Сумматор сигналов разбаланса измерительных мостовых цепей

 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в приборостроении при суммировании нескольких сигналов с мостовых измерительных цепей и преобразовании этой суммы в ток для передачи по линии связи. Целью изобретения является повышение точности работы сумматора. Сумматор содержит источник 1 питающего напряжения, блок 2, состоящий из N измерительных мостовых цепей 2<SB POS="POST">1</SB> - 2<SB POS="POST">N</SB>, блок 3, содержащий N операционных усилителей 3<SB POS="POST">1</SB> - 3<SB POS="POST">N</SB>, блок 4, состоящий из N масштабных резисторов 4<SB POS="POST">1</SB> - 4<SB POS="POST">N</SB>, и резистор нагрузки 5, соединенные по приведенной схеме. Достижение поставленной цели обеспечено введением в сумматор N - 1 операционных усилителей и новыми связями между составными элементами сумматора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ярю G 06 G 7/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 4

1н = —,, Ut

R) 1 (21) 4634767/24 (22) 09.01.89 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (71) Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева (72) Г.Н.Кирюшин (53) 681.3(088.8) (56) Электрические измерения /Под ред.

А.B.Ôðåìêå и Е.М,Душина, Л,: Энергия, 1980, с.351, рис.8.37, Авторское свидетельство СССР

М 1101842, кл, G 06 G 7/14, 1984. (54) СУММАТОР СИГНАЛОВ РАЗБАЛАНСА

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МОСТОВЫХ ЦЕПЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть исИзобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в приборостроении при суммировании нескольких сигналов с мостовых измерительных цепей и преобразовании этой суммы в ток для передачи по линии связи.

Цель изобретения — повышение точности работы сумматора.

На чертеже приведена схема сумматора.

Сумматор содержит источйик 1 питающего напряжения, блок 2, состоящий из и мостовых цепей 2i -2>, блок 3, содержащий и операционных усилителей 31 — 3п, блок 4, состоящий из и масштабных резисторов

4>- 4П и резистор 5 нагрузки, соединенные по приведенной схеме, Ы,, 1674164 А1 польэовано в приборостроении при суммировании нескольких сигналов с мостовых измерительных цепей и преобразовании этой суммы в ток, для передачи по линии связи. Целью изобретения является повышение точности работы сумматора. Сумматор содержит источник 1 питающего напряжения, блок 2, состоящий из и измерительных мостовых цепей 2> 2П, блок 3, содержащий и операционных усилителей

3> — 3л, блок 4, состоящий из и масштабных резисторов 41 — 4л, и резистор нагрузки 5, соединенные по приведенной схеме, Достижение поставленной цели обеспечено введением в сумматор и — 1 операционных усилителей и новыми связями между составными элементами сумматора. 1 ил.

Сумматор работает следующим образом.

При подключении питания к дифференциальным усилителям и наличии разбаланса каждой мостовой цепи по нагрузке течет ток, определяемый соотношением где Ui — напряжение раэбаланса i-й мостовой цепи; и — сопротивления резисторов блока 4, если все масштабные резисторы одинаковы.

Из (1) следует, что сумматор является сумматором напряжений раэбаланса мосто1 Ю4164 вых цепей и одновременно преобразователем этой суммы напряжений в выходной ток, так как ток нагрузки не зависит от сопротивленияя резистора 5 нагрузки. Соотн сшение (1) легко доказать.

Рассмотрим работу одного усилителя

31.

В системе линейных параметров справедливы уравнения:

0вых = 1»1(Й5+ R1} (2)

Овцх = (U»1 — U»1) К, (3) где I»1 — ток в нагрузке от 1-rî усилителя 31;

R5 — сопротивление резистора 5 нагрузки;

R1 — сопротивление резистора 41 блока

4 в цепи обратной связи 1-го усилителя 31, U»1 — напряжение неинвертирующего входа 1-ro усилителя 31;

0»1 — НаПРЯжЕНИЕ ИНВЕРтИРУЮЩЕГО ВХОда 1-го усилителя 31, К вЂ” коэффициент усиления разомкнутого усилителя 31.

Очевидно, что(2) и (3) тождественно равI»1(R5+ 111):=: К (. »1 — и1). (<)

Согласно схеме

U»1=- I»1R5;

0»1= Ií1(R5+ R1} — 0р1, (5) гДе Up1 — напРЯжение Разбаланса 1-й мостовой цепи 21.

Подставив значения U»1 и U»1 иэ (5(в (4), получим

I»1 (R5+ В1) Kji»1R5 — 1»1 (5+ В1) UP1) (6)

Решив уравнение (6) относительно I»1, получим

I «Up1 (К+1) P- + R5

При достаточно большом значении

К(К 10 ), что имеет место практически для всех дифференциальных усилителей интегрального исполнения, справедлива операция нахождения предела от(7): ям (Я.1 и 1 (8) (К+ 1) В1+Я5: R1 тЕ 1н1

U1

R1 т.е. ток нагрузки не зависит от сопротивления R5 резистора 5 нагрузки; так как ток в R5 есть сумма токов всех усилителей Зь то при одинаковых значениях сопротивлений бло5 ка 4 получим

1 Ь н = —,Р Upi.

R(1

Преимущество предлагаемого сумматора по сравнению с прототипом состоит в том, что в нем отсутствует погрешность суммирования, обусловленная изменением сопротивления мостовой цепи относительно измерительной диагонали, так как суммирование осуществляется здесь на выходе усилителей, а не на их входах. Кроме того, сумматор выполняет и функцию преобразования суммы напряжений в ток. Причем требования к величине коэффициента усиления разомкнутого усилителя, применяемого в схеме сумматора, снижаются в п раз, где п— число усилителей Зь

Формула изобретения

Сумматор сигналов разбаланса измерительных мостовых цепей, содержащий первый операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключены и масштабных резисторов, соединенных свободными выводами с первыми вершинами выходных диагоналей соответствующих и мостовых цепей, подключенных диагоналями питания к источнику питающего напряжения, и нагрузочный резистор, один из выводов которого соединен с шиной нулевого потенциала, отличающийся тем, 40 что, с целью повышения точности, в него введены и-1 операционных усилителей, неинвертирующие входы которых объединены и соединены с неинвертирующим входом первого операционного усилителя и со сво45 бодным выводом нагруэочного резистора, выход и инвертирующий вход I-ro (1- 1-n) операционного усилителя подключены соответственно к первой и второй вершинам выходной диагонали i-й мостовой цепи.

1674164

Составитель А.Маслов

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор. M.Äåè÷èê

Заказ 2925 Тираж 366 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нвб., 4/5

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