RU34255U1 - Канал для измерения сигналов с высокоимпедансных датчиков - Google Patents

Description

КАНАЛ для ИЗМЕРЕНИЯ СИГНАЛ OB С ВЫСОКОИМПЕДАНСНЫХ ДАТЧИКОВ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в каналах для измерения сигналов с высокоимпедансных датчиков.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к полезной модели является измерительный канал, содержащий высокоимпедансный датчик и усилитель с входным устройством, состоящим из источника ЭДС, токоограничивающего сопротивления и даух оптопар, каждая из которых содержит излучающий диод и хриемный элемент, три этом приемные элементы соединены гираллельно навстречу друг другу с образованием общей точки, подключенной к входу усилителя, а излучающий диод одной из оптопар, источник ЭДС и токоограничивающее сопротивление последовательно соединены между собой с образованием цепи, включенной п аллельно датчику (патент РФ N 30 007, МПК G 01 R 3/00, опубл. 2003 г.).

Недостатком известного измерительного канала является невозможность проверки работоспособности датчика в ходе процесса измерения, что отрицательно влияет на достоверность полученных результатов, а токже отсутствие возможности адаптации к датчикам различного типа, поскольку выход датчика фактически закорочен измерительной схемой.

МГЖО01КЗ/00

Задачей наотошцвй полезной модели является создание измерительного канала, позволяющего повысить достоверность получаемых данных.

Техническим результатом настоящей полезной модели является возможность самотест1фования измерительного канала посредством подачи тестового сигнала на датчик, что позволяет повысить достоверность получаемых данных, а также обеспечение тестирования соседних каналов за счет эффевста обратного преобразования. Кроме этого, техническим результатом является возможность создания внешней обратной связи путем подачи части выходного сигнала на блок уп|ивления, что позволит изменять входное сопротивление канала в штоком диапазоне (практически от нуля до бесконечности), а также возможность адапгации входного сопротивления к входному сопротивлению датчика для З величения помехозащищенности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный измерительный канал, содержащий высокоимпедансный датчик и усилитель с входным устройством, состоящим из источника ЭДС, токоограничивающего сопротивления и двух оптоп, каждая из которых содержит излучающий диод и ГЕриемный элемент, при этом приемные элементы соединены параллельно навстречу друг другу с образованием общей точки, подключенной к входу усилителя, а излучающий диод од1юй из огггопф, источник ЭДС и токоограничивающее сопротивление последовательно соединены между собой с образованием цепи, подключенной параллельно датчику.

введены блок управления и управляемый источник ЭДС, вход которого чфез гальваническую развязку подключен к блоку управления, при этом управляемый источник ЭДС и излучающий диод другой оптопары последовательно соединены между собой с образованием цепи, которая подключена параллельно датчику.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена электрическая схема измфигельного канала.

Измерительный канал содержит высокоимпедансный датчик 1, нагфимер, емкостный или пьезодатчик, кабельную линию 2, усилитель 3 с входным устройством 4, сод жащим две оптопары 5, 6, источник 7электродвижущей силы (ЭДС),

токоограничивающее сопротивление 8 и управляемый источник 9 ЭДС, и блок управления 10. Опгопг а 5 состоит из излучающего диода 11 и приемного элемента 12, а оптопара 6 - из излучающего диода 13 и приемного элемента 14. Вход управляемого источника 9 ЭДС через гальваническую развязку 15 подключен к блоку управления 10, а выходы источника 9 подключены соответственно к излучающему диоду 13 оптоп ы 6 и к токоограничивающему сопротивлению 8. Датчик 1 своими обкладками подключен к кабельной линии 2, к другим концам которой параллельно датчику 1 подключены две цепи, одна из которых образована последовательно соединенными излучающим диодом 13 оптопары б и управляемым источником 9 ЭДС, а другая цепь состоит из последовательно соединенных между собой излучающего диода 11 опгоп ы 5, источника 7 ЭДС и токоограничивающего сопротивления 8. Приемные элементы 12, 14 оптоп 5, 6

.

соединены п аллельно навсяречу друг другу, образуя общую точку, которая подключена к входу усилителя 3.

Измерительный канал работает следующим образом.

