Устройство для измерения сопротивления

 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к цифровым приборам для измерения сопротивления на постоянном токе. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 управления, источник 3 тока, переключатель 4 полярности , объект 5 измерения (резистор), источник 6 напряжения смещения, дифференгдиальньй усилитель 7, повторитель 9 напряжения, интегратор 10, нуль-орган 11, селекторы 12, 19, триггеры 13, 21, 23, 25, счетчик 14, блок 15 переноса, образцовые резисторы 16, 17, переключатели 8, 18, реверсивный счетчик 20, цифровой (этсчетный блок 22, элементы И 24, 2,6, формирователи 27, 28 импульсов. Устрой-. ство производит измерения в несколько Щ1КЛОВ в импульсном режиме и имеет повышенную точность измерения. 2 ил. Ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!1) (5D 4 G 01 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4150108/24-21 (22) 19; ll. 86 ,(4б) 07.10.88. Бюл,. У 37 (72) Н.И.Грибок, В.М.Макух, С.Г.Романюк и Б.И.Стаднык (53) 621.317.337(088.8) (56) Патент C_#_A 11 3875503, кп. 324-62, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 938198, кл. G 01 R 27/02, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИКРКйИЯ СОПРСТИВЛКНИЯ (57) Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к цифровым приборам для измерения сопротивления на постоянном токе. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 управления, источник 3 тока, переключатель 4 полярности, объект 5 измерения (резистор), источник 6 напряжения смещения, дифференциальный усилитель 7, повторитель 9 напряжения, интегратор 1О, нуль-орган 11, селекторы 12, 19, триггеры 13, 21, 23, 25, счетчик 14, блок 15 переноса, образцовые резисторы 16, 17, переключатели 8, 18, реверсивный счетчик 20, цифровой отсчетный блок 22, элементы И 24, 26, формирователи 27, 28 импульсов. Устрой- . ство производит измерения в несколько циклов в импульсном режиме и имеФ С ет повышенную точность измерения. у

2 ил.

1429050

Изобретение относится к измеритель;ной технике, а именно к цифровым при борам для измерения сопротивления на постоянном токе., 5

Целью изобретения является повышение точности измерения..

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы основных узлов уст- !О ройства.

Устройство для измерения сопротивения содержит синхронизированный частотой сети 50 Гц генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 управления, ис- 15

;точник 3 тока, переключатель 4 по лярности, объект 5 измерения (резистор), источник 6 напряжения смещения, дифференциальный усилитель 7, второй

1 переключатель 8 повторитель 9 напри- 20

0 жения, интегратор 10, нуль-орган 11, 1 ,первый селектор 12, первый. триггер

13, счетчик 14, блок 15 переноса, первый 16 и второй 17 образцовые.резисторы, первый переключатель 18, - 25 второй. селектор !9, реверсивный счетчик 20, второй триггер 21, цифровой отсчетный блок 22, третий триггер

23, первый элемент И 24, четвертый . триггер .25, второй элемент И 26, пер- 30 . вый, 27 и второй 28 формирователи импульсов.

