RU2292051C2 - Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал - Google Patents
Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292051C2 RU2292051C2 RU2005100129/28A RU2005100129A RU2292051C2 RU 2292051 C2 RU2292051 C2 RU 2292051C2 RU 2005100129/28 A RU2005100129/28 A RU 2005100129/28A RU 2005100129 A RU2005100129 A RU 2005100129A RU 2292051 C2 RU2292051 C2 RU 2292051C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- programmable
- switch
- control device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей. Сущность: потенциальными линиями вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к резистивному датчику. Управляющий вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к первому входу устройства управления, а его выход - к входу инструментального усилителя, опорный вход которого соединен с выходным контактом первого двухпозиционного переключателя, один вход которого соединен с общей шиной, а второй вход - с выходом программируемого делителя. Управляющий контакт первого двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом устройства управления, а выход инструментального усилителя соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, его выход - с входом регистратора. Источник тока состоит из источника опорного напряжения, выход которого соединен с входом программируемого модулятора напряжения и неинвертирующим входом операционного усилителя. Инвертирующий вход операционного усилителя соединен с номинальным резистором и последовательно соединенными выходным контактом второго двухпозиционного переключателя и первым входом блока двухпозиционных переключателей. Второй конец номинального резистора соединен с общей шиной. Выход операционного усилителя соединен с входом второго двухпозиционного переключателя. Второй вход второго двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом блока двухпозиционных переключателей. Управляющий вход второго двухпозиционного переключателя соединен с третьим входом устройства управления. Управляющий вход блока двухпозиционных переключателей соединен с четвертым входом устройства управления. Первый и второй выходы блока двухпозиционных переключателей соединены с токовыми линиями. Вход программируемого делителя соединен с выходом программируемого модулятора напряжения, управляющий вход которого соединен с пятым входом устройства управления. Управляющий вход программируемого делителя соединен с шестым входом устройства управления. 8 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования неэлектрических величин в электрический сигнал, в частности, для измерения изменений сопротивлений датчиков резистивного типа.
Известен многоканальный преобразователь изменения сопротивления в электрический сигнал (А.с. №815677, МКИ 3 G 01 R 27/00, БИ №11, 1981 г.), содержащий в каждом из N каналов пару последовательно соединенных резистивных датчиков, источник питания датчиков, операционный усилитель, три коммутатора каналов, через первый из которых точки соединения резистивных датчиков между собой подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя, вторые выводы одного из датчиков каждого канала подключены с помощью второго коммутатора каналов к входному резистору, соединенному с инвертирующим входом операционного усилителя, и с помощью третьего коммутатора - к выходу источника питания резистивных датчиков. Кроме того, в него введены второй операционный усилитель, четвертый и пятый коммутаторы каналов, при этом точки соединения резистивных датчиков между собой через первый коммутатор каналов подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, вторые выводы одного из датчиков каждого канала через второй коммутатор каналов подключены к инвертирующему входу второго операционного усилителя и через третий коммутатор каналов - к выходу второго операционного усилителя, а вторые выводы другого датчика каждого канала через четвертый коммутатор каналов подключены к выходу первого операционного усилителя и через пятый коммутатор каналов - к выходной клемме преобразователя, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с выходом источника питания датчиков, а неинвертирующий вход второго операционного усилителя - с другим выходом источника питания датчиков.
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения и ограниченные функциональные возможности. Низкая точность преобразователя вызвана тем, что сопротивления ключей коммутаторов 4, 5, 6 и сопротивления соединительных проводов входят в сопротивление резистивного датчика. Это увеличивает абсолютную составляющую погрешности измерения. Кроме того, однополярное питание, используемое в предлагаемом устройстве, не позволяет компенсировать синфазную составляющую в сигнале и приводит к саморазогреву датчика, что также приводит к дополнительным погрешностям. Данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку позволяет работать только в режиме одиночного резистивного датчика.
Наиболее близким по технической сущности является полумостовой измеритель сопротивлений (его варианты) (А.с. №1196773, G 01 R 17/02, БИ №45, 1985 г.), содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, полумост из последовательно соединенных первого и второго резисторов, первую выходную клемму, соединенную с общими выводами резисторов полумоста, вторую выходную клемму, соединенную с общей шиной, операционный усилитель, выход и инвертирующий вход которого соединены с вторым выводом первого резистора полумоста. Кроме того, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания выполнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и входом инвертирующего масштабного усилителя, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя равен отношению номинального сопротивления первого резистора полумоста к номинальному сопротивлению второго резистора полумоста.
