CN204360862U - 数控变阻装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种数控变阻装置，包括第一端口A和第二端口B，以及连接在所述第一端口A与所述第二端口B之间的电压调节电路。所述电压调节电路包括：标准电阻R、补偿电压源US以及输出电压可变的数控电压源U。所述补偿电压源US是用反相跟随电路2来实现抵消所述标准电阻R两端上的电压降的；其中，标准电阻R的一端C与所述第一端口A相连，另一端D与所述补偿电压源的输出端US-相连；所述补偿电压源US的参考地线端US+与所述数控电压源U的参考地线端U+相连；所述数控电压源输出端U-与所述第二端口B相连；所述补偿电压源US的输出端US_与所述数控电压源中数模转换电路3的基准输入端连接，为所述数控电压源提供参考端电压。上述装置具有模拟输出电阻稳定、分辨力可调、模拟电阻范围宽广的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种数控变阻装置。
背景技术
随着电子技术的发展，在工业过程控制校准领域，越来越多的仪器使用数控变阻设计，以方便应用。但目前仪器上的变阻装置都普遍存在一个问题：现有变阻的装置一般均需在回路中加入一个电流(电压)源来模拟出电阻特性，当模拟零电阻附近时，数控电流(电压)源输出接近其上限值，受其内部电子器件稳定特性的影响，输出信号波动绝对值较其输出小信号时要大，从而造成模拟小阻值时稳定性较差。此外，现有变阻器在数模转换电路的输出为零时，模拟电阻输出不为零电阻，由此造成分辨力固定，不能在小阻值区间内模拟出更高分辨力。此外，现有变阻器对外激电流上高频电流噪声的抗干扰能力较弱，在用开关电源供电的现场设备配合时，读数跳变较大。现有的变阻器模拟电阻值的范围有限，不能模拟0到无穷大的电阻值。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种输出稳定、分辨力可调、模拟范围广的数控变阻装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种数控变阻装置，包括第一端口A和第二端口B，以及连接在所述第一端口A与所述第二端口B之间的电压调节电路。所述电压调节电路包括：标准电阻R、补偿电压源US以及输出电压可变的数控电压源U，所述补偿电压源US是用来抵消所述标准电阻两端上电压UR的；其中，标准电阻R的一端C与所述第一端口A相连，另一端D与所述补偿电压源的输出端US-相连；所述补偿电压源的参考地线端US+和所述数控电压源U的参考地线端U+相连；所述数控电压源U输出端U＝与所述第二端口B相连；所述补偿电压源的输出端US-与所述数控电压源电路3相连，为所述数控电压源提供参考端电压。
其中，所述补偿电压源US的输出电压跟踪所述标准电阻R两端上的电压UR，所述补偿电压源US的输出电压与所述标准电阻R两端上的电压UR值相等，但极性相反。
其中，所述数控电压源U包括：数模转换电路3、电压调理电路4和微处理器5。其中，数模转换电路3对所述补偿电压源US进行分压，其输出电压经电压调理电路4处理后输出到所述第二端口B；所述微处理器5连接所述数模转换电路3和所述电压调理电路4，并控制所述数模转换电路3的分压参数KS和所述电压调理电路4的放大系数K。
其中，所述数控电压源U的极性和所述标准电阻R上电压UR的极性一致。
其中，所述第一端口A和所述第二端口B之间的模拟输出电阻RAB＝R×KS×K。其中，RAB是所述第一端口A和所述第二端口B之间的模拟输出电阻值；KS是所述数模转换电路3的分压系数，取值范围在0到1，其有效分辨力取决于所述数模转换电路3；K是所述电压调理电路的放大系数，取值范围为0到无穷大。
其中，所述补偿电压源US由反相跟随电路组成。
其中，所述补偿电压源US和所述数控电压源U均采用高速器件。
本实用新型实施方式的数控变阻装置具有以下优点：
1、模拟输出电阻范围广，可实现0到无穷大的模拟电阻；
2、以模拟零电阻为起点，模拟输出电阻范围越小，分辨力越高，模拟精度越高，模拟电阻越稳定；
3、具有较强的抗干扰能力，在外激电流上叠加一定量高频交流噪声无明显跳码；
4、模拟电阻的响应速度快。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的数控变阻装置的原理图。
图2是本实用新型具体实施例的数控变阻装置的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分的实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型的保护范围。
请参见附图1，本实用新型的数控变阻装置包括：第一端口A和第二端口B，以及连接在所述两端口间的电压调节电路。
电压调节电路包括：标准电阻R、跟踪标准电阻R上电压的补偿电压源US以及输出电压可变的数控电压源U。所述补偿电压源US用来抵消所述标准电阻R两端上的电压UR。
数控变阻装置故通过调节数控电压源U电压调节电路中的电压值来就可以得到所需要的模拟电阻RAB值。
在一实施方式中，所述补偿电压源US由反相跟随电路组成。
上述数控变阻装置中，第一端口A和第二端口B之间的模拟电阻值为RAB：
RAB＝(UR+US+U)/I
其中US＝-UR，
所以，RAB＝U/I，可见，在某特定I时，随着数控电压源U的上升或下降，模拟电阻RAB也将随之上升或下降。
请参见图2，本实用新型的数控变阻装置包括第一端口A和第二端口B，以及连接在所述两端口间的电压调节电路。
上述电压调节电路包括：标准电阻R、跟踪标准电阻R上电压的反相跟随电路2、及数控电压源。其中，数控电压源包括：数模转换电路3、电压调理电路4和微处理器5。反相跟随电路2产生一个与标准电阻R上电压相等但极性相反的电压。
标准电阻R有C、D两端，C端和第一端口A和反相跟随电路2相连，D端与反向电压跟随电路2输出端US-及数模转换电路3相连；反向跟随电路2的接地端US+和数控电压源的地线端U+相连。
