RU2205413C1 - Converter of resistance to d c voltage - Google Patents
Converter of resistance to d c voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205413C1 RU2205413C1 RU2001131273/09A RU2001131273A RU2205413C1 RU 2205413 C1 RU2205413 C1 RU 2205413C1 RU 2001131273/09 A RU2001131273/09 A RU 2001131273/09A RU 2001131273 A RU2001131273 A RU 2001131273A RU 2205413 C1 RU2205413 C1 RU 2205413C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- operational amplifier
- output
- low
- inverting input
- converter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для создания приборов, основанных на измерении активного сопротивления. The invention relates to electrical engineering and can be used to create devices based on the measurement of active resistance.
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.]. Known devices for converting active resistance into direct voltage, based on transmission of a direct current through a measured resistance and containing a source of reference voltage or current, an exemplary and measured resistor, and a direct current amplifier. [A.S. USSR 300839, class G 01 R 27/00, 12/08/69].
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]. A device for converting active resistance into direct voltage, selected as a prototype, containing a reference voltage source, an operational amplifier, the feedback circuit of which includes a measured resistor, a reference resistor connected to a reference voltage source and to an inverting input of an operational amplifier, non-inverting input an operational amplifier is connected to a common circuit wire. [Measurements in electronics. Directory. / Ed. V.A. Kuznetsova. - M .: Energoatomizdat, 1987, p. 196].
Недостатком указанного преобразователя сопротивления является отсутствие защиты от помех при работе с большими сопротивлениями, вследствие чего снижается точность преобразования сопротивления в напряжение. The disadvantage of this resistance converter is the lack of protection against interference when working with large resistances, which reduces the accuracy of the conversion of resistance to voltage.
Задачей изобретения является создание преобразователя, имеющего защиту от помех переменного тока при работе с большими сопротивлениями. The objective of the invention is to provide a converter having protection against AC interference when working with high resistances.
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. This is achieved by the fact that the active resistance into a DC / DC converter contains a reference voltage source, an operational amplifier, a measured resistor, a reference resistor connected to a reference voltage source and to an inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of the operational amplifier being connected to a common circuit wire, additionally introduced a capacitor and a low-pass filter. Moreover, one output of the capacitor is connected to the inverting input of the operational amplifier, and the second output is connected to the output of the operational amplifier, while the input of the low-pass filter is connected to the output of the operational amplifier, one output of the measured resistor is connected to the inverting input of the operational amplifier, and the second output is connected to the output of the filter low frequencies.
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. A positive effect is achieved by introducing a capacitor and a low-pass filter, which reduce the level of AC noise at the output of the active resistance converter to DC voltage.
На чертеже представлена функциональная схема с преобразователя активного сопротивления в постоянное напряжение. The drawing shows a functional diagram with a converter of active resistance to DC voltage.
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.The resistance-to-DC converter contains a reference voltage source 1 (U 0 ), a reference resistor 2 (R 0 ), a measured resistor 3 (R x ), as well as an operational amplifier 4, a low-pass filter (LPF) 5, and a capacitor 6 (C 0 ). Moreover, the inverting input of the operational amplifier 4 is connected to the connection point of the measured resistor 3 (R x ) and the reference resistor 2 (R 0 ), and the output is connected to the input of the low-pass filter 5, the output of the low-pass filter 5 is connected to the second output of the measured resistor 3 (R x ), the capacitor 6 (C 0 ) is connected to the output of the operational amplifier by one output, and by the other to the inverting input.
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]. As a source of reference voltage 1, a voltage stabilizer based on a zener diode and a ballast resistor can serve. The operational amplifier 4 can be made in the form of an integrated circuit of an operational amplifier, for example, KR544UD1A. The low-pass filter 5 can be implemented in the form of two series-connected inertial links of the first order [B. Gutnikov. Integrated electronics in measuring devices. Ed. 2-L .: Energoatomizdat, 1988, p. 93].
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
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.The reference voltage source 1 (U 0 ) and the reference resistor 2 (R 0 ) form an artificial current generator. The load of the current generator is the measured resistor 3 (R x ), the voltage drop on which in steady state is
where U x is the output voltage of the resistance to voltage converter;
R x is the resistance of the measured resistor 3;
R 0 is the resistance of the model resistor 2;
U 0 is the voltage of the reference voltage source 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. The impact of external noise when working with high resistances can be represented as an alternating current generator J, connected to the inverting input of the operational amplifier 4 and the common circuit wire.
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.The transfer function of the resistance-to-voltage converter for the interference current H j (p) when implementing the low-pass filter 5 in the form of two inertial links in series with gain factors K 1 , K 2 and time constants T 1 , T 2 and, assuming the operational amplifier 4 is ideal, will look in the following way:
where H j (p) is the coefficient of transfer of the Converter of active resistance to DC voltage for the interference current J;
K 1 - direct current transmission coefficient of the first link of the low-pass filter 5;
K 2 - direct current transmission coefficient of the second link of the low-pass filter 5;
T 1 - the time constant of the first link of the low-pass filter 5;
T 2 - the time constant of the second link of the low-pass filter 5;
With 0 is the capacitance of the capacitor 6;
p is the Laplace operator.
Заменяя оператор Лапласа р на j•ω, получаем амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) преобразователя |HJ(j•ω)| для тока помехи J.Replacing the Laplace operator p with j • ω, we obtain the amplitude-frequency response (AFC) of the converter | H J (j • ω) | for interference current J.
