СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. . 33 (088. 8) В. Н. Колганов, В. Ф. Иванчиков, Д. В. Лебедев, А. Н. Любезнов, A Ф. Прокунцев, Г.А. Трясогузов и Г. И. Шаронов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО

ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

В АКТИВНУЮ ВЕЛИЧИНУ изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к области измерения и контроля разницы между элементами полного сопротивления и может быть использовано для преобразования индуктивности или емкости датчиков в активную величину.

Известно устройство преобразования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину, содержащее кольцевой диодный мост, в одну из диагоналей питания которбго включен образцовый элФмент, один из концов которого соединен с общей шиной, в другую диагональ питания кольцевого диодного моста включена измерительная цепь, составленная из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивления, хотя бы один из которых переменный, вершина измерительной цепи подключена к одному из зажимов генератора, второй зажим которого соединен с общей шиной )1j.

Недостатками устройства являются наличие сложного колебательного контура, требуемого для поддержания симметричного сигнала, особенно в том случае когда устрой"-тво должно функ 30 ционировать в широком диапазоне температур, и узкий динамический диапазон преобраэования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину, так как выходное напряжение данного устройства ограничено величиной прямого падения напряжения на диодной цепи, составленной иэ двух последовательно соединенных диодов и включенной параллельно выходным зажимам (параллельно образцовому элементу).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для измерения разности двух импедансов, в котором исключен недостаток от неидентичности формы напряжения питания, содержащее трансформатор питания с двумя вторичными обмотками, намотанными в противоположных направлениях и физически уравновешенными относительно первичной обмотки, начало первой и конец второй вторичных обмоток подключены к вершинам диагонали питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивлеиия, хотя бы один из которых переменный, вершина измерительной

3 781710" цепи coåäééåéà с - общей шиной и с одним из выводов первого образцового элемента, этот же вывод образцового элемента подключен к первой вершине одной из диагоналей питания кольцевого диодного моста, второй вывод образцового элемента подключен ко второй вершине этой же диагонали питания кольцевого диодного моста, первая и вторая вершины второй дйагонали пи= тания кбльцевого диодного "@ос+а под- ключены к концу первой и началу второй вторичных обмоток соответственно (2).

Недостатком известного устройства

" является узкий динамический диапазон преобразования относительного изме"" нения элементов полного сопротивле= йи" в " актйвйую величину,- что""йакла=-дывает"ограничения на- величину на-"

-"йряжения питания и; в конечном-счете, не позволяет достигнуть максимально возможной чувствительности при заданном динамическом диапазоне преобразования, так как с увеличением напряжения питания чувствительность возрастает, а динамический диапазон преобразования уменьшается. . Цель изобретения = расширейие динамического дйапазона преобразования и повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство преобразования

;относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину, содержащее трансформатор питания с двумя основными вторичными . обмотками, намотанными в противоположных направлениях, начало первой и койец второй основййх вторичных обмоток подключены к вершинам диагонали питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивления, вершина измерительной цепи соедийена с общей шиной и с одним из выводов первого образцового элемента, две диодные цепи, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных диодов, конец первой основной вторичной обмоткй сое"" дййен с катодом одного дибда второй ,диодной цепи, а начало второй бсновной вторичной обмотки соединено с анодом другого диода этой же "цепи; введены две дополнительные вторичные обмотки, идентичные основным вторичным обмоткам, второй образцовый элемент причем начало первой и конец второй дополнительных обмоток соответственно соединены с концом второй и началом первой основных вторичнйх обмоток, конец первой дополнительной обмоткй соединен с айодом первого диода. первой диодной цепи, а начало второй дополнительной обмотки соедйнено с- катодом второго диода -этой же цепи, вершина первой диодной цепи соединена с одним из выводов второго образцового элемента, другой вывод которого соединен с вершиной измерительной цепи и с общей шиной, вершина второй диодной цепи соединена с другим выводом первого образцового

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2вЂ” зависимость амплитуды выходного сигнала от изменения преобразуемого параметра, йри различных постоянных значениях напряжения питания.

Устройство содержит общую шину 1, цепь, сОставленную из последовательно соединенных элементов полного сопротивлейия, например конденсаторов

2 и 3, в качестве которых может быть использован дифференциальный конден сатор, средняя обкладка которого соединяется с общей шиной 1, четырех вторичных обмоток 4-7, причем обмотки

20 4 и 7, 5 и б наматываются во взаимно противоположных направлениях и физически уравновешены относительно первичной обмотки трансформатора, четырех диодов 8-11 и образцовых элементов 12 и 13, которые могут быть составлены, например из параллельно соединенных образцовых сопротивлений 14 и 15 и конденсаторов 16 и 17.

