Устройство измерения отклонения сопротивления от заданного значения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения и допускового контроля отклонения сопротивления резисторов , например при точной подгонке номинального значения сопротивления прецизионных пленочных резисторов, их наборов, резистивных микросборок и микросхем. Целью изобретения является увеличение точности измерений и повышение помехозащищенности . Устройство измерения отклонения сопротивления от заданного значения содержит источник 1 постоянного тока, измерительный 2 и образцовый 3 резисторы , второй 5 и первый 4 ключи, интегратор 6, блок 8 цифровой обработки и компаратор 7. Введение в устройство третьего 12 и четвертого 13 ключей, источника 14 постоянного напряжения, аналогового инвертора 15 и преобразователя 16 код - напряжение позволило исключить сетевые помехи, наводимые как на измеряемом, так и на образцовом резисторах. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь (21) 4786706/21 (22) 25.01.90 (46) 30.05,92. Бюл. ¹ 20 (71) Научно-исследовательский институт электронно-механических приборов (72) А.Б. Андреев, Вл.А, Баранов, Вик.А. Баранов и Н.А. Ермолаев (53) 620.179,14(088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 1402698, кл. G 01 R 27/12, 1975.

Патент Японии ¹ 47-114396, кл, G 01 R 27/02, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ЗАДАННОГО

ЗНАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения и допускового контроля отклонения сопротивления резисто :гg к„„Я2„„1737360 А1 ров, например при точной подгонке номинального значения сопротивления прецизионных пленочных резисторов, их наборов, резистивных микросборок и микросхем.

Целью изобретения является увеличение точности измерений и повышение помехозащищенности. Устройство измерения отклонения сопротивления от заданного значения содержит источник 1 постоянного тока, измерительный 2 и образцовый 3 резисторы, второй 5 и первый 4 ключи, интегратор 6, блок 8 цифровой обработки и компаратор 7. В ведение в устройство третьего 12 и четвертого 13 ключей, источника 14 постоянного напряжения, аналогового инвертора 15 и преобразователя 16 код — напряжение позволило исключить сетевые помехи, наводимые как на измеряемом, так и на образцовом резисторах. 3 ил, 1737360

10

30

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения и допускового контроля отклонения сопротивления резисторов; например при точной подгонке номинального значения сопротивления прецизионных тонкопленочных резисторов, их наборов, резистивных микросборок и микросхем.

Известно устройство измерения отклонения сопротивления от заданного значения, содержащее источник постоянного тока, два ключа, измеряемый и образцовый резисторы, интегратор, компаратор, три аналоговых инвертора, генератор пилообразного напряжения, блок цифровой обработки (1).

Недостатки данного технического решения заключаются в невозможности организации старт-стоп ного режима измерения, а также низкой точности и низкой помехозащищенности устройства, Известно также устройство измерения отклонения сопротивления от заданного значения, содержащее источник постоянного тока, к выводам которого подключены последовательно соединенные измеряемый и образцовый резисторы, общая точка которых соединена с общей шиной, первый и второй ключи, выходы которых объединены и подключены к входу интегратора, а управляющие входы — соответственно к первому и второму входам блока цифровой обработки, первый вход которого соединен с выходом компаратора, второй вход является входом "Пуск", а третий вход — входом

"Сеть", а третий выход соединен с управляющим входом интегратора, выход которого подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с общей шиной, вход первого ключа подключен к точке соединения источника постоянного тока и образцового резистора, а вход второ.— го ключа — к точке соединения источника постоянного тока и измеряемого резистора, Устройство работает на основе принципа двухтактного интегрирования и позволяет организовать старт-стопный режим измерения.

По сигналу начала измерения на входе

"Пуск" блок цифровой обработки формирует первый такт преобразования, длительность которого равна периоду напряжения промышленной частоты, поступающему на вход "Сеть". В течение первого такта и реобразования интегратор интегрирует напряжение на измеряемом резисторе, а в течение второго такта преобразования, длительностьь которого пропорциональна отклонению сопротивления от заданного значения, — напряжение на образцовом резисторе. Результат измерения не зависит от синусоидальной помехи, наводимой на измеряемом резисторе промышленной сетью.

Недостатками данногоустройства являются низкая точность измерения и низкая помехозащищенность, поскольку длительность второго такта преобразования не равна периоду помехи, а результат. измерения зависит от помехи, наводимой на образцовом резисторе промышленной сетью.