Полумостовой измеритель сопротивлений, содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, полумост из последовательно соединенных первого и второго резисторов, первую выходную клемму, соединенную с общими выводами резисторов полумоста, вторую выходную клемму, соединенную с общей шиной, операционный усилитель, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора полумоста. Кроме того, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания выполнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом инвертирующего масштабного усилителя, вход которого соединен с вторым выводом первого резистора полумоста, а коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя равен отношению номинального сопротивления второго резистора полумоста к номинальному сопротивлению первого резистора полумоста.
Однако данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку позволяет проводить измерение только по полумостовой схеме. В данном устройстве нельзя проводить измерение для схем «мост», «1/4 мост». Кроме того, данное устройство обладает низким быстродействием, поскольку из-за переходных процессов, возникающих из-за распределенных емкостей и индуктивностей на подводящих проводах, масштабный усилитель входит в режим насыщения, ограничивая при этом быстродействие устройства.
Техническая задача, решаемая в предлагаемом преобразователе изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал, заключается в расширении его функциональных возможностей и повышении быстродействия.
Поставленная задача решается за счет того, что преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал содержит резистивные датчики, токовые и потенциальные линии, источник тока питания датчиков, операционный усилитель, общую шину. Кроме того, модулятор напряжения, делитель напряжения и коммутатор потенциальных линий являются программируемыми. Потенциальными линиями вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к резистивному датчику (мосту или одиночному датчику), управляющий вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к первому входу устройства управления, а его выход - к входу инструментального усилителя, опорный вход которого соединен с выходным контактом первого двухпозиционного переключателя, один вход которого соединен с общей шиной, а второй вход - с выходом программируемого делителя, а управляющий контакт первого двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом устройства управления. Выход инструментального усилителя соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, его выход - с входом регистратора. Источник тока состоит из источника опорного напряжения, выход которого соединен с входом программируемого модулятора напряжения и неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с номинальным резистором и последовательно соединенными выходным контактом второго двухпозиционного переключателя и первым входом блока двухпозиционных переключателей. Второй конец номинального резистора соединен с общей шиной. Выход операционного усилителя соединен с входом второго двухпозиционного переключателя. Второй вход второго двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом блока двухпозиционных переключателей, а управляющий вход второго двухпозиционного переключателя соединен с третьим входом устройства управления. Управляющий вход блока двухпозиционных переключателей соединен с четвертым входом устройства управления, а первый и второй выходы блока двухпозиционных переключателей соединены с токовыми линиями. Вход программируемого делителя соединен с выходом программируемого модулятора напряжения, управляющий вход которого соединен с пятым входом устройства управления, а управляющий вход программируемого делителя соединен с шестым входом устройства управления.
Предлагаемый преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал (по сравнению с существующими преобразователями) позволяет повысить быстродействие. Это достигается за счет введения в схему программируемого коммутатора потенциальных линий. Если подавать сигнал с потенциальных линий непосредственно на инструментальный усилитель, то за счет переходных процессов в потенциальных линиях инструментальный усилитель будет входить в режим глубокого насыщения. Выход из режима насыщения (в зависимости от типа усилителя) может составлять десятки микросекунд, что является причиной снижения быстродействия устройства. Программируемый коммутатор потенциальных линий подключает потенциальные линии только после окончания переходных процессов, обеспечивая тем самым линейный режим работы инструментального усилителя и высокое быстродействие.
Двухполярное питание измерительной схемы позволяет исключить синфазную составляющую в сигнале, "понизить температурный разогрев, тем самым уменьшить погрешность измерения. Кроме того, предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку может работать при включении датчиков по схемам «1/4 мост», «мост».
На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал. На фиг.2 показаны временные диаграммы, поясняющие работу устройства. На фиг.3 показана схема программируемого делителя (8). На фиг.4 приведена схема блока четырех двухпозиционных ключей (19). На фиг.5 показана схема программируемого модулятора напряжения (7). На фиг.6 изображена схема программируемого коммутатора потенциальных линий (9). На фиг.7 приведены временные диаграммы работы программируемого коммутатора потенциальных линий. На фиг.8 показан переходный процесс на одиночном тензодатчике.
Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал (фиг.1) содержит:
1 - резистивные датчики;
2 - токовые линии;
3 - потенциальные линии;
4 - источник тока питания датчиков;
5 - операционный усилитель;
6 - общая шина;
7 - программируемый модулятор напряжения;
8 - программируемый делитель;
9 - программируемый коммутатор потенциальных линий;
10 - устройство управления;
11 - инструментальный усилитель;
12 - первый двухпозиционный ключ;
13 - усилитель;
14 - аналого-цифровой преобразователь;
15 - регистратор;
16 - источник опорного напряжения;
17 - номинальный резистор;
18 - второй двухпозиционный ключ;
19 - блок, состоящий из четырех двухпозиционных ключей.
Практическая реализация предлагаемой схемы выполняется по известным схемам с использованием следующих компонентов.
1. Схема программируемого делителя приведена в книге (Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988, с.233, рис.9.3).
2. Информация об источнике опорного напряжения REF 198 и инструментальном усилителе типа INA 114BU находится на официальных сайтах фирм Analog Devices и Burr-Brown (www.moto.com: фирмы AL-TERA - www.altera.com): фирмы Analog Devices - www.ad.com).
3. Устройство управления выполнено на программируемых логических интегральных схемах ПЛИС EPF10K10TC.
4. Аналого-цифровой преобразователь выполнен на микросхеме AD9220.
5. В состав модулятора напряжения входит инструментальный усилитель INA 114 BU, включенный по схеме инвертора, и двухпозиционный ключ ADG 419.
Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал, содержащий резистивные датчики 1, токовые 2 и потенциальные 3 линии, источник тока питания датчиков 4, операционный усилитель 5, общую шину 6. Кроме того, в преобразователе модулятор напряжения 7, делитель напряжения 8 и коммутатор потенциальных линий 9 являются программируемыми. Потенциальными линиями 3 вход программируемого коммутатора потенциальных линий 9 подключен к резистивному датчику 1 (мосту или одиночному датчику), управляющий вход программируемого коммутатора потенциальных линий 9 подключен к первому входу устройства управления 10, а его выход - к входу инструментального усилителя 11, опорный вход которого соединен с выходным контактом первого двухпозиционного переключателя 12, один из входов которого соединен с общей шиной 6, а второй вход - с выходом программируемого делителя 8, а управляющий контакт первого двухпозиционного переключателя 12 соединен с вторым входом устройства управления 10, выход инструментального усилителя 11 соединен с входом усилителя 13, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 14, а его выход - с входом регистратора 15, а источник тока 4, состоящий из источника опорного напряжения 16, выход которого соединен с входом программируемого модулятора напряжения 7 и неинвертирующим входом операционного усилителя 5, инвертирующий вход которого соединен с номинальным резистором 17 и последовательно соединенными выходным контактом второго двухпозиционного переключателя 18 и первым входом блока двухпозиционных переключателей 19, второй конец номинального резистора 17 соединен с общей шиной 6, а выход операционного усилителя 5 соединен с входом второго двухпозиционного переключателя 18, второй вход второго двухпозиционного переключателя 18 соединен с вторым входом блока двухпозиционных переключателей 19, а управляющий вход второго двухпозиционного переключателя 18 соединен с третьим входом устройства управления 10, управляющий вход блока двухпозиционных переключателей 19 соединен с четвертым входом устройства управления 10, а первый и второй выходы блока двухпозиционных переключателей 19 соединены с токовыми линиями 2, вход программируемого делителя 8 соединен с выходом программируемого модулятора напряжения 7, управляющий вход которого соединен с пятым входом устройства управления 10, а управляющий вход программируемого делителя 8 соединен с шестым входом устройства управления 10.
Устройство работает следующим образом.
