллер (108); источник (104) переменного тока, вырабатывающий переменный ток в ответ на значение тока, устанавливаемое контроллером; переменный резистор; и АЦП (106), который вырабатывает значение напряжения на основе переменного напряжения. При этом контроллер выполнен с возможностью приема значения напряжения, регулирования значения тока посредством ЦАП (110) на основе принятого значения напряжения таким образом, чтобы контроллер обеспечивал увеличение и/или уменьшение значения тока для обеспечения нахождения переменного напряжения в пределах диапазона напряжений по мере изменения переменного сопротивления, который меньше, чем максимальный диапазон (202, 302, 304, 206) напряжений, который может быть преобразован АЦП (106) в упомянутое значение напряжение; и определения переменного сопротивления на основе принятого значения напряжения и отрегулированного значения тока. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.