Цель изобретения — увеличение точности измерения и повышение помехозащищен ности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерения отклонения сопротивления от заданного значения, содержащее источник постоянного тока, образцовый и измеряемый резисторы, первый и второй ключи, интегратор, компаратор и блок цифровой обработки, первый вход которого соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, второй вход компаратора соединен с выходом интегратора, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока цифровой обработки, второй выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с информационным входом интегратора и выходом второго ключа, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока цифровой обработки, второй и третий входы которого являются соответственно входами "Пуск" и "Сеть" устройства, вход второго ключа соединен с вторым выводом источника постоянного тока и первым выводом образцового резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной и вторым выводом измеряемого резистора, первый вывод которого соединен с первым выводом источника постоянного тока, введены третий и четвертый ключи, источник постоянного напряжения, аналоговый инвертор и преобразователь код — напряжение, вход опорного напряжения которого соединен с выходом источника постоянного напряжения и входом третьего ключа, выход которого объединен с выходом четвертого ключа и соединен с входом интегратора, управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока цифровой обработки, группа выходов которого соединена с кодовыми входами преобразователя код — напряжение, выход которого соединен с входом четвертого ключа, первый вывод источника постоянного тока соединен с вхо1737360 дом аналогового инвертора, выход которого соединен с входом первого ключа.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг, 2 — возможный вариант реализации блока цифровой обработки; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) источник 1 постоянного тока, образцовый резистор 2, измеряемый резистор 3, первый ключ 4, второй ключ 5, .интегратор 6, компаратор 7, блок 8 цифровой обработки, общую шину 9, вход "Пуск 10, вход "Сеть" 11, третий ключ

12, четвертый ключ 13, источник 14 постоянного напряжения, аналоговый инвертор 15 и преобразователь код — напряжение (ПКН)

16.

Блок 8 цифровой обработки (фиг. 2) содержит счетчик 17, счетчик-дешифратор 18, реверсивный счетчик 19, Т-триггеры 20 — 22, 0-триггер 23, логические элементы 3И 24—

26, логический элемент 2И 27, логический элемент 2И-НЕ 28,логический элемент 2ИЛИ

29, логический элемент НЕ 30, триггер

Шмитта 31, одновибратор 32 и генератор 33 импульсов.

На фиг. 3 позициями обозначены: 34— сигнал помехи на входе "Сеть" 11; 35 — сигнал на выходе триггера Шмитта 31; 36— сигнал на входе "Пуск" 10; 37 — сигнал на прямом выходе первого Т-триггера 20; 38— сигнал на выходе D-триггера 23; 39 — сигнал на выходе логического элемента ЗИ 26; 40—

43 —. сигналы на выходах 1 — 4 счетчика-дешифратора 18 соответственно; 44 — сигнал на выходе интегратора 6; 45 — сигнал на выходе компаратора 7; 46 — сигнал на С-входе счетчика 17; 47 — сигнал на выходе одновибратора 32; 48 — сигнал на выходе второго

Т-триггера 21; 49 — сигнал на выходе логического элемента 2И вЂ” НЕ 28; 50 — сигнал на

С-входе реверсивного счетчика 19, Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии Т-триггеры 20—

22 находятся в состоянии "1", D-триггер 23 — в состоянии "0", При этом на третьем выходе блока 8 цифровой обработки присутствует "1", а интегратор 6 установлен в режим сброса.

В момент t1 (фиг. 3) на вход "Пуск" 10 поступает короткий положительный импульс, по которому обнуляются T-триггеры

20 и 22 и счетчики 17 — 19. По переднему фронту первого импульса с выхода триггера

Шмитта 31 замыкается второй ключ 5 и на вход интегратора 6 поступает напряжение

02(с) на образцовом резисторе 2

U2(t) = IRo + Um1 Sifl t, (1)

2к

Т где — ток источника 1 постоянного тока;

Ro — сопротивление образцового резистора 2;

Um1 — аМПЛИтУДа СЕтЕВОй ПОМЕХИ, НаВЕ5 денной на образцовом резисторе 2;

Т вЂ” период помехи;

t — время.

Одновременно Т-триггер 21 устанавливается в "0", что переводит интегратор 6 из

10 режима сброса в режим интегрирования напряженияя U2(t). К концу интервала з — t2 = Т выходное напряжение Ug(t) интегратора 6 достигает значения

1т

U6() = — f Воd + о

+ —.,/ Um1 sIn tdt= . !, (2)

1 . 2Л I Ro где т — постоянная времени интегратора 6.

