преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение
Классы МПК: | G01R27/00 Устройства для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или электрических характеристик, производных от них |
Автор(ы): | Якимов Е.В., Жуков В.К., Миляев Д.В. |
Патентообладатель(и): | Томский политехнический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-11-19 публикация патента:
27.05.2003 |
Использование: для создания приборов, основанных на измерении активного сопротивления. Технический результат заключается в создании преобразователя. имеющего защиту от помех переменного тока при работе с большими сопротивлениями. Преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение содержит источник опорного напряжения, операционный усилитель, измеряемый резистор, образцовый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы, а также конденсатор и фильтр низких частот, причем один вывод конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод - с выходом операционного усилителя, при этом вход фильтра низких частот подключен к выходу операционного усилителя, один вывод измеряемого резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод соединен с выходом фильтра низких частот. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение, содержащий источник опорного напряжения, операционный усилитель, измеряемый резистор, образцовый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы, отличающийся тем, что в него дополнительно введены конденсатор и фильтр низких частот, причем один вывод конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод - с выходом операционного усилителя, при этом вход фильтра низких частот подключен к выходу операционного усилителя, один вывод измеряемого резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод - с выходом фильтра низких частот.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для создания приборов, основанных на измерении активного сопротивления. Известны устройства для преобразования активного сопротивления в постоянное напряжение, основанные на пропускании через измеряемое сопротивление постоянного тока и содержащие источник опорного напряжения или тока, образцовый и измеряемый резистор и усилитель постоянного тока. [А.с. СССР 300839, кл. G 01 R 27/00, 08.12.69 г.]. Известно устройство для преобразования активного сопротивления в постоянное напряжение, выбранное в качестве прототипа, содержащее источник опорного напряжения, операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен измеряемый резистор, образцовый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы. [Измерения в электронике. Справочник. / Под ред. В.А.Кузнецова. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 196]. Недостатком указанного преобразователя сопротивления является отсутствие защиты от помех при работе с большими сопротивлениями, вследствие чего снижается точность преобразования сопротивления в напряжение. Задачей изобретения является создание преобразователя, имеющего защиту от помех переменного тока при работе с большими сопротивлениями. Это достигается тем, что в преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение, содержащий источник опорного напряжения, операционный усилитель, измеряемый резистор, образцовый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы, дополнительно введены конденсатор и фильтр низких частот. Причем один вывод конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод - с выходом операционного усилителя, при этом вход фильтра низких частот подключен к выходу операционного усилителя, один вывод измеряемого резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а второй вывод соединен с выходом фильтра низких частот. Положительный эффект достигается за счет введения конденсатора и фильтра низких частот, которые снижают уровень помех переменного тока на выходе преобразователя активного сопротивления в постоянное напряжение. На чертеже представлена функциональная схема с преобразователя активного сопротивления в постоянное напряжение. Преобразователь активного сопротивления в постоянное напряжение содержит последовательно соединенные источник опорного напряжения 1(U0), образцовый резистор 2(R0), измеряемый резистор 3(Rx), а также операционный усилитель 4, фильтр низких частот (ФНЧ) 5 и конденсатор 6(С0). Причем инвертирующий вход операционного усилителя 4 подключен к точке соединения измеряемого резистора 3(Rx) и образцового резистора 2(R0), а выход подключен ко входу фильтра низких частот 5, выход фильтра низких частот 5 соединен со вторым выводом измеряемого резистора 3(Rx), конденсатор 6(С0) одним выводом подключен к выходу операционного усилителя, а другим - к инвертирующему входу. В качестве источника опорного напряжения 1 может служить стабилизатор напряжения на основе стабилитрона и балластного резистора. Операционный усилитель 4 может быть выполнен в виде интегральной микросхемы операционного усилителя, например КР544УД1А. Фильтр низких частот 5 можно реализовать в виде двух последовательно соединенных инерционных звеньев первого порядка [Гутников B. C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Изд. 2-е -Л.: Энергоатомиздат, 1988, с. 93]. Устройство работает следующим образом. Источник опорного напряжения 1(U0) и образцовый резистор 2(R0) образуют искусственный генератор тока. Нагрузкой генератора тока служит измеряемый резистор 3(Rx), падение напряжения на котором в установившемся режиме равно
где Ux - выходное напряжение преобразователя сопротивления в напряжение;
Rx - сопротивление измеряемого резистора 3;
R0 - сопротивление образцового резистора 2;
U0 - напряжение источника опорного напряжения 1. Воздействие внешней помехи при работе с большими сопротивлениями можно представить в виде генератора переменного тока помехи J, подключенного к инвертирующему входу операционного усилителя 4 и общему проводу схемы. Передаточная функция преобразователя сопротивления в напряжение для тока помехи Нj(р) при реализации ФНЧ 5 в виде двух последовательно соединенных инерционных звеньев с коэффициентами усиления K1, К2 и постоянными времени T1, Т2 и в предположении идеальности операционного усилителя 4 будет выглядеть следующим образом:

где Hj(p) - коэффициент передачи преобразователя активного сопротивления в постоянное напряжение для тока помехи J;
K1 - коэффициент передачи по постоянному току первого звена фильтра низких частот 5;
К2 - коэффициент передачи по постоянному току второго звена фильтра низких частот 5;
T1 - постоянная времени первого звена фильтра низких частот 5;
Т2 - постоянная времени второго звена фильтра низких частот 5;
С0 - емкость конденсатора 6;
р - оператор Лапласа. Заменяя оператор Лапласа р на j







Класс G01R27/00 Устройства для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или электрических характеристик, производных от них