При создании преобразователя сопротивления необходимо задать диапазон преобразуемых сопротивлений Rx, опорное напряжение U0, образцовое сопротивление R0. Далее выбираются величины коэффициентов передачи по постоянному току К1, К2 инерционных звеньев ФНЧ 5, причем коэффициент передачи второго звена выбирается таким, чтобы обеспечить заданное выходное напряжение преобразователя. Например, требуется получить на выходе преобразователя напряжение до 100 В, тогда коэффициент передачи К2 должен быть не менее 10 при максимальном напряжении 10 В на выходе первого звена ФНЧ 5. Экспериментально было установлено, что коэффициент передачи K1 лучше выбирать примерно равным 1. Емкость конденсатора С0 выбирается такой, чтобы обеспечить заданное значение коэффициента передачи преобразователя для тока помехи. Постоянные времени T1, Т2 задают степень ослабления помех переменного тока в ФНЧ 5, но завышать их свыше 1 с не требуется, поскольку может излишне возрасти время переходного процесса.When creating a resistance converter, you must specify the range of converted resistances R x , the reference voltage U 0 , the reference resistance R 0 . Next, the values of the DC transmission coefficients K 1 , K 2 of the inertial links of the low-pass filter 5 are selected, and the transmission coefficient of the second link is selected so as to provide a given output voltage of the converter. For example, it is required to obtain a voltage of up to 100 V at the output of the converter, then the transmission coefficient K 2 must be at least 10 with a maximum voltage of 10 V at the output of the first low-pass filter 5. It has been experimentally established that the transmission coefficient K 1 is better to choose approximately equal to 1. Capacity the capacitor C 0 is selected so as to provide a given value of the transfer coefficient of the Converter for the interference current. The time constants T 1 , T 2 determine the degree of attenuation of AC noise in the low-pass filter 5, but it is not necessary to overestimate them for more than 1 s, since the time of the transient can be unnecessarily increased.
Экспериментально был реализован преобразователь сопротивления, имеющий следующие параметры: R0=100 ГOм, Rx=100 ГОм, U0=100 В, k1=1, К2=700, Т1=0.13 с, T2= 1.59•10-4 c, С0=470 пФ, частота среза АЧХ |HJ(j•ω)| преобразователя для тока помехи равна 2.4 Гц.An resistance converter was experimentally implemented, having the following parameters: R 0 = 100 GΩ, R x = 100 GΩ, U 0 = 100 V, k 1 = 1, K 2 = 700, T 1 = 0.13 s, T 2 = 1.59 • 10 -4 s, С 0 = 470 pF, cut-off frequency response of the frequency response | H J (j • ω) | Converter for interference current is 2.4 Hz.
При частоте помехи 50 Гц АЧХ преобразователя для тока помехи J спадает на 58 дБ по сравнению со значением АЧХ на нулевой частоте. At an interference frequency of 50 Hz, the frequency response of the converter for the interference current J drops by 58 dB compared to the frequency response at zero frequency.
Таким образом, в преобразователе активного сопротивления в постоянное напряжение при введении дополнительно конденсатора и фильтра низких частот обеспечивается защита от помех переменного тока. Thus, in the DC / DC converter, when an additional capacitor and low-pass filter are introduced, protection against AC interference is ensured.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131273/09A RU2205413C1 (en) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Converter of resistance to d c voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131273/09A RU2205413C1 (en) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Converter of resistance to d c voltage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2205413C1 true RU2205413C1 (en) | 2003-05-27 |
Family
ID=20254376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001131273/09A RU2205413C1 (en) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | Converter of resistance to d c voltage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2205413C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612200C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-03-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Resistance transducer and thermal electromotive force in tense |
-
2001
- 2001-11-19 RU RU2001131273/09A patent/RU2205413C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Измерения в электронике. Справочник/Под ред. В.А. КУЗНЕЦОВА. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 196. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612200C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-03-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Resistance transducer and thermal electromotive force in tense |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107209211B (en) | electronic integrator for rogowski coil sensors | |
| RU2205413C1 (en) | Converter of resistance to d c voltage | |
| ATE344462T1 (en) | IMPEDANCE MEASUREMENT CIRCUIT AND CAPACITY MEASUREMENT CIRCUIT | |
| EP2551643A1 (en) | Capacitive measuring circuit insensitive to high-frequency interference | |
| EP1898526B1 (en) | Low-pass filter and voltage-current conversion circuit used in the same | |
| KR0161274B1 (en) | Ratiometric measurement circuit with improved noise rejection | |
| RU2715345C1 (en) | Piezoelectric measuring transducer | |
| US9209766B1 (en) | High temperature charge amplifier for geothermal applications | |
| RU2370882C1 (en) | Charge amplifier for piezoelectric detector (versions) | |
| RU2019025C1 (en) | Active rc filter | |
| SU1201686A1 (en) | Capacitance level meter | |
| RU2333592C2 (en) | Method of ensuring amplifier frequency distortion tolerance and device to this effect | |
| SU1739480A1 (en) | Negative inductance simulator | |
| SU1707735A1 (en) | Ac-to-dc voltage converter | |
| RU23993U1 (en) | DEVICE FOR ISSUING A CONSTANT COMPONENT | |
| SU1446664A1 (en) | Device for indicating the state of high-voltage fuse | |
| JP2653823B2 (en) | Reactor loss measurement circuit | |
| SU1166022A1 (en) | Device for measuring electric parameters of piezoelectric vibrators | |
| SU1660125A1 (en) | Tunable rc generator | |
| SU1051511A1 (en) | Periodic signal stabilizer | |
| RU1780025C (en) | Complex resistance simulator | |
| JP4801620B2 (en) | Power converter | |
| RU2220487C1 (en) | Parametric stabilizer | |
| SU1196775A1 (en) | Alternating voltage meter | |
| SU1401262A1 (en) | Diode variable-capacitance instrument transducer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031120 |