Измеритель сопротивления резистивного датчика

СЛ СО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О ПОКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАИИЕ ИЗСБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО ДАТЧИКА(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найтиприменение при построении измеритель.ных приборов и информационно-измерительных систем, работающих с резистивными датчиками, установленными ца удалеццьгх объектах, Пель и".:обретеция -повышение точности измерения за счеткомпенсации влияния сопротивлениясоединительных прогодов, а также устрацеци погрешности обусловленной кснечным значением входлого сопротивления измерителя напряжения. В устройство введены ключ 9, переключатель 10,источник опорного напряжения 11, .первый вьцгод которого соединен с одчимвходом переключателя 10, второй вывод - с;,другим входом переключателя0, подключенным к общей пщце измерителя. Выход переклк 1 чателя 10 соедп -нен с цеицвертирующим входом диЛеренциального усилителя 3, а первыйзажим источника тока 1 через клыч 9и провод 8 подключен к одной цэ клемм13 для подсоединения реэистцнцогодатчика 4. 1 ил, 1707568Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме 1 пение при построении измерительных приборов и информационно-измеритель 5 ных систем, работакщих с резистивными датчиками, установленными на удаленных объектах.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет компенсации влияния сопротивлений соединительных проводов, а также устранения методической погрешности, обусловленной конечным значением входного сопротивления измерителя напряжения.На чертеже представлена структурная схема измерителя сопротивления резистивного датчика.Устройство содержит источник 1 тока, измеритель 2 напряжения, дифференциальный усилитель 3, реэистивный датчик 4, соединительные проводы (линии связи) 5-0, ключ 9, переключатель 10, источник 11 опорного напряжения, первую 12 и вторую 13 клеммы для подключения резистивного датчика 4, шины 14-16 управления и блок 17 управления.Резистивный датчик 4 эапнтывается через переключатель 10 и ключ 9 стабилиэированньпд током Т;, от источника 1 тока. Первая клемма 12 для подключения реэистивного датчика 4 через проводники 5 и 6 подключена соответственно к инвертирующему входу и выходу дифференциального усилителя 3, вторая клемма 13 через третий соеди.нительньп провод 7 подключена к первому зажиму измерителя 2 напряжения, второй зажим которого и одноименный вывод источника 1 тока подключены к40 общей шине измерителя. Первый вывод источника 1 тока через ключ 9 и четвертый соединительньч провод 8 подключен к второй клемме 13 для подключения реэистивного датчика 4. Вход а переключателя 10 соединен с первым выводом источника 11 опорного напряжения, второй вывод которого подключен к входу. Ь переключателя 10, который соединен с общей шиной измерителя. Выход переклюцателя 10 подключен к неинвертирукицему входу дифференциального уси.тителя 3. Управляющие входы ключа 9 и переклюцателя.5 10 подключены к соответствующим шинам 14 и 15 управления, на которые поступают сигналы с выхода блока уп Измерение сопротивления осуцествляется за три такта,В первом такте измеряют напряжение на выходе линии 7 связи, нагруженной на входное сопротивление Кбх измерителя 2 напряжения при осуществлении следующей коммутации: ключ 9 в замкнутом состоянии (на шину 14 подан сигнал " 1"), переключатель 10 в положении Ь (на управляющей пиже 15 присутствует сигнал "0"), что обеспечивает подачу напряжения с выхода источника 11 на иеинвертирующий вход дифференциального усилителя 3. Значение напряжения на входе измерителя 2 напряжения в первой такте равно 2 е 9 Еу+ГЛВ +К ВХ глъ 6 х1 оКх(гл + Ввх) К вх 0 сйвх- 1 х 1 д + 0 с 1 дфВл+глъ +" вх где Е- коэффициент передачи делителя,11 - напряжение смещения дифференциального усилителя 3; равления (не показан или от оператора,Выходная информация о значении измеряемого параметра с выхода блока 17 может подаваться на вход ЭВИ для проведения необходимых вычислений.Пусть й - сопротивление реэистивного датчика 4, гл, -гл - соответственно сопротивления соединительных проводов 5-8, У - значение опорного напряжения источника 11Источник 1: тока имеет высокое выходное сопротивление, т.е. его ток не зависит от изменения сопротивлений тЛ гвму, ГЛФ соединительных проводов 5, 6 и 8 и соответственно сопротивления резистивного датчика 4.Для уменьшения влияния сопротивления гЛ провода 7 измеритель 2 напряжения выбирается с малым входным током и большим входным сопротивлением. В предлагаемом измерителе влияние сопротивления гЛ соединительного провода 6 уменьшено за счет подключения его к выходу дифференциального усилителя 3, инвертирующий вход которого присоединен через сопротивление тл провода 5 к реэистивному датчику 4.