45. Четырехпроводная линия связи. Функциональная схема. Примеры исполнения.

Для точных преобразователей сопротивления резистивного датчика, удаленного от измерительного преобразователя может оказаться, что трехпроводой линии связи недостаточно. Дело в том, что сопротивления линии связи имеют разброс. В этих случаях используют четырехпроводную линию связи, имеющую два токовых зажима - a, b и два потенциальных – c, d.

Тогда, согласно схеме, напряжения и будут равны:

и

Выходное напряжение в данной измерительной схеме ищется в виде разности напряжений:

_,

откуда видно, что при использовании четырехпроводной линии связи не только сопротивление линии, но и их разброс не влияет на результат преобразования. Однако следует помнить, что на зажимах 2,3 необходимо обеспечить холостой ход. Как правило, для таких схем используют измерительный усилитель (См. Рис.11.8б)

46. 4-хпроводная линия связи для мостовой схемы. Погрешность от влияния сопротивления проводов линии связи.

Если мостовая схема находится на значительном удалении от измерительного усилителя, то на результат пребразования оказывает влияние сопротивление линии связи. На рисунке показана 4-хпроводная линия связи с сопротивлениями , входящими в состав измерительной схемы.

В связи с тем, что сопротивление проводов линии связи, включенных в питающую диагональ , конечны, то на мост (сопротивления ) подается питание не , а меньшее. Измерительная диагональ находится в режиме холостого хода. Поэтому сопротивления линии связи , не влияют на результат преобразования. Пусть для примера схема представляет собой дифференциальное сопротивление ; ; . Тогда потенциалы точек a и b будут соответственно равны: ,

, где , или

.В этом выражении видно, что на результат преобразования оказывает влияние сопротивление линии связи , .

47. Шестипроводная линия связи для мостовой схемы. Компенсация влияния сопротивления проводов линии связи.

Рис.11.10. Шестипроводная линия связи для мостовой схемы

Недостатком схемы рис.11.10а является то, что выходное напряжение содержит значительный уровень синфазной составляющей (E/2).

В данной схеме ОУ₁ иОУ₂ включены как повторители напряжения. В результате того, что входное сопротивление по инвертирующему входу ОУ₁ велико, ток по не протекает, а резистор охвачен глубокой отрицательной обратной связью, в результате чего его значение не влияет на результат преобразования повторителя на ОУ₁. Таким образом в верней вершине питающей диагонали моста будет напряжение E, независящее от сопротивлений и . Аналогичная ситуация и с повторителем на основе ОУ₂. По ток не протекает, а охвачен глубокой отрицательной обратной связью. В результате к нижней вершине питающей диагонали прикладывается нулевое напряжение. Мост как и прежде находится под напряжением питания Е.

48. Шестипроводная линия связи для мостовой схемы с нулевым уровнем синфазной составляющей.

Д ля получения нулевого уровня синфазного сигнала на неинвертирующий вход повторителя на ОУ₂ достаточно подать напряжение –E, так, как это показано на рис.

49. 4-хпроводная линия связи для мостовой схемы с источником тока в питающей диагонали.

В целях экономии проводов линии связи имеется возможность запитать мостовую схему не от источника напряжения, а от источника тока. При этом сопротивления , не оказывают влияния на результат преобразования, поскольку установлены в цепи источника тока , а сопротивления проводов , не оказывают влияния, поскольку являются потенциальными. Результат преобразования при питании током, получается несколько иным.

Для мостовой схемы с одним чувствительным элементом можно получить:

.

.

Видно, что нелинейность результата преобразования уменьшена в два раза. Для мостовой схемы с двумя синфазными чувствительными элементами:

,

.

В данной схеме преобразование получилось линейным.

Для мостовых схем с дифференциальным чувствительным элементом:

.

.

Для схем на рис.10.13б имеем:

; .

Для полного моста (см. рис.10.19)

.

.

Рис.11.13. Выходные напряжения мостовых схем, запитанных от источника тока : а) – мостовая схема с одним ЧЭ; б) – мостовая схема с синфазным ЧЭ; в) – мостовая схема с дифференциальным ЧЭ, установленным в нижние плечи моста; г) – мостовая схема с дифференциальным ЧЭ, установленным в смежные плечи моста; д) – полный мост

Все мостовые схемы, запитываемые от источника тока возможно соединять с измерительным преобразователем четырехпроводной линией связи, при условии холостого хода в измерительной диагонали. Схемы с питанием током предпочтительны для преобразования абсолютного изменения сопротивления, например, для термопреобразователей сопротивления.