Раздел: Документация
0 ... 37 38 39 40 41 42 43 ... 82 второго порядка малости, содержащие произведения сопротивлений проводов линии (предполагаем, что сопротивления проводов много меньше сопротивлений входящих в ПСН резисторов). В итоге получим t/вых V tf2 / V Ri + Rt Rx Ri + R U0 RiR3 (l , r2 гг + г3 j r„ \ / g i JV i rx + r2 Ri R3 Ri I \ R Ri R4 I (5-9) Соотношение (5-9) свидетельствует о том, что наличие гзО приводит к снижению чувствительности ПСН. Чтобы снизить вносимую этим погрешность, нужно увеличивать сопротивления резисторов R3 и R4. Погрешность, вносимая сопротивлением г2, также отрицательна и уменьшается с ростом сопротивлений Ri и R2. Что касается погрешности от ль то она рациональным выбором сопротивлений Ri — R4 может быть сведена к нулю, но только при одном определенном значении Rx. Если принять, что л1 = г2 = г3 = 0, то из (5-9) получаем формулу Rxh+--) Uвы* \ Rl ) RiRt Перепишем эту формулу следующим образом: с7Вь,х Rx (1 + R.JRd U0 Ra(l + aRx/Rb) (5-11) Rh RhR . г, где а---, r—начальное значение сопротивления Rx. t<3«1Д4 Очевидно, что линейная зависимость между ивых и Rx достигается при а = 0, т. е. когда Ri/R2 = R3/Ra. Однако не всегда линейная характеристика преобразования является наилучшей. В тех случаях, когда выходное сопротивление первичного измерительного преобразователя (Rx) нелинейно зависит от измеряемой физической величины (х), целесообразно выполнять дальнейшее преобразование Rx в выходное напряжение с/вых тоже нелинейным, так чтобы обе эти нелинейности компенсировали друг друга. Известно, например, что сопротивление платинового резистора нелинейно зависит от температуры: в диапазонах 0— 100; 0—200; 0—400° С погрешность линейности составляет соответственно 0,55; 2,2; 8,5° С. Рациональным выбором коэффициента а в формуле (5-11) мы можем в случае применения ПСН по схеме рис. 5-10,6 получить требуемый знак и размер погрешности линейности. В частности, для упомянутых трех темпера- турных диапазонов работы платинового термометра оптимальные значения а равны соответственно—3,63-10~2; —3,71 • Ю-2 и —3,88-Ю-2 [60]. При этом суммарная погрешность линейности преобразования температуры в с7ЕыХ снижается соответственно до 0,001; 0,007; 0,06° С, т. е. более чем в 100 раз. В рассмотренных типах ПСН стабилизация тока через преобразуемое сопротивление и усиление падения напряжения на этом сопротивлении выполняются одним и тем же узлом. Более высокие технические характеристики могут быть получены, если  Рис 5-11 Преобразователи сопротивления в напряжение с источниками опорных токов эти функции реализуются двумя различными узлами. Примеры построенных таким путем ПСН показаны на рис. 5-11. Стабилизаторы тока (СТ) на этом рисунке показаны условно без раскрытия их схем: имеется в виду, что могут использоваться любые типы стабилизаторов, рассмотренных выше. В ПСН, схема которого показана на рис. 5-11, а, исходно стабилизатор тока гальванически не связан с ОУ (питание СТ должно производиться от отдельного источника). Вызванное выходным током стабилизатора /0 падение напряжения IQRX усиливается неинвертирующим усилителем, так что получаем UBblx = IoRx{l+R2/Ri)- Если выходное сопротивление СТ и входное сопротивление ОУ достаточно велики, то сопротивление проводов соединительной линии не влияет на функцию преобразования ПСН. Использование дифференциального усилителя позволяет снять требование гальванического разделения стабилизатора тока (рис. 5-11,6). Однако в данном случае необходимо, чтобы сопротивления резисторов R1 и R3 были существенно больше преобразуемого сопротивления Rx и сопротивления соединительной линии. При этом условии получим Выбирая резисторы так, чтобы соблюдалось равенство RiRn — = R2R3, найдем окончательно С/вых=—I0RXR2/Ri. Практически полное исключение погрешностей, обусловленных сопротивлением соединительной линии, достигается при включении ОУ, таком, как показано на рис. 5-11, е. Здесь Н-вход ОУ присоединен к земле. Поэтому потенциал И-входа за счет ООС также поддерживается равным нулю. Таким образом, вне зависимости от сопротивления провода г4 правый по схеме зажим Rx будет всегда находиться под потенциалом, равным нулю. Сопротивления проводов гь г2, г3 не сказываются на сУвых, поскольку они включены последовательно с большими сопротивлениями (выходное сопротивление стабилизатора тока и входные сопротивления ОУ и последующего усилителя). ПСН по схеме рис. 5-11, г подобен рассмотренным выше ПСН, схемы которых соответствуют рис. 5-9,6 и 5-10, а. Однако в данном случае исключено влияние соединительных проводов. Применение СТ, обеспечивающего получение двух одинаковых токов /о, позволяет сдвинуть в нужную сторону характеристику преобразования, так что в итоге UBblx = Io(R0— Rx). 5-4. Мостовые преобразователи сопротивления в напряжение Мостовые ПСН—это преобразователи неравновесия мостовой резистивной цепи в напряжение. Для построения мостового ПСН, вообще говоря, достаточно подключить к выходной диагонали мостовой цепи дифференциальный усилитель. Так часто и делают. Но в ряде случаев при построении мостового ПСН стремятся решить некоторые дополнительные задачи, такие, как исключение влияния соединительной линии и коррекция погрешности от нелинейности. Уменьшение влияния соединительной линии. Рис. 5-12 иллюстрирует методы коррекции погрешности, вызываемой сопротивлениями соединительных проводов. Если из преобразователя на место измерения вынесен только один резистор мостовой цепи, то можно применить (рис. 5-12, а) трехпроводное соединение этого резистора [11]. В этом ПСН с помощью ОУ поддерживается постоянное напряжение на резисторе R2, равное UQ. За счет этого обеспечивается постоянный ток через преобразуемое сопротивление Ri (/0 = U0/R2), и, следовательно, одновременно решается задача линеаризации: выходное напряжение ивш линейно зависит от изменения Ri. UBU-I0(Rx + r3) + I0rs #3 + #4 + Ri 0 ... 37 38 39 40 41 42 43 ... 82
|