数模转换电路3输出电压给电压调理电路4，经电压调理电路4处理后传送到第二端口B。微处理器5控制数模转换电路3的分压系数KS值和电压调理电路4的放大系数K值以实现变阻的要求。
激励电流I流经标准电阻R形成电压UR，而反相跟随电路输出电压US跟踪UR，电压值相等，但极性相反，即UR+US＝0V。US同时是数模转换电路3的参考输入电压，微处理器5根据所需模拟的阻值对US进行分压，其分压系数为KS，KS范围可为0到1，分压细度由数模转换电路3的分辨力决定；数模转换电路3的输出电压为US×KS，此电压经电压调理电路4放大或分压后输出一个电压源U，此电压源的极性与UR一致，电压调理电路4的放大系数为K，即U＝-US×KS×K。K值范围可从0到无穷大。K和KS系数均可由微处理器来设定。
根据欧姆定律，RAB＝(UR+US+U)/I
因US＝-UR
故RAB＝U/I
＝-US×KS×K/I
＝UR×KS×K/I
＝I×R×KS×K/I
＝R×KS×K
因为KS的分压系数可在0到1之间，K的范围可在0到无穷大。所以根据上列公式，RAB可在0到无穷大之间变化。电阻分辨力随着K值的变化而变化，K值越小，模拟范围越小，分辨力越高，保证小阻值输出的高稳定和高精度；K值越大，模拟范围越广，分辨力越低，可实现0到无穷大阻值的模拟。
另外，本实用新型中反相跟随电路2构成的补偿电压源US和数控电压源U均为低内阻设计，故对外激电流中的高频成分有着良好的抑制作用。
在实施方式中，反相跟随电路2组成的补偿电压源US和数控电压源U都选用了高速器件，故能实现模拟电阻的快速稳定，如果配合高速脉冲采温装置，则最快可在1ms内快速稳定。
本实用新型的数控变阻装置具有以下优点：
1、模拟输出电阻范围广，可实现0到无穷大的模拟电阻；
2、以模拟零电阻为起点，模拟输出电阻范围越小，分辨力越高，模拟精度越高，模拟电阻越稳定；
3、具有较强的抗干扰能力，在外激电流上叠加一定量高频交流噪声无明显跳码；
4、模拟电阻的响应速度快。
表一给出了本实用新型数控变阻器和一种现有的常规数字式变阻器在相同条件下的测试对比数据。其中，测试条件为：激励电流I＝1mA，输出50Ω，环境温度20℃±1℃。
表一
由表一数据可以看出，本实用新型的数控变阻装置在输出稳定性上比起现有常规变阻器有着绝对的优势。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种数控变阻装置，包括第一端口A和第二端口B，以及连接在所述第一端口A与所述第二端口B之间的电压调节电路，其特征在于：
所述电压调节电路包括：标准电阻R、补偿电压源US以及输出电压可变的数控电压源U，所述补偿电压源US是用来抵消所述标准电阻两端电压UR的；
其中，标准电阻R的一端C与所述第一端口A相连，另一端D与所述补偿电压源的输出端US-相连；所述补偿电压源的参考地线端US+和所述数控电压源U的参考地线端U+相连；所述数控电压源U输出端U＝与所述第二端口B相连；
所述补偿电压源的输出端US-与所述数控电压源电路连接，为所述数控电压源提供参考端电压。
2.根据权利要求1所述的数控变阻装置，其特征在于，所述补偿电压源US的输出电压跟踪所述标准电阻R两端的电压UR，所述补偿电压源US的输出电压与所述标准电阻R两端的电压UR值相等，但极性相反。
3.根据权利要求2所述的数控变阻装置，其特征在于，所述数控电压源U包括：数模转换电路3、电压调理电路4和微处理器5，其中，数模转换电路对所述补偿电压源US进行分压，其输出电压经电压调理电路4处理后输出到所述第二端口B；所述微处理器5连接所述数模转换电路3和所述电压调理电路4，并控制所述数模转换电路3的分压参数KS和所述电压调理电路的放大系数K。
4.根据权利要求3所述的数控变阻装置，其特征在于，所述数控电压源U的极性和所述标准电阻上电压UR的极性一致。
5.根据权利要求3所述的数控变阻装置，其特征在于，所述第一端口A和所述第二端口B之间的输出电阻RAB＝R×KS×K；其中，RAB是所述第一端口A和所述第二端口B之间的模拟输出电阻值，KS是所述数模转换电路3的分压系数，取值范围在0到1，其有效分辨力取决于所述数模转换电路3；K是所述电压调理电路4的放大系数，取值范围为0到无穷大。
6.根据权利要求1所述的数控变阻装置，其特征在于，所述补偿电压源US由反相跟随电路组成。
7.根据权利要求1所述的数控变阻装置，其特征在于，所述补偿电压源US和所述数控电压源U均采用高速器件。
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| CN201520022719.5U Withdrawn - After Issue CN204360862U (zh) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | 数控变阻装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104538136A (zh) * | 2015-01-13 | 2015-04-22 | 余姚市劲仪仪表厂 | 数控变阻装置 |
| CN108254702A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-06 | 常州同惠电子股份有限公司 | 基于乘法型数模转换器的电阻模拟装置 |
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2015
- 2015-01-13 CN CN201520022719.5U patent/CN204360862U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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