УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения активного сопротивления различных датчиков, например, датчиков температуры, дистанционно удаленных от регистрирующей аппаратуры и подключенных к ней посредством трехпроводной линии связи.
1
2
В качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения выбрано устройство для измерения активного сопротивления (заявка Японии №6102102, МПК5 G01K 7/20, 1994 г.). Указанное устройство содержит резистивный делитель, состоящий из последовательно соединенных масштабирующего резистора с известным значением сопротивления, и измеряемого сопротивления, входные зажимы которого подключены к вычислительному устройству, причем один вывод резистивного делителя подсоединен к источнику питания, выполненному в виде источника напряжения, а второй вывод соединен с общей шиной. Устройство измеряет потенциалы V и V на зажимах измеряемого сопротивления и по формуле
d
где V - напряжение источника питания, определяет величину измеряемого сопротивления.
1
2
Недостатком устройства, выбранного в качестве ближайшего аналога, является нелинейность выходной характеристики, что следует из формулы (1) и обусловлено способом подключения измеряемого сопротивления к вычислителю и определением потенциалов V и V. В то же время в автоматизированных системах измерения, как правило, требуется преобразовать выходной сигнал устройства, измеряющего активное сопротивление датчика какой-либо физической величины, в унифицированный выходной сигнал. Как следствие, нелинейность выходной характеристики (выходного сигнала) сужает функциональные возможности указанного устройства.
1
2
1
2
Кроме того, способ подключения измеряемого сопротивления к вычислителю и определение потенциалов V и V приводит к снижению точности измерений, поскольку на указанную точность оказывает влияние как погрешность измерения величины V, так и погрешность измерения величины V.
Еще одним недостатком указанного устройства является применение в качестве источника питания источника напряжения, что приводит к снижению помехоустойчивости устройства - обстоятельство, особенно важное при большой протяженности линии связи.
Задача, решаемая полезной моделью - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений устройства для измерения активного сопротивления.
Указанная задача решается тем, что устройство для измерения активного сопротивления, содержащее резистивный делитель, состоящий из последовательно соединенных масштабирующего резистора с известным значением сопротивления и измеряемого сопротивления, причем первый вывод резистивного делителя подсоединен к источнику питания, а второй вывод соединен с общей шиной, и вычислителя, снабжено операционным усилителем, соединенным инвертирующим входом с первым выводом резистивного делителя, неинвертирующим входом - с точкой соединения масштабирующего резистора и измеряемого сопротивления, а выходом - с входом вычислителя, при этом операционный усилитель выполнен с коэффициентом усиления по инвертирующему входу, равным единице, и с коэффициентом усиления по неинвертирующему входу, равным двум, а в качестве источника питания применен источник тока.
Полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство.
Устройство для измерения активного сопротивления включает резистивный делитель, образованный последовательно соединенными масштабирующим резистором с известным значением сопротивления 1 и измеряемым сопротивлением 2, операционный усилитель 3, вычислитель 4. Первый вывод резистивного делителя подсоединен к источнику тока 5 и к инвертирующему входу операционного усилителя 3, второй вывод резистивного делителя соединен с общей шиной, а точка соединения масштабирующего резистора 1 и измеряемого сопротивления 2 подсоединена к неинвертирующему входу операционного усилителя 3, выход которого подключен к вычислителю 4. Коэффициент усиления операционного усилителя 3 по инвертирующему входу равен единице, а по неинвертирующему входу - двум. Через 6, 7 и 8 на фиг.1 обозначены подводящие провода трехпроводной схемы, по которой измеряемое сопротивление 2 подключается к вычислителю 4.
вых
Заявляемое устройство работает следующим образом. При подсоединении резистивного делителя к источнику тока 5 по резисторам 1, 2 и подводящим проводам 6, 7 и 8 протекает ток I известной величины, и напряжение U на выходе операционного усилителя 3 с учетом того факта, что коэффициент усиления усилителя 3 по неинвертирующему входу в два раза больше коэффициента усиления по инвертирующему входу будет равно
x
0
x
где R - значение измеряемого сопротивления, R - значение сопротивления масштабирующего резистора, R - значение сопротивления каждого из подводящих проводов 6, 7 и 8. Отметим, что на практике сопротивления подводящих проводов в трехпроводной схеме в большинстве случаев, как правило, равны, и поэтому формула (2) справедлива. С выхода усилителя 3 сигнал поступает в вычислитель 4, который определяет искомое сопротивление R согласно выражению
0
В (3) R и I - известные величины.
вых
1
2
вых
Как следует из (2) и (3), выходной сигнал заявляемого устройства является линейным, что позволяет использовать его в дальнейшем в качестве унифицированного сигнала и, как следствие, расширяет функциональные возможности устройства. Кроме того, в заявляемом устройстве производится измерение только одной величины - U - вместо двух величин V и V в ближайшем аналоге. Это приводит к повышению точности измерений, поскольку на результат измерения оказывает влияние только погрешность определения U.