Устройство для автоматизированного измерения разности эдс нормальных элементов

 

Изобретение служит для повышения точности измерения путем поразрядного уравновешивания разности ЭДС нормальных элементов. Устройство содержит коммутатор 1, термостат 2, процессор 6, цифровой вольтметр 7, блок 9 ввода-вывода, блок 10 микропрограммного управления, арифметикологическое устройство 11, оперативнозапоминающее устройство 12 и блок 13 печати. Для достижения цели в устройство введены делитель 4, управляемый источник 5 калиброванных напряжений , управляемый двухпозиционный переключатель 8 и образованы новые функциональные связи. 6 ил. с S (Л оо со оо а 10

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОУБЛИК

„„SU„„1337786 А 1 (gled 4 G 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTPM (21) 4013728/24-21 (22) 28.01.86 (46) 15.09.87. Вюл. № 34 (72) В.А.Залепухин, Т.В.Семенова, В.M.Ñèìàõèí, А.И.Смирнов и Е.А.Саломасова (53) 621.317.7(088.8) (56) Меры электродвижущей силы.

Элементы нормальные. Методика поверки ГОСТ 8.212-84.

Hirayama Н., Murayama J. Automatic Measuring System for à Control

of Standart Cells. IEEE Transactions

of Instrumentation and Measurement, v. IM-21, № 4, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ЭДС HOPNAJIbНИХ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение служит для повышения точности измерения путем поразрядного уравновешивания разности ЭДС нормальных элементов. Устройство содержит коммутатор 1, термостат 2, процессор 6, цифровой вольтметр 7, блок 9 ввода-вывода, блок 10 микропрограммного управления, арифметикологическое устройство 11, оперативноэапоминающее устройство 12 и блок 13 печати. Для достижения цели в устройство введены делитель 4, управляемый источник 5 калиброванных напряжений, управляемый двухпоэиционный переключатель 8 и образованы новые функциональные связи. 6 ил °

1337786

Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов работает следующим образом.

Исследуемые нормальные элементы после установки в термостате 2 выдерживаются при заданной температуре в соотнетстви. с (1).

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для массовой поверки и разбраковки нормальных элементов.

Цель изобретения — понышение точности путем поразрядного уравновешивания разности ЭДС нормальных элементов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов; на фиг. 2 — электрическая принципиальнаях схема аналоговой части устройства; на фиг. 3, 4 и 5 — укрупненная блок-схема алгоритма функционирования процессора; на фиг ° 6 — временная диаграмма процесса уравновешивания разности ЭДС нормальных элементов.

Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов содержит коммутатор 1, входные клеммы которого соединены с парами нормальных элементов, нахо- 2„ дящихся н термостате 2, а выход связан с первым входом компаратора 3.

Второй вход компаратора 3 через делитель 4 связан с выходом управляемого источника 5 калиброванных напряжений.

Управляющие входы источника 5 и коммутатора 1 подключены соответственно к первому и второму управляющим выходам процессора 6. Вход цифрового вольтметра 7 через двухпозиционный

35 переключатель 8 связан с выходом коммутатора 1 и выходом компаратора 3.

Управляющий вход переключателя 8 соединен с третьим управляющим выходом процессора 6. Выход цифрового вольт- 0 метра 7 связан с процессором 6. Последний содержит блок 9 ввода-вывода, связанный с блоком 10 микропрограммного управления, арифметико-логи- ческим устройством 11 оперативно-заУ 45 поминающим устройством 12 и блоком

13 печати. Блок 10 связан с арифметико-логическим устройством 11 и оперативно-запоминающим устройством 12, связанным также с арифметико-логиВО ческим устройством 11.

При измерении разности ЭДС нормальных элементов выбор пары осуществляется с помощью комммутатора 1, Управляемого процессором 6 в соответствии с программой. При этом на ныходе коммутатора 1 появляется измеряемая разность ЭДС выбранной пары нормальных элементов.

