Преобразователь разности сопротивлений в напряжение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 51)5 С 01 К 27. ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТОЧНРЫТИЯМ Н ЛЬСТВУ ваий еск 88,8) етельство К 27/26, 1 тегральная СР5,лектвах.- 11 г. с,ОПИСАНИЕ ИН АВТОРСКОМУ СВИ(71) Центральный научно-исследтельский и опытно-конструк горинститут робототехники и технкибернетики при Ленинградскомтехническом институте(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЙ В НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляизмерения разности сопротивлений резистивных датчиков при многоканаль -ных измерениях с поочередной коммутацией каналов. Цель изобретения - повышение точности преобразования.Ток 1, создаваем:щ стабилизированным источником 2 тока, протекает поцепи: сопротивление 9 связи, преобразуемое сопротивление 4, сопротивление 12 связи, внутренние цепи операционного усилителя 14, охваченно1599810 го глубокой отрицательной обратнойсвязью посредством сопротивлений 11и2 связей. Ток Т , создаваемыйстабилизированным источником 1 тока,протекает по цепи: сопротивление 5связи, преобразуемое сопротивление 3,сопротивление Я связи, внутренниецепи операционного усилителя 13,охваченного глубокой отрицательной обратной связью посредством сопротивлений 7 и 8 связей, Сопротивления 6 и 7связей включены последовательно высокоомным сопротивлениям входов операционных усилителей 13 и 15. Потенциал на неинвертирующем входе усилителя 13 равен произведению потенциала П д на выходе операционного усилителя 15 на коэффициент деления резистивного делителя напряжения,собранного на резисторах 16 и 17 обратной связи, 2 ил.135 Изобретение относится к измерительной технике. и предназначено для 20измерения сопротивлений, приращенийсопротивлений, разности двух сопротивлений, в том числе для дистанционного измерения разности сопротивленийрезистивных датчиков, удаленных на 25значительное расстояние, для многоканальных измерений разностей сопротивлений с поочередной коммутациейканалов на один и тот же измерительный преобразователь, ЗОЦелью изобретения является повышение точности преобразования придистанционных и многоканальных измерениях.На Фиг. изображена схема преобразователя разности сопротивленийв напряжение; на фиг.2 - схема двухсимметричных стабилизированных ис-точников тока,Преобразователь разности сопротивлений в напряжение содержит стабилизированные источники 1 и 2 тока,преобразуемые сопротивления 3 и 4,группы проводов с сопротивлениями 5 - 8и 9 в ,12 связи, операционные усилители 13 - 15 и резисторы 16 и 17 обратной связи. Источники 1 и 2 токасоединены своими первыми выводамиодноименных полюсов с общей шиной,а вторыми выводами с помощью проводов связи с сопротивлениями 5 - Ч9 - 12 - с преобразуемыми сопротивлениями 3 и 4. Первый вывод преобразуемого сопротивления 3 соединен свторым выводом источника 1 тока через сопротивление 5 связи и с инвертирующим входом операционйого усили -теля 15 через сопротивление 6 связи,Второй вывод преобразуемого сопротивления 3 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 13 через сопротивление 7 связи и с выходом операционного усилителя 18 через сопротивление 8 связи. Первый вывод преобразуемого сопротивления 4 соединен с источником 2 тока через сопротивление 9 связи и с неинвертирующим входом операционного усилителя 15 через сопротивление 1 О связи.Второй вывод преобразуемого сопротивления 4 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 14 через сопротивление 1 связи и с выходом операционного усилителя 14 через сопротивление 12 связи. Неинвертирующий вход усилителя 14 соединен с общей шиной. Резисторы )6 и 7 обратной связи соединены последовательно и общим выводом связаны с неивентирующим входом операционного усилителя 13. Второй вывод резистора 17 соединен с общей шиной, а второй вывод резистора 16 - с выходом операционного усилителя )5, который является выходом преобразователя.Преобразователь разности сопротивлений в напряжение работает следующим образом,Ток 1, создаваемый стабилизированным источником 2 тока, протекает по цепи: сопротивление 9 связи,преобразуемое сопротивление 4, сопротивление )2 связи и далее по внутренним цепям операционного усилителя 14 и его источников питания на общую шину эа счет того, что операционный усилитель 4 посредством сопротивлений 11 и 12 связи охвачен глубокой отрицательной обратной связью,Напряжение на выходе операционного усили1599810ф 1 Кх теля 14 устанавливается таким,чтопотенциал на инвертирующем входе операционного усилителя 14 практическиравен потенциалу на его неинвертирующем входе, который у операционногоусилителя 14 соединен с общей шиной.