На фиг.1 показана функциональная схема преобразователя изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал. На фиг.2 показаны временные диаграммы работы преобразователя. Процесс измерения значения информативного параметра датчика (сопротивления одиночного резистивого датчика, напряжения разбаланса тензомоста) подразделяется на три момента времени. Первый момент времени соответствует операции «измерение+». Второй момент времени соответствует операции «измерение-», а третий момент времени - операции «измерение 0». Источник опорного напряжения 16 формирует на выходе прецизионное опорное напряжение величиной 4,096 В. Опорное напряжение поступает на вход быстродействующего прецизионного операционного усилителя 5 и на вход программируемого модулятора напряжения 7. Принцип работы источника тока основан на отслеживании постоянного значения напряжения на высокоточном эталонном резисторе 17 (Rном).
Измерение начинается с операции «измерение+». При этом блок 19, состоящий из четырех двухпозиционных ключей, переключается в режим посылки тока в линию. Причем обеспечивается направление тока от токовой линии тл1 к линии тл2. При протекании через датчик (одиночный резистор сопротивления или мост) на потенциальных линиях пл1 и пл2 возникает разность потенциалов, пропорциональная значению сопротивления одиночного резистивного датчика или значению напряжения разбаланса моста. Программируемый модулятор напряжения 7 в момент времени «измерение+» выдает на вход программируемого делителя 8 положительное значение опорного напряжения, а на его выходе выставляется значение напряжения, соответствующее падению напряжения на датчике с номинальным сопротивлением при протекании через него тока 20 мА. Так, например, для измерения сопротивления одиночного резистивного датчика номиналом 100 Ом на выходе программируемого делителя 8 по сигналу с устройства управления 10 выставляется значение напряжения, равное -2,048 В. Расчет напряжения на выходе программируемого делителя 8 осуществляется по формуле:
где n - код номинала одиночного резистивного датчика, который рассчитывается как
Схема программируемого делителя 8 приведена в книге (Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1988. - 304 с., на с.233, рис.9.3). На фиг.3 приведена схема программируемого делителя 8 (фиг.1). Программируемый делитель 8 построен на восьмиразрядном цифроаналоговом преобразователе. В данном цифро-аналоговом преобразователе используется резисторная сетка R-2R. Питание сетки осуществляется с выхода программируемого модулятора. При этом вырабатываются двоично взвешенные токи. С выхода цифроаналогового преобразователя получаем два тока I1, I2. Ток I1 изменяется пропорционально управляющему коду N, поступающему на цифровой вход цифроаналогового преобразователя. Ток I2 является дополняющим и определяется как I2=I0-I1.
Ток (где R0 - общее сопротивление матрицы). Ток I1 пропорционален поступающему коду N. Выходное напряжение цифроаналогового преобразователя снимается с выхода дополнительного усилителя А1(фиг.3) и находится как
Uвых=-Uвх·n/Nмакс,
где Nmax=255 - восьмиразрядный код цифроаналогового преобразователя.
На фиг.4 приведена схема блока, состоящего из четырех двухпозиционных ключей (обозначен цифрой 19 на фиг.1). Сигнал с выхода источника опорного напряжения 16 поступает на положительный вход операционного усилителя 5. В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение+», с устройства управления 10 поступает управляющий сигнал на второй двухпозиционный ключ 18 и переводит его в положение 1. Одновременно с устройства управления 10 поступает сигнал на управляющие входы ключей 20 и 23 блока 19, состоящего из четырех двухпозиционных ключей, который переводит их в замкнутое состояние. В результате этого на резистивном датчике 1 появляется положительная полуволна питающего тока. В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение-», с устройства управления 10 поступает управляющий сигнал на второй двухпозиционный ключ 18, который оставляет его в положении 1. Одновременно с устройства управления 10 поступает сигнал на управляющие входы ключей 21, 22 блока 19, который переводит их в замкнутое положение. В результате этого на резистивном датчике 1 появляется отрицательная полуволна питающего тока. В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение 0», с устройства управления 10 поступает управляющий сигнал на второй двухпозиционный ключ 18, который переводит его в положение 2. Одновременно с устройства управления 10 поступает сигнал на управляющие входы ключей 20, 21, 22, 23 блока 19, который переводит их в разомкнутое положение. В результате этого в момент времени «измерение 0» резистивный датчик отключен от питающей его цепи.