Измерение осуществляется в два такта °

В первом такте процессор 6 устанавливает переключатель 8 н положение а . При этом цифровым вольтметром 7 измеряется разность ЭДС выбранной пары и определяется ее знак. Измеренная разность ЭДС используется при определении первого значения напряжения компенсации для предварительной его установки на источнике 5 калиброванных напряжений во избежание перегрузки нормальных элементов.

Затем посредством процессора 6 осуществляется установка переключателя 8 в положение Б . И во втором такте с помощью процессора 6 в процессе многократного сравнения измеряемой разности нормальных элементов со значением компенсирующего напряжения циклически отрабатывается компенсирующая величина напряжения.

Измеряемая разность ЭДС нормальных элементов по величине не превы6 шает 100 10 В. С помощью нольтметра 7 в этом диапазоне напряжений можно достонерно получить только две значащие цифры значения разности. Полученный результат представляет собой (1) где Ь вЂ” предел погрешности цифрового вольтметра 7;

U — действительное значение измеряемой разности.

Для использования однополярного напряжения компенсации в источнике 5 предварительно измеренная разность

ЭДС нормальных элементов берется с недостатком, т.е. с помощью процессора 6 H Me eHHo H eHH U присваивается значение (фиг. 6)

Uu,ü Цчь и с учетом (1) граничные значения при Цць =П +Ь1

О,ь

U -2ь при U 6=U -ь. (2)

Первое значение напряжения компенсации, устанавливаемое на источнике 5 калиброванных напряжений, представляет собой сумму предварительно

3 1 1:37 измеренной разности ЭЦС и значения первой ступени компенсации, увеличенную в k раз (где k — коэффициент деления делителя), т.е, на выход" ис— точника 5 калиброванных напряжений устанавливается значение не более

100 мВ. Источник 5 калиброванных на— пряжений воспроизводит это значение за время измерения с высокой точностью и достаточной стабильностью.

Делитель 4 напряжения имеет коэффициент деления k и погрешность коэффициента деления 0,00027.. На его выходе компенсирующее напряжение составляет величину порядка 100 мкВ. Это значение подается на вход компаратора 3, имеющего чувствительность 0,01 мкВ.

На другой его вход подается измеряемая разност ЭДС нормальных элементов. Компаратор 3 работает в режиме нановольтового усилителя. НH его выходе формируется аналоговый сигнал (напряжение недокомпенсации) по величине, pBBH! Ili разности измеряемой разности ЭДС нормальных элементов и первого значения напряжения компенсации, усиленной в и раз (где п — коэффициент усиления усилителя комиаратора. Это напряжение (около 1 В) поступает на цифровой вольтметр 7, котo рый в этом такте используется только как нуль-индикатор и индикатор смены знака напряжения недокомпенсации по отношению к предваритепьно измеренной разности ЭДС нормальных элементов Б

Предположим, что предварительно

I определенное значение разности U совпало с граничным значением Π— Ъ, т.е °

Пць П)

Тогда в соответствии с (2) предварительно измеренному значению процессором 6 будет присвоено значение U --26

3 (см. фиг. 6). Первое значение компенсирующего напряжения U представляет собой сумму

U„=(U -2 )+ М3« где Ы„, — значение первой ступени компенсации (см.Аиг.б).

3а первую ступень компенсации принято значение 4,5 мкВ с делением на 2 для последующих ступеней.

Количество ступеней принято равным

m=10. Значение последней ступени равно 0,004395 мкВ, т.е, до таких порядков будет уточняться значение измеряемой разности, что обеспечива786 ется высокой чувствительностью компаратора 3.

Автоматическое управление измерительным устройством реализуется с ног, мощью процессора 6, функционирование которого осуществляется в соответствии с алгоритмом (фиг. 3, 4 и 5).

