Преобразователь сопротивления в напряжение

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения сопротивлений резистнвных датчиков . Целью изобретения является повышение надежности работы,преобразователи в условиях воздействия сильных электрических помех, что достигается за счет построения схемы коммутации , позволяющего использовать устойчивые к воздействию перенапряжений герконовые реле. ПреоГфазователь сопротивления в напряжение содержит операционный усилитель 1, источник 2 тока, дополнительные резисторы J и 4, преобразуемое сопротивление 5, ключи 6-tO, опорные резисторы 11 и 12, усилитель 13 напряжения. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ щспуьлин

09} (n}

1651233 А1 (gg)5 G О1 К 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

6И8П6 ::;

«ДЦй и7»= ".-

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Ь

Преобразователь содержит операцион- (;Д ный усилитель 1, стабилизированный источник 2 тока, третий и четвертый дополнительные резисторы 3 и 4, преобразуемое сопротивление 5, первый, второй, третий, четвертый и пятый ключи 6-10, первый и второй опорные резисторы 11 и 12, усилитель 13 напряжения.

Неинвертирующий вход операционного дь усилителя 1 соединен с общей ниной, его инвертирующий вход и выход соответственно через резистор 3 и резисаор 4 соединены с первым выводом преобразуемого сопротивления 5, второй

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОВИГТККИЯМ И ОТК} ЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР (21) 4497830/21 (22) 17.08 .88 (46) 23.05.9 1. Бюл. }«! 19 (71) Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики при Ленинградском политехническом институте (72) С.В.Булкин (53) 6?1 317.3(088.8) (56) Гутников В.С. Интегральная электроника в иэмерительных устройствах.—

Л.: Энергия, 1980.

Авторское свидетельство СССР

}1 - 1357866, кл. С 0 1 К 27/00, 1987.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения сопротивлений резистивных датчиков.

Целью изобретения является повышение надежности работы преобразователя в условиях воздействия сильных электрических помех.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя; íà Фиг. 2 — эквивалентная схема преобразователя в режиме измерения; на фиг. 3 — эквивалентная схема преобразователя в режиме калибровки.

2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛГЛ!ИЯ

В НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения сопротивлений резистивных датчиков. Целью изобретения является повьпаение надежности работы,преобразователя в условиях воздействия сильных электрических помех, что достигается .за счет построения схемы коммутации, позволяющего использовать устойчивые к воздействию перенапряжений герконовые реле. Прео !разователь сопротивления в напряжение содержит операционный усилитель 1, источник

2 тока, дополнительные резисторы 3 н 4, преобразуемое сопротивление 5, ключи

6-10, опорные резисторы 11 и 12, усилитель 13 напряжения. 3 ил.

1651233 вывод которого соединен с первыми выьодами ключа 6 и опорного резистора 11, второй вывод которого соединен с лервьии выводами ключа 7 и опорного резистора 1?, второй вывод которого соединен с первым выводом ключа 8 и входом усилителя 13 напряжения, выход которого является гыходом устройства. Вторые выводы ключей 6, 7 10 и 8 соединены с первым выводом источника 2 тока, второй вывод которого соединен с общей шиной, а первый вывод опорного резистора 11 соединен через ключ 9 с инвертирующим входом 15 операционного усилителя 1 и с его выходом через ключ 10.

Преобразователь работает следующим образом„

В режиме измерения ключ 6 замкнут, 20 а ключи 7, 8, 9, 10 разомкнуты (см.

Лиге 2). Ток, создаваемьп" стабилизированным источником 2, протекает по цепи: ключ 6,-измеряемое сопротивление 5, резистор 4 (и далее по внутрен-35 ним цепям операционного усилителя 1 и его источников питания на общую выну). За счет отрицательной обратной связи напряжение на выходе операционного. усилителя устанавливается таким, 30 чтобы потенциал на инвертирующем входе операционного усилителя был равен потенциалу на его неинвертирующем входе, который соединен с общей шиной. Так как входы операционного усилителя 1 и усилителя 1.3 имеют сопротивления много большие, чем остальные сопротивления схемы, Во включенные последовательно с этими входами резисторы 3, 11 и 12 ток не 40 ответвляется. Следовательно, потенциал Е на входе усилителя напряжения

13 будет равен сумме потенциала на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 и падения чапряжения на 45 измеряемом сопротивлении 5, т. е будет определяться произведением тока I на измеряемое сопротивление 5, равное R>

F = I Ry,.

Если коэффициент усиления усилителя

13 равен К, выходной сигнал устройства в режиме измерения будет равен и„= к т к„.