На фиг.5 показана схема программируемого модулятора напряжения (на фиг.1 обозначен цифрой 7), в состав которого входит инструментальный операционный усилитель (INA114BU), включенный по схеме инвертора, и двухпозиционный ключ (ADG419). В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение+», по сигналу с устройства управления 10 программируемый модулятор напряжения 7 подключает выход источника опорного напряжения 16 на вход программируемого делителя 8. В момент времени, соответствующий выполнению операции «измерение-», по сигналу с устройства управления 10 программируемый модулятор напряжения 7 подключает выход своего инструментального усилителя (фиг.5) на вход программируемого делителя 8.
На фиг.6 показана функциональная схема программируемого коммутатора потенциальных линий, а на фиг.7 - временные диаграммы, поясняющие его работу. По сигналу с устройства управления 10 потенциальные линии пл1, пл2 подключаются к входам инструментального усилителя 11 после затухания переходных процессов в линии. На временной диаграмме (фиг.7) показаны моменты времени, соответствующие подключению потенциальных линий пл1, пл2 к инструментальному усилителю 11. В реальном устройстве подключение потенциальных линий осуществляется между 10 и 12,5 мкс в момент времени «измерение+» и между 22,5 и 25 мкс в момент времени «измерение-».
Напряжение с выхода программируемого делителя 8 подается на первый двухпозиционный ключ 12, который по сигналу с устройства управления 10 подключает выход программируемого делителя 8 на вход инструментального усилителя 11. Для случая измерения напряжения разбаланса тензомоста первый двухпозиционный ключ 12 подключает опорный вход инструментального усилителя 11 к общей шине 6. Программируемый коммутатор потенциальных линий 9 при работе в режиме «измерение+» подключает потенциальную линию пл1 к положительному входу инструментального усилителя 11, а потенциальную линию пл2 - к отрицательному входу. В результате на выходе инструментального усилителя 11 формируется напряжение Uвых=Uпл1-Uпл2+Uonop, (где Uопор - опорное напряжение инструментального усилителя 11. На временной диаграмме (фиг.2) поясняется работа преобразователя изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал. Напряжения Uпл1, Uпл2 - это напряжения на потенциальных линиях. Таким образом, на выходе инструментального усилителя 11 будет напряжение, пропорциональное отклонению сопротивления резистивного датчика от номинального значения (для одиночного резистивного датчика и для случая тензомоста). Напряжение с выхода инструментального усилителя 11 подается на вход усилителя 13, где усиливается и подается на вход быстродействующего аналого-цифрового преобразователя 14 для преобразования в цифровой эквивалент, а затем цифровой код поступает на регистратор 15. Работа преобразователя в режиме «измерение-» аналогична работе в режиме «измерение+», однако направление тока при этом меняется от токовой линии тл2 к токовой линии тл1. При этом на выходе программируемого делителя 8 будет отрицательное значение напряжения, а программируемый коммутатор потенциальных линий 9 для случая одиночного резистивного датчика и моста подключает потенциальную линию пл1 к положительному входу инструментального усилителя 11, а потенциальную линию пл2 - к его отрицательному входу.
При работе в момент времени «измерение 0» ток питания датчиков равен нулю и выходное напряжение инструментального усилителя 11 равно нулю. В этот момент времени второй двухпозиционных ключ 18 находится в положении замыкания выхода операционного усилителя 5 на резистор 17 Rном. При этом ток в токовых линиях тл1 и тл2 отсутствует. При этом все ключи блока 19, состоящего из четырех двухпозиционных ключей, разомкнуты. Выход программируемого модулятора напряжения 7 подается на вход программируемого делителя 8, который управляется сигналом с выхода 6 устройства управления 10. При работе в режиме «измерение 0» первый двухпозиционный ключ 12 по сигналу со второго выхода устройства управления 10 подключает опорный вход инструментального усилителя 11 к общей шине 6. При этом на выходе инструментального усилителя 11 напряжение равно нулю, если не учитывать смещение самого инструментального усилителя. В результате измеренное значение информативного параметра резистивного датчика 1 вычисляется как полуразность значений измерений в моменты времени «измерение+» и «измерение-». Такой способ позволяет уменьшить влияние дрейфа операционных усилителей и обеспечивает подавление низкочастотных помех. На этом однократное измерение заканчивается и начинается следующее измерение.