В начальный момент времени блок 10 через блок 9 выдает команду на переключатель 8 об установлении в положении а (блок 14), затем с блока 1О через блок 9 процессора 6 на коммутатор 1 поступает сигнал о выборе нормальных элементов (блок 15).

Измеренное значение и знак разности

Э;1С с вольтметра 7 через блок 9 (блок 16) поступает в оперативно-запоминающее устройство 12 (блок 17)

2р процессора 6.

После записи в устройстве 12 предварительно измеренного значения напряжения блок 10, который обеспечичает выполнение последовательности мик2, роопераций в соответствии с кодом текущей команды и организует выборку команд программы в соответствии с выполняемым алгоритмом, подает команду через блок 9 на источник 5 устанс вления на не пергого сформированного значения напряжения компенсации, увеличенного в k раз (блок 18).

После получения сигнала — ответа с источника 5 об установлении значения напряжения компенсации с блока 1О

35 через блок 9 на переключатель 8 поступает команда переключения в положение 5 (блок 19) для точного уравновешивания. На вольтметр 7 с компа—

40 ратора 3 поступает напряжение недокомпенсации (разность между напряжением компенсации источника 5 и разность ЭДС двух нормальных элементов с коммутатора 1). Измеренное значение

45 напряжения недокомпенсации вольтметра 7 поступает в процессор 6 (блок 20 и блок 21). Информативным параметром для анализа ч арифметикологическом устройстве 11 является знак измеренного значения напряжения недокомпенсации (блок 21). Если смены знака по сравнению с предварительно измеренной разностью ЭДС двух нормальных элементов U в соответствии с соотношением (2) не произошло, 55 то к значению напряжения компенсации в арифметико-логическом устройстве добавляется значение второй ступени компенсации Л1„,, показанное на

13377 фиг. 6 (блоки 23 и 24), и блок 10 выдает команду на установление на источнике 5 следующего значения напряжения компенсации, увеличенного в

1 раэ (блок 25). Если же смена знака произошла, то напряжение первой ступени компенсации сбрасывается (блок 22), т.е. значение следующего значения компенсации добавляется к предварительно измеренной разности

ЭДС пары нормальных элементов. Циклы отработки компенсирующего напряжения продолжаются до последней ступени компенсации, после чего последнее значение напряжения компенсации, равное измеренной разности ЭДС пары Н3, записывается в оперативно-запоминающее устройство 12 (блок 26). Затем блок 10 выдает команду в арифметикологическое устройство 11 на анализ номера пары нормальных элементов (блок 27). Если пара не последняя, на переключатель 8 с процессора 6 поступает команда переключения в положение а (блок 14) затем команда на коммутатор 1 подключения следующей пары нормальных элементов (блок 15). !

Определение значения разности ЭДС 1П повторяется до последней пары нормальных элементов (блок 27), после чего все результаты измерений отпечатываются блоком 13 печати (блок 28).

86 б

11озиции 29-32 обозначают связи между соответствующими блоками, иэобваженными на фиг. 4 и 5.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов, содержащее коммутатор с входными клеммами для подключения поверяемых и образцовых нормальных элементов, процессор и цифровой вольтметр, соединенный с входом процессора,, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены компаратор, делитель, управляемый источник калиброванньп: напряжений и управляемый двухпозиционны переключатель, при этом выход коммутатора соединен с первым входом компаратора и первым входом двухпозиционного переключателя, управляющий вход источника калиброванных напряжений соединен с вторым управляющим выходом процессора, а выход источника через делитель с вторым входом компаратора, выход которого подключен к второму входу двухпозиционного переключателя, выход которого соединен с цифровым вольтметром, а управляющий вход — с третьим управляющим выходом процессора.

1337786

Фиг.4

1337786

Нааряюение ц>-гь

Жю Дик

ОИк ЬИд2

Ьреню

Составитель А.Пучковский

Редактор Е.Копча Техред M.Äèäûê Корректор А.Зимокосов

Заказ 6013 Тира к 730 Подписное

ВНРИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4