- При этом выходы источника 3 тока подключены к входам переключателя 4 полярности, первый выход которого подключен к входу первого переключателя 18 и к второму зажиму первого образцового резистора 16, первый за ким которого связан с общей шиной и с первым зажимом второго образцового 0 резистора 17, второй зажим которого связан с вторым входом первого пере.ключателя 18, с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 7 и с первым зажимом измеряемого резистора 5, второй зажим которого соединен с вторым выходом переключателя 4 полярности и с первым зажимом источника 6 напряжения смещения, второй зажим которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 7, выход которого связан с первым входом второго переключателя 8, второй вход которого подключен к выходу первого переключателя 18, а вы55 ход соединен с входом повторителя 9 напряжения, выход которого подключен к входу интегратора 10, выход последнего связан с первым входом нуль-органа Il, второй вход которого. соединен с общей шиной, а выход связан с входом первого элемента И 24, с входом установки в единичное состояние третьего триггера 23 и с первым входом первого селектора 12, второй вход которого подклочен к вьмоду синхронизированного с частотой сети генератора 1 тактовых импульсов и к входу блока 2 управления, первый выход которого соединен с входом управления второго переключателя 8, а второй выход связан с первым входом второго элемента И 26 и с третьим входом первого селектора 12 выход которого подключен к счетному входу первого триггера 13„.единичный выход которого соединен с первым входом второго селектора 19 и со счетным входом счетчика !4, вход установки в нулевое состояние которого связан с. выходом второго формирователя 28 и с входом устачовки в нулевое состояние второго триггера 21, Информационные выходы счетчика 14 соединены с информационными входами блока 15 переноса, вход управления которого подключен к выходу первого формирователя 27 и к входу второго формирователя 28, а информационные выходы блока 15 переноса связаны с входами параллельной записи числа реверсивного счетчика 20 „вычитающий и суммирующий входы которого соединены с выходами второго селектора 19, информационные выходы подклочены к входам цифрового отсчетного блока 22, а выход нуля реверсивного счетчика 20 подключен к входу установки в единичное состояние второго триггера 21, единичный выход которого подключен к третьему входу второго селекторà 19, второй вход которого связан с единичным вьмодом третьего триггера 23, с вторым входом первого элемента И 24 и с первым входом второго элемента И 26, выход которого связан с входом первого формирователя 27 и с входом цифрового отсчетного устройства 22. Выход первого элемента И 24 соединен со счетньи входом четвертого триггера 25, единичный выход которого подключен к входу управления переключателя 4 полярности и к входу управления первого переклк чателя 18.

Устройство. работает следующим об" разом.

1429050

При включении устройства счетчик

14, реверсивный счетчик 20 и,триггеры 13, 21, 23, 25 находятся в нулевом состоянии. Элементы И 24 и 26 закрыты сигналом с единичного выхода триггера 23. Переключатель 18 находится в верхнем положении, а переключатель 4 полярности находится в положении, при котором через резисторы 5, 16, 17 протекает ток +I. При этом на вход дифференциального усилителя 7 с коэффициентом усиления К поступает напряжение

U„=IRx+U +U +Un (t), где U„(t) — напряжение помехи на резисторе Н„(5);. — дрейф нуля дифференциапьфр ного усилителя 7, приведенный к его входу, U« -напряжение источника 6 напряжения смещения, зажимы которого не связаны с общей шиной;

I — ток источника 3 тока;

R величина сопротивления измерительного резистора 5.

Блок управления на время Т=(t—

t ) (фиг. 2б) устанавливает переключатель 8 в верхнее положение. Напряжение U = -Kg|IR +U,„+Q +U()(t) интегрируется в ийтеграторе 10 с постоянной времени (. Напряжение на выходе интегратора 10 к моменту (фиг. 2а) равно т

1 Г где U „- дрейф иуля повторителя 9.

В момент t< блок 2 управления переводит переключатель 8 в нижнее положение и напряжение U = +IR, снимаемое с второго образцового резистора

17, через переключатели 18 и 8 подается на вход повторителя 9 (фиг.2е), Это напряжение противоположно по зна-, ку к напряжению U, на выходе дифференциального усилителя 7.

В момент t начинается разряд напряжения на интеграторе 10 (стиг, 2а) до уровня Ц, который равен порогу

- U. срабатывания нуль-органа 11,. Отсюда с учетом (1) имеем при t -t, =T т и

"l(-к„(кк„.к,„+и„(с)+«с )+и „) ас+ о

N =f (t t )- lU(.+K (-IR + о 8 7 IR+U 1с т

+U, +U )T+U т+ KÄÄÄ(t)at, см

+ — ((кк +и )ас=((1

Я & )fn C

1 на время (t -t ) (фиг.2в) открывается селектор 12 и число импульсов

N=r, (с, «,)= — „„ — — (и,"+к (к„+ о р.п

10 ЗР 3Р

«((+U )z+«r к«(к п„(с)ас) через триггер 13 поступает на вход счетчика 14. Через второй селектор

l9 на вход реверсивного счетчика 20

15 эти импульсы не поступают, так как селектор 19 закрыт сигналом с выхода . триггера 23.