Известно, что в мостовых цепях с импульсным питанием удается получить высокую чувствительность, которая прямо пропорциональна амплитуде питающего тока. Повышение амплитуды питающего сигнала приводит к возрастанию мощности, выделяющейся на резистивных датчиках, разогреванию и возникновению температурной погрешности. В импульсном режиме разогрев производится средней мощностью, которая даже при большой амплитуде питающего сигнала невелика, особенно при значительной скважности питающих импульсов. Таким образом, использование биполярных импульсов позволяет существенно уменьшить разогрев резистивных датчиков и понизить температурную погрешность. Это особенно важно в случае использования малогабаритных резистивных датчиков или при измерениях в точке на малой площади (Передельский Г.И. Мостовые цепи с импульсным питанием - М.: Энергоатомиздат, 1988, 191 с.).
При импульсном питании сигнал с выхода резистивных датчиков также импульсный. Для подавления низкочастотной помехи используется питание мостовой цепи парными биполярными импульсами и схема вычитания. Поскольку сигнал неравновесия моста биполярный, а помеха в течение длительности биполярного сигнала является однополярной и мало изменяется по значению, то она исключается. При питании мостовой цепи прямоугольными импульсами коммутация при многоканальных измерениях осуществляется проще. За начальной экспоненциальной частью импульсного сигнала следует плоский горизонтальный участок, определяющий равновесие моста. Влияние нежелательных паразитных параметров становится пренебрежимо малым через промежуток времени, соответствующий пяти и более постоянным времени цепи.
Информативная часть импульсного измерительного сигнала расположена в его плоской вершине в установившемся режиме после окончания переходных процессов. Поэтому быстродействие преобразователя ограничено сверху длительностью переходного процесса, определяемого паразитными реактивностями первичного преобразователя (тензодатчика) и соединительного кабеля. При использовании в качестве линии связи провода БПВЛ с диаметром жилы 0,35 мм2 получим следующие характеристики линии связи: сопротивление линии RЛ=0,2 Ом/м, емкость СЛ=125 пФ/м, индуктивность LЛ=0,6 мГн/м. Длительность питающего импульса выбирается из условия
Tи>τmax,
где τmax - максимальная постоянная времени входной цепи измерительного преобразователя.
На фиг.8 показан рассчитанный переходный процесс на одиночном тензодатчике при длинах линии связи 10, 25 и 50 м. Управление ключами выполнено на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) Altera FLEX EPF10K10TC144 с соблюдением временных интервалов, а именно: по 12,5 мкс на положительный и отрицательный измерительный импульс и 25 мкс на паузу между измерениями. Таким образом, на один отсчет получаем Δτ=50 мкс, то есть максимальная частота измеряемого сигнала составит
Оцифровка сигнала начинается в конце импульса питания после того, как закончится переходный процесс. При питании «импульсом+» измерение начинается через 10 мкс от переднего фронта импульса, когда закончится переходный процесс. При питании «импульсом-» - через 22,5 мкс после начала сигнала. Таким образом, даже при использовании 50-метровой линии связи переходный процесс на момент измерения практически заканчивается.
Claims (1)
- Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал, содержащий резистивные датчики, токовые и потенциальные линии, источник тока питания датчиков, операционный усилитель, общую шину, отличающийся тем, что модулятор напряжения, делитель напряжения и коммутатор потенциальных линий являются программируемыми, потенциальными линиями, вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к резистивному датчику (мосту или одиночному датчику), управляющий вход программируемого коммутатора потенциальных линий подключен к первому входу устройства управления, а его выход - к входу инструментального усилителя, опорный вход которого соединен с выходным контактом первого двухпозиционного переключателя, один вход которого соединен с общей шиной, а второй вход с выходом программируемого делителя, а управляющий контакт первого двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом устройства управления, а выход инструментального усилителя соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, его выход - с входом регистратора, источник тока, состоящий из источника опорного напряжения, выход которого соединен с входом программируемого модулятора напряжения и неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с номинальным резистором и последовательно соединенными выходным контактом второго двухпозиционного переключателя и первым входом блока двухпозиционных переключателей, второй конец номинального резистора соединен с общей шиной, а выход операционного усилителя соединен с входом второго двухпозиционного переключателя, второй вход