При отсутствии сигнала источник 7 ЭДС обеспечивает протекание начального постоянного тока через излучающие диоды 11, 13 двух оптопар 5, 6, величина которого задается токоограничивающим согротивлением 8. Цриемные элементы 12, 14 оптоп 5, 6 под воздействием светового излучения генерируют фото-ЭДС, величина которой гропорциональна величине тока, протекающего через соответствующие излучающие диоды 11, 13. Поскольку приемные элементы 12, 14 соединены встречно, то их фото-ЭДС вычитаются, а полученная разность усиливается усилителем 3. При. протекании начального тока последовательно через излучающие диоды 11, 13 величины фото-ЭДС приемных элементов 12, 14 будут одинаковые, и сигнал на входе усилителя 3 будет нулевой. При появлении сигнала от датчика 1 переменный ток 1роходит через излз ающий диод 13 оптопары 6. Ток сигнала через излучающий диод 11 оптопары 5 практичесжи не течет, т.к. токоограничивающее сопротивление 8 во много раз превьшшет сопротивление открытого излучающего диода 13 опгоп ы 6. В фото-ЭДС приемного элемента 14 оптопары 6 появляется переменная составляющая, цропорциональная сигналу датчика 1. На вход усилителя 3 поступает то.11ько сигнал датчика 1, т.к. постоянные составляющие фото-ЭДС оптоп 5, 6, обусловленные начальным током источника 7 ЭДС, взаимно компенсируются. Часть сигнала с выхода усилителя 3 (сигнал обратной связи)

подается в блок управления 10 источника 9 ЭДС. Ери этом управляемый источник 9 создаст ЭДС, направленную навстречу ЭДС датчика 1, но в «К раз меньшую. Если значение «К близко к 1, входное сотротивление измерительного канала будет близко к бесконечности (энергия, которую датчик 1 отдает во входное устройство 4 усилителя 3., будет почти полностью компенсироваться энергией управляемого источника 9 ЭДС). Если значение «К равно нулю (управляемый источник 9 не выдает ЭДС, т.е. выключен), то входное сопротивление измерительного канала будет близким к нулю. При значениях «К, превышающих 1 или меньших нуля, измерительный канал превратится соответственно либо в генератор, либо в триггер ПЬщцта, т.е. его работа в линейном режиме будет невозможна, а, следовательно, и невозможно будет проведение нехферывных измерений. Для тестирования датчика 1 в блок управления 10 управляемого источника 9 ЭДС подается тестирующий сигнал определенной частоты, значительно превышающий уровень входного сигнала. Если цепь датчика 1 неисправна (оборвана кабельная линия 2, разрушены обкладки датчика 1 и т.п.), то величины токов излзгчаюЕцих диодов 11,13 будут практически ртвны, поскольку ток в цепь датчика 1 не ответвляется, и весь ток заправляемого источника 9 ЭДС гфотекает только через излучающие диоды 11, 13, источник ЭДС 7 и токоогрмзичивающее сопротивление 8, а сигнал на выходе усилителя 3 будет равен нулю. Цри исправной цепи датчика 1 ток излучающего диода 13 будет гц евышать ток излучающего диода 11 на величину тока, протекающего через

кабельную линию 2 датчика 1, а на выходе усилителя 3 появится соответствующий сигнал. Величина этого сигнала исправном датчике 1 для данной частоты тестового сигнала может быть измерена при настройке измерительного канала. Прк коротком замыкании датчика 1 или кабельной линии 2 весь ток управляемого источника 9 ЭДС гровдет через излучающий диод 13, а ток излучающего диода 11 будет равен нулю. При этом сигнал на выходе усилителя 3 будет максимально возможным. Кроме того, при исправном датчике 1 проходящий через него переменный ток тестового сигнала за счет эффекта обратного хреобразования вызовет акустическое излучение датчиком 1 тестового сигнала в контролируемое помещение или оборудование. Это акустическое излучение может быть использовано для щзоверяси других датчиков, находящихся вблизи. Возможна также щюверка излучающего датчика 1 сигналом реверберации (эхо) контролируемого помещения.

Claims (1)

1. Измерительный канал, содержащий высокоимпедансный датчик и усилитель с входным устройством, состоящим из источника ЭДС, токоограничивающего сопротивления и двух оптопар, каждая из которых включает излучающий диод и приемный элемент, при этом приемные элементы соединены параллельно навстречу друг другу с образованием общей точки, подключенной к входу усилителя, а излучающий диод одной из оптопар, источник ЭДС и токоограничивающее сопротивление последовательно соединены между собой с образованием цепи, подключенной параллельно датчику, отличающийся тем, что в канал введены блок управления и управляемый источник ЭДС, вход которого через гальваническую развязку подключен к блоку управления, при этом управляемый источник ЭДС и излучающий диод другой из оптопар последовательно соединены между собой о образованием цепи, подключенной параллельно датчику.