Цифровой многоточечный измерительный мост

 

ЦИФРОВОЙ МНОГОТОЧЕЧНЬЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ, с од ержапрнй мостовую схему, одно плечо которой образовано клеммами для подключения измеряемых резисторов, включаемых в плечо через коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, основной и вспомогательньй цифровые блоки, каждый из которых содержит регистр, соединенный с цифровой .проводимостью, источник питания, включенный в диаго иаль питания мостовой схемы, нульорган , один вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали мостовой схемы, блок управления вход которого соединен с выходом нуль органа, а первый выход - с входом регистра вспомогательного цифрового блока, переключатель, о т л ичающийся тем, что, с цельюсокращения времени измерения, в него введены первый и второй дистанционные переключатели, каждый из которьж состоит из замыкающих контактов и соединенных последовательно включающей и отбойной обмоток, зашунтированных диодами., аноды которых подключены . к точкам соединения обмоток, а катоды - к другим выводам обмоток, ключ и дополнительньй постоянный резистор, вклкиенньй последовательно с Ь;}ним из постоянных резисторов,при этом ис , точник питания включен в диагональ питания через переключатель, вход которого соединен с: вторым выходом блока управления, цифровая проводимость вспомогательного цифрового блока включена параллельно .дополнительному постоянному резистору и последовательно с цифровой проводимостью основного цифрового блока, включенной параллельно основному постоянному резистору,третий выход блока управ-ч § ления соединен с входом регистра основного цифрового блока, другой вход нуль-органа соединен с второй верщиной измерительной диагонали мостовой схемы непосредственно, замыкающие контакты первого и второго дистанционных переключателей йключены парал лельно клеммам для подключения измеряемого резисторами цифровой прово;димости соответственно, вершина диагонали питания, соединяющая постоян sl ные ре зисторы, заземлена через ключ, 4 вход которого соединен с четвертым .выходом блока управления вторые вьгооды отбойных обмоток дистанционньрс переключателей заземлены, а одни из вторых выводов включающих обмоток соединены с второй вершиной диагонали питания мостовой схемы непосредственно , а другие - через коммутатор .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ае оо

ЗШ С 01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фр Я ;»»» ц ..

ГОСУ СТБЕНН Й номИТЕТ Ссср по,делАм изОБРетениЙ и Отнеытий (21) 3534351/18-21 (22) 07.01;83 (46) 07.07.8ф. Бюл. »».- 25 (72) A Ñ. Герасимов (53) 621.317.733(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

»» 746300, кл. G 01 R 17/10,24.05.78.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 691765, кл. С 01 R 1?/10, 31,08.77. (543 (57) ЦИФРОВОЙ ИНОГОТОЧЕЧНЫЙ ИЗМЕ"

РИТЕЛЬНЫЙ ИОСТ, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано клеммами для подключения измеряемых резисторов, включаемых в плечо через коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, основной и вспомогательный цифровые блоки, каждый из которых содержит регистр, сое-. диненный с цифровой, проводимостью, источник питания, включенный в диагональ питания мостовой схемы, нульорган, один вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагона ли мостовой схемы, блок управления вход которого соединен с выходом нуль-органа, а первый выход - с вхо- дом регистра вспомогательного цифрового блока, переключатель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью. сокращения времени измерения, в него введены первый и второй дистанционные переключатели, каждый иэ которых. состоит из замыкающих контактов и соединенных последовательно включающей и отбойной обмоток, эашунтированных диодами, аноды которых подключены к точкам соединения обмоток, а катоды — к другим выводам обмоток, ключ и дополнительнь»й постоянный резистор, включенньп» последовательно с одним из постоянных резисторов, при этом источник питания включен в диагональ питания через переключатель, вход которого соединен с вторым выходом блока управления, цифровая проводимость вспомогательного цифрового бло. ка включена параллельно дополнительному постоянному резистору и последовательно с цифровой проводимостью основного цифрового блока, включенной параллельно основному постоянно- му резистору, третий выход блока управ". 1 ления соединен с входом регистра основного цифрового блока, другой вход нуль-органа соединен с второй верши- Сю ной измерительной диагонали мостовой схемы непосредственно, замыкающие контакты первого н второго дистанционных переключателей включены парал лельно клеммам для подключения измеряемого резистора и цифровой проводимости соответственно, вершина диагонали питания, соединяющая постоянные резисторы, эаземпена через ключ, вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, вторые выводы отбойных обмоток дистанционных переключателей заземлены, а одни из вторых .выводов включающих обмоток соединены с второй вершиной диа- р„ гонали пйтания мостовой схемы непосредственно, а другие - через коммутатор.

1101747

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при дистанционном измерении параметров, представленнык в виде активных проводимостей посредством реохордов, термисторов, термо- и тензорезисторов и т.п.