Так как входы операционных усилителей 14 и.15 имеют очень большое по сравнению с другими сопротивлениями схемы входное сопротивление, вовключенные с указанными входами последовательно сопротивления 10 и 11ток 1 не ответвляется, Следовательно,потенциал Б+ на неинвертирующем входе операционного усилителя 15 будетравен сумме потенциала на неинвертирующем входе операционного усилителя14 и падения напряжения на преобразуемом сопротивлении 4, т.е, будетопределяться только произведениемтока 1 на преобразуемое сопротивление 4, равное К: Ток 1, создаваемый стабилизированным источником 1 тока, протекает по цепи: сопротивление 5 связи,преобразуемое сопротивление 3, сопротивление 8 связи и далее по внутренним .цепям операционного усилителя 13 и его источников питания на общую шину. Операционный усилитель 13 также охвачен глубокой отрицательной обратной связью посредством сопротивлений 7 и 8, а сопротивления 6 и 7 связей включены последовательно высокоомным сопротивлениям входом операционных усилителей 13 и 15. Поэто.му потенциал Б на инвертирующем входе операционного усилителя 15 будет равен сумме потенциала на неинвертирующем входе усилителя 13 и падения напряжения на сопротивлении 3, вызванного прохождением через последнее тока 1 о.Потенциал на неинвертирующем входе усилителя 13 равен произведению потенциала Бна выходе операционного усилителя 15 на коэффициент деления резистивного делителя напряжения из резисторов 16 и 17 обратной связи, Таким образом, потенциал П определяется сопротивлениями делителя обратной связи из резисторов 16 и 17 (Ки К, соответственно) и падением напряжения на преобразуемом сопротивлении 3 (К), вызванным прохождением по нему тока 1 О:6РБ "1 К +О . ( --- -)о О 661 У К +Р Охват операционного усилителя 15 отрицательной обратной связью с его выхода через резистивный делитель напряжения на неинвертирующий вход усилителя 13, а затем с выхода последнего на инвертирующий вход первого обеспечивает равенство потенциалов на неинвертирующем и инвертирующем входах усилителя 15: П+ 11- ю 15 т 1 К + 11 ш аю ев х . о о алых К + КОбозначив коэффициент усиленияКК = -- + 1, при равенстве токовРстабилизаторов 1 и 2 (1 оЕ) полу- чим 11 бьх К (К- Ко)1 ф Таким образом, предлагаемый пре образователь преобразует разностьсопротивлений в напряжение, усиливаетэтот разностный сигнал, при этом ирезультат преобразования не зависитот сопротивлений связей преобразуеЗ 5 мых сопротивлений с самим преобразователем, что повышает точность преобразованияСтабилизированные источники 1 и 2тока могут быть выполнены по схеме, 40 представленной на фиг.2, Сопротивления 3 и 4 представляют собой резистивные датчики и их номиналы лежат,как правило, в пределах (10-1000) Ом.Сопротивления 5 - 12 связей представ ляют собой провода линий связи с датчиками, но могут. включать и сопротивления открытых ключей в многоканальных задачах, следовательно, ихзначения могут доходить ,до 100 Ом, 5 О Результат преобразования некритиченк номиналам этих сопротивлений в широком диапазоне, если их значениямного меньше входных сопротивленийоперационных усилителей 13 - 15 и у выходных внутренних сопротивленийисточников тока 1 и 2, составляющихдесятки или сотни мегаом. Охваченныеглубокой обратной связью операционные усилители 13 и 14 "привязывают"10 20 соответствующие выводы сопротивлений 3 и 4 к задаваемым на неинвертирующих входах потенциалам, поэтому падения напряжения на сопротивлениях 8 и 12 от прохождения по ним токовТо и Т не оказывают влияния на ха - рактеристику преобразователя при удовлетворении требования Т К 1, 16 Бо,+ Ю+, где 11 - напряжение насыщения операционных усилителей 13 и 14. Ф о р м у л аи з о б р е т е н и яПреобразователь разности сопротивлений в напряжение, содержащий последовательно соединенные первый стабилизированный источник тока и первое преобразуемое сопротивление, второй стабилизированный источник тока и второе преобразуемое сопротивление, первый операционный усилитель, выход которого соединен с вторым выводом второго преобразуемого сопротивления, вторые одноименные выводы стабилизированных источников тока соединены с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введенывторой и третий операционные усилители и последовательно соединенныедва резистора обратной связи, общийвывод которых соединен в неинвертирующим входом второго операционногоусилителя, выход которого соединенс его инвертирующим входом и вторымвыводом первого преобразуемого сопротивления, второй вывод второгорезистора обратной связи соединен свыходом третьего, операционного усилителя, являющимся выходом преобразователя, первый вывод второго преобразуемого сопротивления соединен с неинвертирующим входом третьего опера-,ционного усилителя, а второй его вывод - с инвертирующим входом первогооперационного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, инвертирующий вход третьего операционного усилителя подключенк первому выводу первого преобразуемого сопротивления, второй вывод первого резистора обратной связи соединен с общей шиной.