Измеритель работает следующим образом.17075 б 8 К; - входное сопротивление измерителя 2,Из выражения (1) следует, что дляустранения влияния коэффициента Кна точность измерения необходимоввести в выражение (1) поправочныйкоэффициент К 1 = 1/К,К + тл + Ев( (2)О К10 На втором этапе работы осуществляют измерение напряжения 13 а вь 1 ходелинии 7 связи при следующих коммутациях: ключ 9 в разомкнутом состоянии(на управляющей шине 14 сигнал "0"),переключатель 10 в положении Ъ. Наданном этапе определяют составляющуюУСК . Известно, что 13 с оказываетсяпри ожеццым последовательно с входным напряжением, поскольку оно, каки входное напряжение, усиливается вА раз,В соответствии с приведенным выражением для напряжения на выходе дифференцалього усилителя 3 имеет вид зи(9)о(133 Цг.После истечения трех этапов работы, в процессе которь определяютсякодовые значения напрях,еццй О 1, 340и 03, последние с выходной клеммы 16поступают в блок 17 управления, гдев соответствии с алгоритмом (9) осуществляется вычисление значения лмеряемого параметра розстивого датчц 45ка 4.(4) 13 сЯ 1 х(гл + гл, ),Во время работы третьего тактана клемме 12 присутствует потенциал,определяемый суммарным значением П, + 50 с+13 . При включении усилителя в неинвертирующем включении напряжение, подаваемое обратно на вход усилителя,стремится быть как можно ближе куровню входного напряжения.Таким образо; ,р-.д.огас."й ц."меритель сонротцц.ениядатчика измеряет выходиые параметрырезистивных датчиков, расположенныхна удаленных объектах без учета влия 13, =Б (1+гл 2) =выход с х + глъ + вхЛ (3) 13где А - значение коэффициента передачи усилителя в неццвертирующем включении,Известно, что где 13 - напряжение смещения диффесренциальцого усилителяф1 . - входной ток дифферсцциальвхного усилителя,Используя приведенные выражения можно показать, что напряжение на клемме 12 определяется в основном напряжением смещения, причем выходное напряжение усилителя принимает такое значение, прц котором напряжение на его инвертирующем выходе (клемме 12) равно нулю, т,е. принимает потенциал общего провода.Напряжение на выходе линии 7 связи на втором этапе работы может быть определено как 13 с 1 ек13 -- , - . К . (5)Лх+ л "1 На третьем этапе работы производят измерение напряжения на выходе линии 7 связи при осуществлении следующих коммутаций: кль9 остается г, разомкнутом состоянии, переключатель 10 переводится в положение а (при напчии сигнала "1" на шине управления 15),При этом выражение дп;: выходного напряжения на выходе дифференциального усилителя 3 имеет вцд ц: (13 Ю )(1+. ) (6)глхвыход с о К +гл +Е,5 кх иНапряжение на выходе линии 7 свяопределястся как 1. УоК(8) "ь ЬДалее, определяя значения К, 0 К из выражений (5) и (8) и подставляя цх в выражение (1), получаем зцачеца . измеряемого параметра без учета ьунтнрующего влияния входного сопротигления измерителя 2 на ряжения, а так.- же с протцвлепп линий связк, вариации напряжения смещешя дЬЬеренц - ального усилителя 31707568 Составитель Н.ШияновТехред Л,Олийнык едактор И.Горная Корректор А.Обручар Заказ 266 Тираж ПодписноеВЯИПИ 1 )суда 1 с.тс нного к ж)гата нд.обретениям и о крытиям прц ГЕПТ СССР 1 1) )ж 1 ос кн)л .)Укая н) О . ,. ч / ) Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина 101 ццл сопротивлений соединительных проводов, напряжения смещения операционного усилителя, методической погрешности, обусловленной конечным значением входного сопротивления измерителя напряжения, что позволяет обеспечить его широкое использование в составе информационно-измерительной системы контроля и измерения параметров исследуемых объехтов при наличии высокоомных резистивных датчиков с сопротивлением порядка несколько килоом. 15Формула из обрете нияИзмеритель сопротивления резистивного датчика, сопержащий источник постоянного тока, измеритель напряжения, четырехпроводную линию связи,20дифференциальный усилитель две клеммы для подключения резистивцого дат-цика, одна из которых через первый ивторой соединительные провода подклю- .чена соответственно к инверти 1)ующемувходу и выходу дифференциального усилителя, другая через третий соединительный провод - к первому выводу измерителя напряжения, второй вывод которого и одноименцый вывод источникатока подключены к общей шине устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности измерения, дополнительно введены источник опорыого напряжения, переключатель и ключ, управляющие входы которых соединены с шинами управления,один вход переключателя соединен спервым выводом. источника опорного напряжения, второй вывод которого подключен к другому входу переключателя, соединенному с общей шиной устройства, а выход переключателя соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, вторая клемма для подключения реэистивного датчика через четвертый соед"цительныйпровод и ключ подсоединена к первомувыводу источника тока.