В момент t срабатывает нуль-орган

11 и переводит триггер 23 в единичное состояние (фиг. 2г). При этом к открытию подготавливаются второй селектор 1.9 и два элемента И 24 и 26.

Единичный .сигнал с выхода нуль-органа 11 проходит через элемент И 24 и переводит в единичное состояние триггер 25. При этом переключатель

4 полярности переходит в противоположное состояние, при котором через измерительный резистор 5 потечет ток

-I а переключатель 18 перейдет в

30 нижнее состояние, при котором на вход переключателя 8 с выхода резистора

16 через переключатель 18 будет пода" ваться напряжение U „= +ХВ (при равных величинах сопротивлений резисторов 16 и 17) . Напряжение U = -IR + г. к

+U +U„(t)+U поступает на вход дифференциального усилителя 7, усиливается и на время т7 4 через переключа тель 8 подается на вход повторителя

4О 9 и с его выхода на вход интегратора

1О, Выбором значения U обеспечивается U o 0 при любых возможных значениях U„(t), 1(, IR„. В процессе двухтактного преобразования аналогично

45 преобразованию U имеем

1И х сМ ь ЧР 4Р)))

-И-К (-ХН +U +U (t)+U. )+U 1 йС+

4 . t8

50 ! (IR-+U )а =„)

6 рn т, а на выходе селектора. 12 получаем число импульсов

1429050 где f — частота следования импульсов генератора 1;

С -t4 =t -t =T - длительность первого

4 такта интегрирования, зада ваемая блоком 2 управления.

В первом цикле измерения при пре.образовании IR< и во втором цикле изрения при преобразовании -ТК„кап яжения помехи П„(С) при постоянном 10 с противлении В„измерительного резистора 5 будут равными. !

Импульс длительностью t -t = Г

4 (иг.2д) проходит через открытый элемент И 26, переписывая код числа, рав-15 ного нулю, с реверсивного счетчика

° ° !

2, и цифровой отсчетный блок 22. В мент tq на выходе формирователя 27 (фиг. 2ж) .возникает импульс, котор4 переписывает код числа 11 1 из 20 с четчика 14 в реверсивный счетчик 20, a в момент С (фиг.2з) импульс ка оде формирователя 28 сбрасывает в ль счетчик 14 и триггер 21.

Таким образом, к моменту С7 форми- 25 рования числа N импульсов реверсива иый счетчик 20 находится в состоянии

N,I . Импульсы числа И / с момента t по момент ts проходят через селектор

19 на вход вычитания реверсивного 30 счетчика 20, Поскольку N / -И„, то к моменту tII в реверсивном счетчике 20 зафиксируется код числа

N(N N) -Ng f() K»TlRq

Г - Г =- -- =--- - - ") 35 о +1.1 р „

Выбором повторителя 9 напряжения с малым значением И р.„и путем выбора

IR у> U®„, выражение {3) упрощается

N, И Гк т

-о (4) к

N,-Б

Код числа — — в реверсивном счетчике 20 пропорционален значению из45 меряемого сопротивления Б„ ч ке зависит от напряжения, помехи Ц„(С), напряжений Б р, U, Б„р„, значения тока I источкйка 3. При синхронизации частоты Г генератора 1 с частотой помехи, т,е. если обеспечить равенст- 50 во f 7=A=const при любых значениях периода Т напряжения помехи, выражение (4) примет вкд

V»

-- — — =А - R,.

2 Б

К моменту t> в счетчике 14 будет зафиксирован код числа N,/3, а сигналом с выхода нуль-органа 11 через элемент И 24 триггер 25 перейдет в исходное состояние. При этом переклочатель 18.перейдет в верхнее положение, а переключатель 4 полярности возвратится в исходное состояние, В момент t с выхода блока 2 управления импульс длительностью t -t =T

<2 9 (фиг.2д) поступит на переключатель

8. Этот импульс проходит через элемент И 26 ч переписывает иэ счетчика

20 в цифровой отсчеткый блок 22 код числа (5). В момент t > и,мпульс с выхода формирователя 27 записывает кз счетчика 15 в реверсивный счетчик 20 код числа И /2 „а в момент t я счетчик 14 и триггер 21 сбрасываются в нулевое состояние.

