Устройство преобразования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину

".т се "со.о,вяЖ-м-Й"Й Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 260978 (21) 2685272/26-21с присоединением заявки Йо(51)М. Кл. С О 1 й 27/02 д6 О й 27/26 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В АКТИВНУЮ ВЕЛИЧИНУИзобретение относится к электро- измерительной технике, а именно к области измерения и контроля разницы между элементами полного сопротивления и может быть использовано для преобразования индуктивности или емкости датчиков в активную величину.Известно устройство преобразования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину, содержащее кольцевой диодный мост, в одну иэ диагоналей питания которбго включен образцовый элФ- мент, один из концов которого соединен с общей шиной, в другую диагональ питания кольцевого диодного моста включена измерительная цепь, составленная из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивления, хотя бы один из которых переменный, вершина измерительной цепи подключена к одному иэ зажимов генератора, второй зажим которого соединен с общей шиной 1.25Недостатками устройства являются наличие сложного колебательного контура, требуемого для поддержания симметричного сигнала, особенно в том случае когда устрой"-тво должно Функционировать в широком диапазоне температур, и узкий динамический диапазон преобраэования относительного изменения элементов полного сопротивления в активную величину, так как выходное напряжение данного устройства ограничено величиной прямого падения напряжения на диодной цепи, составленной иэ двух последовательно соединенных диодов и включенной параллельно выходным зажимам (параллельно образцовому элементу),Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для измерения разности двух импедансов, в котором исключен недостаток от неидентичности формы напряжения питания, содержащее трансФорматор питания с двумя вторичными обмотками, намотанными в противоположных направлениях и физически уравновешенными относительно первичной обмотки, начало первой и конец второй вторичных обмоток подключены к вершинам диагонали питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных двух элементов полного сопротивлеиия, хотя бы один из которых переменный, вершина измерительнойцеписоедййейас-общей шиной и с одним из выводов первого образцовогоэлемента, этот же вывод образцовогоэлемента подключен к первой вершинеодной из диагоналей питания кольцевого диодного моста, второй вывод образцового элемента подключен ко второй вершине этой же диагонали питания кольцевого диодного моста, перваяи вторая-вершины второй дйагонали питания кбльцевого диьдного"Яос+а" под-ключены к концу первой и началу второй вторичных обмоток соответственно 2,Недостатком известного устройства" являетсяузкий динамический диапазонпреобразования относительного изменения. элементов полного сопротивле= йи" вактйвйую-величйну;чтойакла--йряжения питания и -в-конечном-счете,не позволяет достигнуть максимальновозможной чувствительности при заданном динамическом диапазоне преобразования, так как с увеличением напряжения питания чувствительностьвозрастает, а динамический диапазонпреобразования уменьшается.. Цель изобретения"=- расширейие динамического дйапазона преобразованияи повышение чувствительности.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство преобразования" "полного сопротивления в активную величину, содержащее трансформатор пи" тания с двумя основными вторичными .обмотками, намотанными в противоположных направлениях, начало первойи койец второй основййх вторичныхобмоток подключены к вершинам диагонали питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных двух элементов полного сопро"тивления, вершина измерительной цеписоедийена с общей шиной и с однимиз выводов первого образцового элемента, две диодные цепи, каждая изкоторых состоит из двух последовательно соединенных диодов, конец первой основной вторичной обмоткй"соедййенс"Катодом одного дибда второй,диодной цепи, а начало второй бсновной вторичной обмотки соединено санодом другого диода этой же"цепи;введены две дополнительные вторичныеобмотки, идентичные основным вторичным обмоткам, второй образцовый элемент) причем начало первой и конецвторой дополнительных обмоток соответственно соединены с концом второйи началом первой основных вторичнйхобмоток, конец первой дополнительнойобмоткй соединенс"айодом первогодиода. первой диодной цепи, а началовторой дополнительной обмотки соедйнено с катодом второго диода этойже цепи, вершина первой диодной Кеписоединена с одним из выводов второго образцового элемента, другой выводкоторого соединен с вершиной измерительной цепи и с общей шиной, вершина второй диодной цепи соединена сдругим выводом первого образцовогоэлемента.