Выходное напряжение устройства снимается с зажимов образцовых элементов 12 и 13. Вторичнйе обмотки 4-7 трансформатора питания обеспечивают одинаковые напряжения и ориентированы точкой, как показано на фиг. 1, с тем, чтобы в один полупериод напряжения питания были открыты диоды одной диодной цепи, а во второй полупериод вЂ” " диоды другой диодной цепи.

РабоТа устройства осуществляется следующим образом.

40 В течение первого (отрицательного) полупериода напряжения питания открыты диоды 8 и 9 первой диодной цепи, в результате через образцовый элемент 12 протекает одновременно

4 два тока: ток диода 8 и ток диода 9, направленные встречно, причем ток диода 8 определяется величиной емкости конденсатора 2 и протекает по цепи: конец вторичной обмотки 5 трансформатора, открытый диод 8, образцовый элемент 12, конденсатор 2, начало вторичной обмотки 5. Ток диода 9 определяется величной емкости конденсатора 3 и протекает по цепи: конец вторичной обмотки 6, конденсатор 3, 55 образцовый элемент 12, открытый диод

9, начало вторичной обмотки б. Сила результирующего тока через образцовый элемент 12 определяет разность или.. относительную величину изменения конденсаторов 2 и 3. В другой (положительный) полупериод напряжения питания открыты диоды 10 и 11, обеспечивая прохождение. встречно направленных токов диода 10 и диода 11, определяемых емкостями конденсаторов 2 и 3, .

781710

6 соответственно, через образцовый элемент 13, причем ток диода 10 протекает по цепи: начало обмотки 4, открытый диод 10, образцовый элемент 13, конденсатор 2, конец обмотки 4. Ток диода 11 протекает по цепи: начало вторичной обмотки 7, конденсатор 3, образцовый элемент 13, открытый диод

11, конец вторичной обмотки 7. Сила результирующего тока, протекающего через образцовый элемент 13, определяет разность или относительную ве- © личину изменения конденсаторов 2 и 3.

Таким образом, введение двух дополнительных обмоток и изменение связей позволяет включить параллельно 15 выходным зажимам устройства цепь, составленную из встречно включенных диодов, и снять ограничения, накладываемые на динамический диапазон преобразования при сохранении мак- ;щ симально возможной чувствительности, что видно из графиков (фиг. 2), где график 1 соответствует напряжению питания 10 В, а график 2 вЂ” 20 В соответственно. Максимально возможная чувствительность, зависящая от напряжения питания устройства, ограничена лишь максимально допустимой величиной обратного напряжения диодов и напряжением пробоя применяемого емкостного датчика.

Применение устройства в качестве преобразователя относительного изменения элементов полного сопротивления датчиков в активную величину позволяет существенно повысить чувстви- 35 тельность и расширить диапазон изменения контролируемых величин, что особенно важно при использовании .Устройства в системах АСУ ТП.

Формула изобретения

Устройство преобразования относительного изменения элементов полного сопротивления в,активную величину, 4 содержащее трансформатор питания с двумя основными вторичнычи обмотками, намотанными в противоположных направлениях, начало первой и конец второй основных вторичных обмоток подключены к вершинам диагонали питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивления,вершина измерительной цепи соединена с общей шиной и с одним из выводов пер- ного образцового элемента, две диодные цепи, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных диодов, конец первой основной вторичной обмотки соединен с катодом одного диода второй диодной цепи, а начало второй основной вторичной обмотки соединено с анодом другого диода этой же цепи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования и повышения чувствительности, в него введены две дополнительные вторичные обмотки, идентичные основным вторичным обмоткам, второй образцовый элемент, причем начало первой и конец второй дополнительных обмоток соответственно соединены с концом второй и началом первой основных вторичных обмоток, конец первой дополнительной обмотки соединен с анодом первого диода первой диодной цепи, а начало второй дополнительной обмотки соединено с катодом второго диода этой же цепи, вершина первой диодной цепи соединена с одним из выводов второ- го образцового, элемента, другой вывод которого соединен с вершиной измерительной цепи и с общей шиной, вершина второй диодной цепи соединена с другим выводов первого образцового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3271669, кл. HKH 324-60, 06.09.66.

2. Заявка Франции 9 2178877, кл. G 01 R 27/02, 1973 (прототип).

781710 иг.

Составитель Л. Фомина

Техред М.Петко

Редактор Е. Шишкин

Корректор Н. Швыдкая

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

Ъаказ 8121/48 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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