Известен пифровой многоточечный измерительный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой обра-10 зовано измерительными резисторами, например тенэорезисторами, включаемыми в плечо через коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, блок цифрового уравнове- 15 шивания, содержащий регистр и цифровую проводимость, образованную разрядными резисторами и разрядными переключателями, источник питания, один полюс которого соединен. 20 с одной вершиной диагонали питания, нуль-орган, один вход которого соединен с одной вершиной измерительной диагонали непосредственно, другой вход соединен со второй вершиной 25 измерительной диагонали через переключатель, а выход соединен с входом блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами переключателя и блока цифрового уравновеши- gp вания, дополнительные переключатели, управляющие входы которых соединены между собой и выходом блока унравления, три шины цифровой проводимости подключены к четырем вершинам мОстовой схемы через дополнительные переключатели, а второй полюс источника питания — ко второй вершине диагонали питания через дополнительный пеРеключатель (1) . 40

К недостаткам этого устройства следует отнести необходимость четырехпроводной линии связи, что затрудняет его использование при дистанционных.. измерениях, а также сложность" алго- 4> ритма компенсации; который требует для своей реализации вычислительньпс операций или вычислительного устройства.

Наиболее близким по технической >0 сущности к изобретению является цифро. вой многоточечный тензометрический мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано тензорезистором, включаемым в плечо через 55 коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, два основных цифровых узла, каждый из которых содержиФ регистр, соединенный с цифровой проводимостью, включенной параллельно постоянному резистору, источник питания, включенный в диагональ питания мостовой схемы, нульорган, один вход которого соединен с одной вершиной измерительной диагонали мостовой схемы, а выход соединен с блоком управления, выход блока управления соединен с входом регистров цифровых узлов, переключатель, устройство перезаписи и два дополнительнык цифровых узла, каждый из которых содержит регистр, соединенный. с цифровой проводимостью, включенной параллельно цифровой проводимости основнык цифровых узлов, вход устройства перезаписи, включенного между регистрами дополнительных цифровык узлов, соединен с выходом блока управления, другой вход нуль-органа через переключатель соединен со второй верши,ной измерительной диагонали мостовой схемы .(Zj .

Недостатками известного устройства являются ограниченное применение для дистанционных измерений как с вынесенным на объект коммутатором, так и с коммутатором,.размещенным в уст-. ! ройстве, потому, что в первом случае ,,необходимо размещение источника питания моста на объекте и четырех соединительных проводов, а во, втором случае — трех соединительных проводов, сложность алгоритма уравновешивания, предусматривающего использование четырех цифровых узлов, запоминающего устройства, устройства перезаписи информации и сдвига регистра, что увеличивает время измерения.

Цель изобретения — сокращение времени измерения.

Эта цель достигается тем, что в цифровой многоточечный измерительный мост,. содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано клеммами для подключения измеряемых резисторов, включаемых в. плечо через коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, основной и вспомогательный цифровые блоки, каждый из которых содержит регистр, соединенный с цифровой проводимостью, источник питания, включенный в диагональ питания мостовой схемы, нульорган, один вход которого соединен

" первой вершиной измерительной диагонали мостовой схемы, блок управле11017

45 ния, вход .которого соединен с выходом нуль †орга, а первый выход— с входом регистра вспомогательного пифрового блока, переключатель, введены первый и второй дистанционный переключатели., каждый из которых состоит из замыкающих контактов и соединенных последовательно включающей и отбойной обмоток, зашунтированных диодами, аноды которых под- 10 ключены к точкам соединения обмоток, а катоды — к другим выводам обмоток, ключ и дополнительный постоянный резистор, включенный последовательно с одним из постоянных резисторов, при этом источник питания включен в .диагональ питания через переключатель, вход которого соединен с вторым выходом блока уйравления,цифровая проводимость вспомогательного цифрового 2О блока включена параллельно дополнительному постоянному резистору и последовательно с цифровой проводимостью основного цифрового блока, включенной параллельно основному постоянному резистору, третий выход блока управления соединен с входом регистра основного цифрового блока, другой вход нульоргана соединен со второй вершиной измерительной диагонали мостовой схемы непосредственно, замыкающие контакты первого и второго дистанционных переключателей включены параллельно клеммам для подключения измерительного резистора и цифровой проводимости соответственно, вершина диагонали питания, соединяющая по- . стоянные резисторы, заземлена через ключ, вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, вторые выводы отбойных обмоток дистанционных переключателей заземлены, а одни из вторых выводов включающих обмоток соединены с второй вершиной диагонали питания мостовой схемы,. непосредственно, а другие — через коммутатор.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит клеммы для подключения измеряемого резистора 1, три постоянных резистора 2-4, дополнительный постоянный резистор 5, образующие пассивные плечи моста, источник б питания, соединительные про- 55 вода 7, коммутатор 8, обеспечивающий поочередный опрос всех измерительных точек, переключатель 9, обеспечиваю47 4 щий переключение полярности диагонали питания моста, основной цифровой блок,.и вспог огательный цифровой блок