Так как в третьем цикле измерения на выходе дифференциального усилителя / имеем напряжение U = -К (IR„+

+11 +U„(t)+UQ ), на вход тригr)pa 13 с выхода селектора 12 поступит N„ импульсов (2). Так как к моменту С, счетчик 14 находится в нулевом состоянии, а реверсивный счетчик 20 в состоянии Ы /2 и с учетом того, что

1, /2 N

9 2 импульсы числа И, 2 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика

20 и к моменту С в нем вновь зафик" 39

N, -Ng сируется код числа -- : — (5), пропорциональный значению измеряемого сопротивления. В дальнейшем, аналогично описанному, этот код записывается в цифровой отсчетньй блок 22 по сигналу с выхода элемента И 26. Импульс с выхода формирователя 2/ перепишет иэ счетчика 14 в реверсивный счетчик

20 код числа N„ /2, а импульс с выхода формирователя 28 сбрасывает в ну- левое состояние триггер 21 и счетчик, 14. Дальше рабата устройства происходит аналогично описанному, 1429050

Формул а изобретения

Устройство для измерения сопротивления, содержащее первый переключатель, клеммы для подключения измеряемого объекта и два образцовых резистора, причем один из выводов первого образцового резистора соединен с вторым входом первого переключателя, à |0 другой вывод - с общей шиной и первым выводом второго образцового резистора, второй вывод которого соединен с первой клеммой для подключения измеряемого объекта и первым входом пер 15 вого переключателя, последовательно соединенные интегратор, нуль-орган, первый селектор, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, синхронизированного. с частотой сети, выход блока управления соединен с третьим входом селектора, а второй вход нуль-органа соединен с общей шиной, источник тока, дифференциальный усилитель, реверсив- 25 ный счетчик, информационные выходы которого подключены к входам цифрового отсчетного блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше1 ния точности измерения, в него введе- 0 ны переключатель полярности, источ ник напряжения смещения, второй переключатель, повторитель напряжения, второй селектор, четыре триггера, счетчик, блок переноса, два элемента И и два формирователя импульсов, при этом выходы источника тока подключены к входам переключателя полярности, первый выход которого соединен с вторым выводом первого образцо- 40

soro резистора, а второй выход соеди нен с второй клеммой для подключения измеряемого объекта и с первым выходом источника напряжения смещения, втОРОй выход КОТОРОГО ПОдключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первой клеммой для подключения измеряемого объекта, а выход соединен с первым входом второго переключателя, второй вход которого подключен к выходу первого переключателя, а выход соединнн через повторитель напряжения с входом ин-, тегратора, выход нуль-органа соединен с входом установки в единичное состояние третьего триггера и с первым входом первого элемента И, вторей вход которого соединен с единичным выходом третьего триггера, с вторым входом второго селектора и с первым входом второго элемента И, выход первого элемента И соединен со счетным входом четвертого триггера; единичный выход которого соединен с входами управления первого переключателя и переключателя полярности, выход nepsoro селектора соединен со счетным входом первого триггера, единичный вы" ход которого подключен к первому входу второго селектора и к счетному входу счетчика, вход сброса в нулевое состояние которого соединен с выходом второго формирователя и с входом установки в нулевое состояние второго триггера, информационные виходы счетчика подключены к входам блока переноса, вход управления= которого под-, ключен к выходу первого формирователя и к входу второго формирователя, а информационные выходы ссединены с входами параллельной записи числа реверсивного счетчика, суммирующ|в| и вычитающий входы которого соединены с выходами второго селектора, выход нуля счетчика подключен к входу установки в единичное состояние второго триггера, единичный выход которого соединен с третьим входом второго селектора, вход блока управления соединен с выходом генератора тактовых импульсов и вторым входом первого селектора, первый выход блока управления соединен с входом управления второго переключателя, второй выход — с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу первого формирователя и к. входу цифрового отсчетного блока.

1429050

Составитель В,Стукан

Редактор С.Пекарь Техред JI,0лиднык

Заказ 5120/42

Тираж 77.2

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

V() Х ю(ю) 0

V(e) гЩ е

Корректор N.Âàcèëüåíà

Подписное