второго двухпозиционного переключателя соединен с вторым входом блока двухпозиционных переключателей, а управляющий вход второго двухпозиционного переключателя соединен с третьим входом устройства управления, управляющий вход блока двухпозиционных переключателей соединен с четвертым входом устройства управления, а первый и второй выходы блока двухпозиционных переключателей соединены с токовыми линиями, вход программируемого делителя соединен с выходом программируемого модулятора напряжения, управляющий вход которого соединен с пятым входом устройства управления, а управляющий вход программируемого делителя соединен с шестым входом устройства управления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005100129/28A RU2292051C2 (ru) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005100129/28A RU2292051C2 (ru) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005100129A RU2005100129A (ru) | 2006-06-20 |
RU2292051C2 true RU2292051C2 (ru) | 2007-01-20 |
Family
ID=36713708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005100129/28A RU2292051C2 (ru) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2292051C2 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499237C2 (ru) * | 2010-07-26 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал |
RU2536329C1 (ru) * | 2013-06-07 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Устройство для измерения динамических деформаций |
RU2619828C1 (ru) * | 2015-12-24 | 2017-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал |
RU186107U1 (ru) * | 2018-10-24 | 2019-01-09 | Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" (ЗАО "ЭМИС") | Преобразователь сигнала сенсора в датчике давления |
RU2699303C1 (ru) * | 2018-11-12 | 2019-09-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Преобразователь напряжения разбаланса мостовой схемы в частоту или скважность |
RU2796609C1 (ru) * | 2022-11-23 | 2023-05-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Измерительный преобразователь одиночных резисторов |
-
2005
- 2005-01-11 RU RU2005100129/28A patent/RU2292051C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499237C2 (ru) * | 2010-07-26 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал |
RU2536329C1 (ru) * | 2013-06-07 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Устройство для измерения динамических деформаций |
RU2619828C1 (ru) * | 2015-12-24 | 2017-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Быстродействующий преобразователь изменения сопротивления датчиков в электрический сигнал |
RU186107U1 (ru) * | 2018-10-24 | 2019-01-09 | Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" (ЗАО "ЭМИС") | Преобразователь сигнала сенсора в датчике давления |
RU2699303C1 (ru) * | 2018-11-12 | 2019-09-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Преобразователь напряжения разбаланса мостовой схемы в частоту или скважность |
RU2796609C1 (ru) * | 2022-11-23 | 2023-05-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Измерительный преобразователь одиночных резисторов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005100129A (ru) | 2006-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2292051C2 (ru) | Преобразователь изменения сопротивления резистивных датчиков в электрический сигнал | |
CN101828100B (zh) | 流量计中的温度测量电路 | |
CN202582775U (zh) | 一种温度测量电路 | |
RU2677786C1 (ru) | Измеритель температуры и способ ее измерения | |
JP4511771B2 (ja) | 電圧印加電流測定装置及び半導体試験装置 | |
US20050184221A1 (en) | Optical power meter | |
Jain et al. | Self-balancing digitizer for resistive half-bridge | |
CN220207745U (zh) | 一种高精度全自动电阻测量电路 | |
CN212540524U (zh) | 一种电流测量电路及应用该电路的设备 | |
SU900132A1 (ru) | Тензометрический преобразователь | |
CN211954363U (zh) | 一种应变式压力传感器的称重*** | |
SU1594433A1 (ru) | Многоканальный измеритель | |
SU1275230A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры | |
RU2469283C1 (ru) | Многоканальное измерительное устройство аэродинамических внутримодельных весов | |
RU2176090C1 (ru) | Устройство для измерения электрического сопротивления | |
SU606114A1 (ru) | Многоканальное устройство дл измерени температуры | |
RU2071065C1 (ru) | Преобразователь механических величин в электрический сигнал | |
SU951698A1 (ru) | Многоканальный преобразователь дл измерени температуры | |
SU978055A1 (ru) | Преобразователь ток-напр жение | |
SU1634779A1 (ru) | Устройство дл измерени геофизических параметров в скважине | |
SU437978A1 (ru) | Омметр | |
JPH11108774A (ja) | 電圧・抵抗発生測定装置 | |
RU2247398C1 (ru) | Измеритель параметров двухполюсников | |
SU1112286A2 (ru) | Цифровой измерительный прибор | |
SU855534A1 (ru) | Устройство дл измерени сопротивлени посто нному току |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090112 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20101227 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150112 |