11, в состав каждого из которых входит цифровая проводимость, образованная разрядными резисторами 12 и ключами 13, регистрами 14, блок 15 управления, соединенный с нуль-органом 16, переключателем 9, ключом 17 и регистрами 14 цифрововых блоков 10 и 11, дистанционные переключатели 18 и 19, состоящие каждый из замыкающих контактов 20 и соединенных последовательно включающей 21 и отбойной 22 обмоток, зашунтированных диодами 23 и 24.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении замыкающие контакты 20 дистанционных переключателей и коммутатора 8 разомкнуты, регистры 14 находятся. в произвольном состоянии, определяемом предыдущим измерениям. Перед началом. измерения коммутатор 8 подключает к мостовой схеме через соединительные провода 7. измеряемый резистор 1 и дистаниционный переключатель 19. После этого по

;,сигналу блока 15 управления переклю,чатель 9 устанавливается в такое положение, при котором к вершине диагонали питания, соединенной с ключом

17, подключается отрицательный полюс источника 6 питания, а к противолежащей вершине диагонали питания— положительный полюс источника 6 питания, затем кратковременно замыкает ключ 17. При этом срабатывают включающие обмотки 21 дистанционных пере ключателей 18 и 19, замыкающие контакты 20 которых замыкают измеряемый резистор 1, постоянный резистор 4 и цифровую проводимость основного цифрового блока 10. После размыкания ключа 17 замыкающие контакты 20 остаются в. замкнутом состоянии, подключая к измерительному плечу мостовой схемы сопротивления соединительных проводов

7; контактов коммутатора 8 и замыкающего контакта 20 дистанционного переключателя 19, а к компенсационному плечу — проводимость замыкающего контакта 20 дистанционного переключателя 18.

После этого производится первое уравновешивание вспомогательным цифровым блоком 11 путем подключения через ключи 13 разрядных резисторов

1101747

12 по командам, поступающим иа регистр 14 от блока 15 управления. При поступлении с выхода нуль-органа 16 сигнала равновесия мостовой схемы на вход блока 15 управления, первое уравновешивание прекращается. Состояние регистра вспомогательного цифрового блока 11 фиксируется, обеспечивая: включение в компенсационное плечо мостовой схемы проводимости, экви10 валентной проводимости измерительного плеча нри закороченном измеряемом резисторе 1.

Затем по сигналам блока 15 управления кратковременно срабатывает ключ

17 и переключатель 9, одновременно изменяя полярность диагонали питания моста и заземляя положительный полюс источника 6 питания. Состояние вспо" могательного цифрового блока 11 при этом не изменяется, а отбойные обмотки 22 дистанционных переключателей 18 и 19 размыкают замыкающие контакты 20, noäêëþ÷àÿ в измерительное плечо моста измеряемый резистор

1 и последовательно с ним сопротив ления соединительных проводов 7 и контактов коммутатора.8, а в компенсационное плечо — резистор 4 и папаллельную ему цифровую проводимость 30 основного цифрового блока 10. После возвращения ключа 17 и переключателя 18 в исходное положение блок 15 управления начинает второе уравновешивание посредством основного цифро- 35 вого блока 10 аналогично первому уравновешиванию. При достижении равновесия мостовой схемы с выхода регистра 14 основного цифрового блока

t0 снимается код, соответствующий 40 значению измеряемого резистора 1, так как сопротивление соединительных проводов 7 контактов коммутатора 8 и частично замыкающих контактов 20 дистанционных переключателей 18 и

19 было скомпенсировано в предыдущем цикле уравновешивания и их. эквивалент остался включенный в компенсационное плечом.

После окончания измерения коммутатор 8 подключает другой измеряемый резистор и соединительные провода, и.работа устройства повторяется.

В связи с тем, что изменение сопротивления соединительных проводов 7, обусловленные, колебаниями их температуры, пройсходит значительно медлен-: нее, чем процесс измерения, а сопро-. тивления контактов коммутатора 8 в статике практически постоянны, погрешность измерения данным устройством определяется в основном шириной зоны нечувствительности нуль-органа

16 и разностью контактных сопротивлений замыкающих контактов 20 дистанционных переключателей 18 и 19. Наличие в устройстве дистанционных переключателей 18 и 19, сохраняющих состояние замыкающих контактов 20 при отсутствии питания обмоток 21 и 22, позволяет исключить дополнительную погрешность компенсации, связанную с протеканием тока питания обмоток

21 и 22 в измерительном плече моста.

Таким образом, предлагаемое. устройство по сравнению с известным более приспособлено для дистанционных измерений параметров, так как для его работы не имеет значения расположение коммутатора. При этом возможно каскадное включение коммутаторов, при котором первый избирает направление, второй - группу измеряемыХ объектов, третий — измеряемый объект. Во всех случаях применения значительно сокращается количество соединительных проводов.

1101747

ВНИИПИ Заказ 4758/29: Тираж 711 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4