В режиме калибровки ключ 6 разомкнут, замкнуты ключи 7 или 8, а также 9 и

10. Собственные сопротивления ключей

9 и 10 в замкнутом состоянии r9 и r > (см, Аиг. 3), Ток I, создаваемый

r Rx

Е =Т Rx+R3+г9

0 IO (г + Ry Rx г, +

Х 3 9

+ R . Если сопротивления замкнутых ключей удовлетворяют условиям r ((К и г ((R то туП т

Rx+ R7

EO= I rf0уR

R Rx + „ х + R0

r r 0. если обеспечивается условие вЂ П вЂ твЂ Э 4 г о г 9

П+R — —

3 3 что реально выполняется при значениях

r>, r, в единицы oM, R> и Ry - в единицы килоом, à R — в сотни ом, то

Е р О, и в режиме калибровки потенцйал на входе усилителя 13 будет равен источником 2 тока, протекает по цепи: ключ 7 (илн ключ 8 ), опорный резистор 11 (или 11 и 1?), ключ 10 с ответвлением части тока в цепь иэ ключа 9, измеряемого сопротивления 5 и резисторов 3 и 4, и далее по внутренним цепям операционного усилителя 1 и em источников питания на общую шину. Отрицательная обратная связь, охватывающая операционный усилитель 7, устанавливает потенциал на инвертирующем входе и на связанных с ним выводах резистора 3 и ключа 9 равным потенциалу не неинвертирующем входе, который соединен с общей линой. Во входы операционного усилителя 1 и усилите" ля напряжения 13 ток не ответвляется из-за их высокого входного сопротивления. Таким образом, потенциал Г на входе операционного усилителя 13 будет равен сумме потенциала на неинвертирующем входе операционного усилителя 1, падения напряжения на опорном резисторе 11 (или последовательно соединенных резисторах 11 и 12) от протекающего через него тока I и падения напряжения F. на ключе 9 от ответвляющейся s него части тока I:

Е = I ° R + Е или Е = I(R<+ R )+K ° о o

Падение напряжения F., определяемое о у параметрами цепи из резисторов 3 (R ), 4 (@), измеряемого сопротивления 5 (R>) и сопротивлений ключей

9 (г, ), 1О (г, ), равно

5 1651233

К, =1 К1;ил К =т (К,+К2).

Резисторы 3 и 4 ослабляют влияние сопротивлений ключей 9 и 10 и измеряемого сопротивления 5 иа выходной 5 сигнал в режиме калибровки ло пренебрежимо малой величинЬ Выходной сигнал в режиме калибровки будет

ЦУ = К1 211 Ug = К >(Rl+ R2)

По опорным отсчетам Ug и И определя2 ют чувствительность S и смещение нуля

U преобразователя:

40 о

UIL U1 Ri

Основное время преобразователь работает в режиме измерения, когда ключи 9 и 10 разомкнуты. Они периодически замыкаются только на короткий промежуток времени дпя калибровки преобразователя, что позволяет использовать устойчивые к воздействию перенапряжений нормально разомкнутые герконовые реле. В качестве ключей

6, 7, 8, коммутирующих ток, могут быть использованы прерыватели на биполярных транзисторах.

Таким образом, преобразователь обладает возможностью калибровки благодаря коммутации встроенными ключами на встроенные опорные резисторы и имеет повышенную надежность работы в ус- З . ловиях воздействия сильных электрических помех за счет схемы коммутации, позволяющей использовать герконовые реле.

Формула изобретения

Преобразователь сопротивления в напряжение, содержащий операционный усилитель, источник тока, усилитель напряжения, преобразуемое сопротивление, первый и второй резисторы, первый, второй, третий, четвертый и пятый ключи, причем вторые выводы первого, второго и третьего ключей подключены к первому выводу источника тока, второй вывод которого соединен с общей шиной, инвертирующий вход операционного усилителя crepes четвертый ключ соединен с первым выводом первого резистора, а выход операционного усилителя соединен с вторым выводом пятого ключа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности работы преобразователя в условиях воздействия сильных электрических помех, в преобразователь введены третий и четвертый резисторы, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной, инвертирующий вход и выход операционного усилителя соответственно через третий и четвертый резисторы соединены с первым выводом преобразуемого сопротивления, второй вывод которого соединен с первыми выводами первого и пятого ключей и первого резистора, первый вывод второго ключа соединен с вторым выводом первого резистора и первым выводом второго резистора, первый вывод третьего ключа соединен с вторым выводом второго резистора и входом усилителя напряжения.

1651233

Вх Фцг7

Фиг.2 ях

Фиг.З

Составитель С. Петров

Техред M.Äèäûê Корректор А. Обручар

Редактор О. Стенина

Заказ 1981 Тираж 422 Подписное

SHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101