RU92543U1

RU92543U1 - ACTIVE RESISTANCE DEVICE

Info

Publication number: RU92543U1
Application number: RU2009142784/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Румянцев; Алексей Николаевич Яковлев; Александр Леонидович Виноградов; Алексей Вячеславович Соловьев
Original assignee: Сергей Васильевич Румянцев; Алексей Николаевич Яковлев; Александр Леонидович Виноградов; Алексей Вячеславович Соловьев
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2010-03-20

Abstract

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, отличающееся тем, что оно 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.A device for measuring active resistance, comprising a resistive divider, consisting of a scaling resistor connected in series with a known resistance value and a measured resistance, the first output of the resistive divider connected to a power source, and the second output connected to a common bus, and a computer, characterized in that it equipped with an operational amplifier connected by an inverting input to the first output of the resistive divider, a non-inverting input - with the connection point is scalable of the resistor and the measured resistance, and the output with the input of the calculator, while the operational amplifier is made with a gain at the inverting input equal to one, and with a gain at the non-inverting input equal to two, and a current source is used as a power source.

Description

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.The utility model relates to electrical engineering, namely, devices for measuring the active resistance of various sensors, for example, temperature sensors, remotely remote from the recording equipment and connected to it via a three-wire communication line.

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 V₁ и V₂ на зажимах измеряемого сопротивления и по формулеAs the closest analogue of the claimed technical solution, a device for measuring active resistance was selected (Japanese application No. 6102102, IPC5 G01K 7/20, 1994). The specified device contains a resistive divider, consisting of a series-connected scaling resistor with a known resistance value, and a measured resistance, the input terminals of which are connected to a computing device, moreover, one terminal of the resistive divider is connected to a power source made in the form of a voltage source, and the second terminal is connected to common bus. The device measures the potentials V ₁ and V ₂ at the terminals of the measured resistance and according to the formula

где V_d - напряжение источника питания, определяет величину измеряемого сопротивления.where V _d is the voltage of the power source, determines the value of the measured resistance.

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 V₁ и V₂. 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.The disadvantage of the device selected as the closest analogue is the non-linearity of the output characteristic, which follows from formula (1) and is due to the method of connecting the measured resistance to the computer and determining the potentials V ₁ and V ₂ . At the same time, in automated measurement systems, as a rule, it is required to convert the output signal of a device that measures the resistance of a sensor of any physical quantity into a unified output signal. As a result, the nonlinearity of the output characteristic (output signal) narrows the functionality of the specified device.

Кроме того, способ подключения измеряемого сопротивления к вычислителю и определение потенциалов V₁ и V₂ приводит к снижению точности измерений, поскольку на указанную точность оказывает влияние как погрешность измерения величины V₁, так и погрешность измерения величины V₂.In addition, the method of connecting the measured resistance to the calculator and determining the potentials V ₁ and V ₂ leads to a decrease in the accuracy of the measurements, since the indicated accuracy is affected by both the measurement error of the value of V ₁ and the measurement error of the value of V ₂ .

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.Another disadvantage of this device is the use of a voltage source as a power source, which leads to a decrease in the noise immunity of the device - a circumstance that is especially important when the communication line is long.

Задача, решаемая полезной моделью - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений устройства для измерения активного сопротивления.The problem solved by the utility model is to expand the functionality and increase the accuracy of measurements of the device for measuring active resistance.

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.This problem is solved in that the device for measuring the active resistance, comprising a resistive divider, consisting of a scaling resistor connected in series with a known resistance value and a measured resistance, the first output of the resistive divider connected to a power source, and the second output connected to a common bus, and a calculator equipped with an operational amplifier connected by an inverting input to the first output of the resistive divider, a non-inverting input with a connection point of scale Abirov resistor and the measured resistance, and output - with an input of the calculator, wherein the operational amplifier is configured by the inverting input of the gain equal to unity, and at the noninverting input of a gain of two, and as a power source applied current source.

Полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство.The utility model is illustrated in the drawing. Figure 1 schematically shows the inventive device.

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.The device for measuring the active resistance includes a resistive divider formed in series with a scaling resistor with a known resistance value 1 and a measured resistance 2, operational amplifier 3, calculator 4. The first output of the resistive divider is connected to a current source 5 and to the inverting input of the operational amplifier 3, the second output the resistive divider is connected to a common bus, and the connection point of the scaling resistor 1 and the measured resistance 2 is connected to a non-inverter present input of the operational amplifier 3, the output of which is connected to the calculator 4. The gain of the operational amplifier 3 and the inverting input is equal to unity, and at the noninverting input - two. Through 6, 7 and 8 in Fig. 1, the lead wires of a three-wire circuit are indicated, according to which the measured resistance 2 is connected to the calculator 4.

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_вых 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 равноThe inventive device operates as follows. When a resistive divider is connected to a current source 5, a current I of a known value flows through resistors 1, 2 and supply wires 6, 7 and 8, and the voltage U _{o is output} from the output of operational amplifier 3, taking into account the fact that the gain of amplifier 3 at a non-inverting input two times the gain of the inverting input will be equal to

где R_x - значение измеряемого сопротивления, R₀ - 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_x согласно выражениюwhere R _x is the value of the measured resistance, R ₀ is the resistance value of the scaling resistor, R is the resistance value of each of the supply wires 6, 7, and 8. Note that in practice the resistance of the supply wires in a three-wire circuit in most cases, as a rule, are equal, and therefore, formula (2) is valid. From the output of the amplifier 3, the signal enters the calculator 4, which determines the desired resistance R _x according to the expression

В (3) R₀ и I - известные величины.In (3), R ₀ and I are known quantities.

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_вых - вместо двух величин V₁ и V₂ в ближайшем аналоге. Это приводит к повышению точности измерений, поскольку на результат измерения оказывает влияние только погрешность определения U_вых.As follows from (2) and (3), the output signal of the claimed device is linear, which allows its use in the future as a unified signal and, as a result, expands the functionality of the device. In addition, in the inventive device, only one value is measured - U _o - instead of two values of V ₁ and V ₂ in the closest analogue. This leads to an increase in the measurement accuracy, since the measurement error is affected only by the error in determining U _o .

Claims

A device for measuring active resistance, comprising a resistive divider, consisting of a scaling resistor connected in series with a known resistance value and a measured resistance, the first output of the resistive divider connected to a power source, and the second output connected to a common bus, and a computer, characterized in that it equipped with an operational amplifier connected by an inverting input to the first output of the resistive divider, a non-inverting input - with the connection point is scalable of the resistor and the measured resistance, and the output with the input of the calculator, while the operational amplifier is made with a gain at the inverting input equal to one, and with a gain at the non-inverting input equal to two, and a current source is used as a power source.