Преобразователь сопротивления в напряжение

СОЮЗ СОВЕТСКИХсавлютаишикщоъБлин 091 (И) э 1)5 С О 1 К 27/02 10 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПо ИЭОВР 1.:П-:КИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ, ГКНТ СССР м ЗОБРЕТЕНИЯДЕТЕЛЬСТВУ 6 И 8 П 63.ьЛЕи"." БлЬГ(54) ПРЕОБРАЭОВАтЕЛЬ СППРОтИВЛГНИЯВ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано в устройствах для измерения сопротивлений резистивных датчиков. Целью изобретения являетсяповыюение надежности работы,преобразователя в условиях воздействия сильных электрических помех, что достигается .за счет построения схемы коммутации, позволяющего использоватьустойчивые к воздействию перенапряжений герконовые реле. Преобразовательсопротивления в напряжение содержитоперационный усилитель 1, источник2 тока, дополнительные резисторы 3 и 4,преобразуемое сопротивление 5, ключи6-10, опорные резисторы 11 и 12, усилитель 13 напряжения. 3 ил.(71) Центральный научно-исследовател ский и опытно-конструкторский инсти тут робототехники и технической кибернетики при Ленинградском политех ническом институте(56) Гутников В.С. ральроника в измеритель строЛ.ф Энергия, 1980,Авторское свидетельство СССР В 1357866, кл . Г 01 К 2/00, 1987. 8)Интегных у тная эле йствах. Преобразователь содержит операционный 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 оусилителя 1 со б Изобризмерител ктр быт тение относится к элеьной технике и можетано в устройствах длятивлений резистивных измереатчиисполь зо ния сопр в. тся повынебразователя ьньгх электЦелью изобретения являение надежности работы преов условиях воздействия силрических помех.На фиг. 1 представленаобразователя; на Фиг. 2 -ная схема преобразователяизмерения; на фиг. 3 - эксхема преобразователя в реровки. перационного щей ганой, выход соот 3 и резисвыводом пре, второй хема пр квивале единен с о щпй вход и ез резисто ы с первым режиме ивалентнаяжиме калибер его вет енно че соедине уемэго сопротивлен о ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ 1651233 А 1вывод которого соединен с первыми выьодами ключа 6 и опорного резистора 11, второй вывод которого соединен с лервьви выводами ключа 7 и опорного резистора 12, второй вывод которого соединен с первым выводом ключа 8 и входом усилителя 13 напряжения, выход которого является выходом 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 образомВ режиме измерения ключ 6 замкнут, 20 а ключи 7, 8, 9, 10 разомкнуты (см, Лиге 2), Ток, создаваемьпт стабилизированным источником 2, протекает по цепи: ключ 6, измеряемое сопротивле" ние 5, резистор 4 (и далее по внутренним 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 ранен потенциалу на его неинвертирующем входе, который соединен с общей шиной. Так как входы операцион" ного 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 измеряемом сопротивлении 5, т.е. будет определяться произведением тока 1 на измеряемое сопротивление 5, равное К 1,.Е =1 ККЕсли коэффициент усиления усилителя 13 равен Кв выходной сигнал устройства в режиме измерения будет равен 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 г 9 и г о (см. Аиг. 3), Ток 1, создаваемыйисточником 2 тока, протекает по цепи: ключ 7 (илн ключ 8), опорный резистор11 (или 11 и 12), 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 его 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 1 яной. 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 1 и падения напряжения Е на ключе 9 от ответвляющейся в него части тока 1: Е = 1 аК + Е или Е = 1(К+ К)+Гот Й О Падение напряжения Е , определяемоеоупараметрами цепи из резисторов 3 (К), 4 (К 4), измеряемого сопротивления 5 (Ки) и сопротивлений ключей 9 (г, ), 10 (г 1, ), равно Кх Кх+К+г 9 о ю.. Если сопротивления замкнутых ключей удовлетворяют условиям гК и то т тат Кх + КЗ Е=1г,тК К + К, Кф% т т 1 о Если обеспечивается условие - л - т - Сув КЭ К 4+ -и -- 3 3 что реально выполняется при значениях г 4, г, в единицы ом, К и К 4 - в единицы килоом, а К - в сотни ом, то Е р О, и в режиме калибровки потенцйал на входе усилителя 13 будет ра- вен5 1651233К,=К,;илии =т(К,+К),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 Ц, = К т К П = К Д(К, + К)По опорным отсчетам 1 и 1 определягют чувствительность Б и смещение нуля П, преобразователя: 40 ф о = 11 -- (У - 1)15- , й,Основное время преобразователь работает в режиме измерения, когда ключи 9 и 10 разомкнуты. Они периоди чески замыкаются только на короткий промежуток времени дпя калибровки преобразователя, что позволяет использовать устойчивые к воздействию перенапряжений нормально разомкнутые 25 герконовые реле. В качестве ключей 6, 7, 8, коммутирующих ток, могут быть использованы прерыватели на биполярных транзисторах. 30Таким 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 через четвертый ключ соединен с первым выводом первого резистора, а выход операционного усилителя соединен с вторым выводом пятого ключа, о т л и ч а ющ и й с я 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 резисторысоединены 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 иг.2 Составитель С. Петродактор О. Стенина Техред М.Дидык Корректор А. Обручар каз 1981 Тираж 422 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101