На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг, 2 -зависимость амплитуды выходного сигнала от изменения преобразуемого параметра, йри различных постоянныхзначениях напряжения питания,Устройство содержит общую шину 1,цепь, сбставленную из последовательно соединенных элементов полного сопротивлейия, например конденсаторов5 2 и 3, в качестве которых может бытьиспользован дифференциальный конденсатор, средняя обкладка которого соединяется с общей шиной 1, четырехвторичных обмоток 4-7, причем обмотки20 4 и 7, 5 и 6 наматываются во взаимнопротивоположных направлениях и физически уравновешены относительно первичной обмотки трансформатора, четырех диодов 8-11 и образцовых элементов 12 и 13, которые могут быть составлены, например из параллелъносоединенных образцовых сопротивлений 14 и 15 и конденсаторов 16 и 17.Выходное напряжение устройства снимается с зажимов образцовых элементов 12 и 13, Вторичнйе обмотки 4-7трансформатора питания обеспечиваютодинаковые напряжения и ориентированыточкой, как показано на фиг. 1, с тем,чтобы в один полупериод напряженияпитания были открыты диоды одной диодной цепи, а во второй полупериод"-"диоды другой диодной цепи.Работа устройства осуществляетсяследующим образом.40 В течение первого (отрицательного) полупериода напряжения питанияоткрыты диоды 8 и 9 первой диоднойцепи, в результате через образцовыйэлемент 12 протекает одновременно4 два тока: ток диода 8 и ток диода 9,направленные встречно, причем токдиода 8 определяется величиной емкости конденсатора 2 и протекает по цепи: конец вторичной обмотки 5 трансформатора, открытый диод 8, образцовый элемент 12, конденсатор 2, началовторичной обмотки 5. Ток диода 9 определяется величной емкости конденсатора 3 и протекает поцепи; конецвторичнойобмотки 6, конденсатор 3,55 образцовый элемент 12, открытый диод9, начало вторичной обмотки 6. Силарезультирующего тока через образцовыйэлемент 12 определяет разность илиотносительную величину изменения конденсаторов 2 и 3, В другой (положительный) полупериод напряжения питания открыты диоды 10 и 11, обеспечивая прохождение. встречно направленныхтоков диода 10 и диода 11, определяемых емкостями конденсаторов 2 и 3,соответственно, через образцовый элемент 13, причем ток диода 10 протекает по цепи: начало обмотки 4, открытый диод 10, образцовый элемент 13, конденсатор 2, конец обмотки 4. Ток диода 11 протекает по цепи: начало вторичной обмотки 7, конденсатор 3, образцовый элемент 13, открытый диод 11, конец вторичной обмотки 7, Сила результирующего тока, протекающего через образцовый элемент 13, определяет разность или относительную ве-ф личину изменения конденсаторов 2 и 3.Таким образом, введение двух дополнительных обмоток и изменение связей позволяет включить параллельно 15выходным зажимам устройства цепь,составленную из встречно включенныхдиодов, и снять ограничения, накладываемые на динамический диапазонпреобразования при сохранении мак Осимально возможной чувствительности,что видно из графиков (фиг. 2), гдеграфик 1 соответствует напряжениюпитания 10 В, а график 2 - 20 В соответственно. Максимально возможнаячувствительность, зависящая от напряжения питания устройСтва, ограничена лишь максимально допустимой величиной обратного напряжения диодови напряжением пробоя применяемого емкостного датчика,30Применение устройства в качествепреобразователя относительного изменения элементов полного сопротивления датчиков в активную величину позволяет существенно повысить чувстви" 35тельность и расширить диапазон изменения контролируемых величин, чтоособенно важно при использовании .Устройства в системах АСУ ТП.Формула изобретенияУстройство преобразования относительного изменения элементов полного сопротивления в,активную величину,4 содержащее трансформатор литания сдвумя основными вторичнымиобмотками,намотанными в противоположных направлениях, начало первой и конецвторой основных вторичных обмотокподключены квершинам диагонали питания измерительной цепи, составленнойиз последовательно соединенных двухэлементов полного сопротивления,вершина измерительной цепи соединена собщей шиной и с одним из выводов пер-ного образцового элемента, две диодные цепи, каждая из которых состоитиз двух последовательно соединенныхдиодов, конец первой основной вторич"ной обмотки соединен с катодом одногодиода второй диодной цепи, а началовторой основной вторичной обмоткисоединено с анодом другого диода этойже цепи, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования иповышения чувствительности, в неговведены две дополнительные вторичныеобмотки, идентичные основным вторичным обмоткам, второй образцовый элемент, причем начало первой и конецвторой дополнительных обмоток соответственно соединены с концом второйи началом первой основных вторичныхобмоток, конец первой дополнительнойобмотки соединен с анодом первогодиода первой диодной цепи, а началовторой дополнительной обмотки соединено с катодом второго диода этой жецепи, вершина первой диодной цеписоединена с одним из выводов второ-го образцового, элемента, другой вывод которого соединен с вершинбй измерительной цепи и с общей шиной, вершина второй диодной цепи соединена сдругим выводов первого образцовогоэлемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3271669,кл. НКИ 324-60, 06.09.66.2. Заявка франции Ф 2178877,кл, 6 01 й 27/02, 1973 (прототип),781710 иг. Г Составитель Л. Фоминаедактор Е. Шишкин Техред М,Петко Корректор Н. Швыд Заказ 8121/48 о В 1130 4/ ППП "Патент", г. Ужгород, ул лиа ктн Тираж 1019 ИПИ Государ по делам изМосква, ж Подптвенного комитета СССбретений и открытий35, Раушская наб., д.