20 В момент тз второй ключ 5 размыкается, а третий ключ 12 замыкается и начинается интегрирование интегратором 6 напряжения 014 источника 14 постоянного напряжения. Этот процесс продолжается до

25 момента t4, когда напряжение достигает нуля, что описывается равенством

0о-(t4) T тТ,1=0 (3) ! o Uo

ГДЕ Тх1 = t4 — тэ — ИНтЕРВаЛ ВРЕМЕНИ, В ТЕЧЕ30 ние которого на вход счетчика 17 поступают счетные импульсы с генератора 33 импульсов.

В счетчике 17 фиксируется код

I Ro

35 (4)

0о где f — частота импульсов генератора 33 импульсов.

В момент t4 второй Т-триггер 21 устанавливается в "1" и переводит интегратор 6

40 в режим сброса.

Выходной код счетчика 17, поступая на

ПКН 16, формирует на его выходе напряжеНИЕ 016.

Nõ1

45 U16=Uo =! Ro Т f/N, N где N — разрядность ПКН 16.

С началом очередного периода сигнала на входе "Сеть" 11 (момент ts) второй Т-триггер 21 переводится в "0", устанавливая ин50 тегратор 6 в режим интегрирования. На вход интегратора 6 через первый ключ 4 подается напряжение Ua(t) на измеряемом резисторе 3

0з(с) — IRx + Um2 sin

2л гДе Um2 — амплитУДа сетевой помехи, наведенной на измеряемом резисторе 3.

В момент t6 заканчивается текущий период сигнала на входе "Сеть" 11, а напряже1737360

13Т

06 (тб) — 3 I Rx d t +

2Т

55 ние U6(t) на выходе интегратора 6 достигает значения

137

+ — (U>2 sin tdt= Т.

2Т

В момент t6 первый ключ 4 размыкается, а четвертый ключ 13 замыкается и интегратор 6 начинает интегрировать напряжение 10

U16 с ПКН 16. Этот процесс продолжается до момента т7, когда напряжение U6(t) достигает нуля, что описывается равенством

U6(t7) T — Тх 2 = О, Rx 016

Х 15

ГДЕ Tx = t7 — t6 — ИНтЕРВаЛ ВРЕМЕНИ, В ТЕЧЕНИЕ которого на реверсивный счетчик 19, работающий в режиме вычитания, поступают счетные импульсы.

Разрядность реверсивного счетчика 19 выбирается равной разрядности ПКН 16.

При Ro > Rx в реверсивном счетчике 19 фиксируется код

N„= N — Т„2 f — " К.

Ro

При Ro < Ro Tx > Т и в некоторый момент времени реверсивный счетчик 19 обнуляется. Возникающий сигнал переноса переводит третий Т-триггер 22 в "1", а счет- 30 чик 19 — в режим сложения, и счет импульсов продолжается. К концу интервала Т,2 в счетчике 19 фиксируется код

Rx о о 35

Таким образом, код Nx, зафиксированный в реверсивном счетчике 19, соответствует процентному отклонению сопротивления измеряемого резистора 3 от номинального значения, задаваемого сопротивлением Ro 40 образцового резистора 2.

Знак отклонения формируется третьим

Т-триггером 22; при Rx < Ro после окончания цикла измерения он остается в "О"; при Rx > 45

Ro — в "1", Результат измерения не подвержен влиянию сетевых помех, наводимых на измеряемом и образцовом резисторах. 50

Формула изобретения

Устройство измерения отклонения сопротивления от заданного значения, содержащее источник постоянного тока, образцовый и измеряемый резисторы, первый и второй ключи, интегратор, компаратор и блок цифровой обработки, первый вход которого соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с общей шиной, второй вход компаратора соединен с выходом интегратора, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока цифровой обработки, второй выходкоторогосоединен суправляющим входом первого ключа, выход которого соединен с информационным входом интегратора и выходом второго ключа, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока цифровой обработки, второй и третий входы которого являются соответственно входами "Пуск" и "Сеть" устройства, информационный выход блока цифровой обработки является выходом устройства, вход второго ключа соединен с вторым выводом источника постоянного тока и первым выводом образцового резистора., второй вывод которого соединен с общей шиной и вторым выводом измеряемого резистора, первый вывод которого соединен с первым выводом источника постоянного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерений и повышения помехозащищенности, в него введены третий и четвертый ключи, источник постоянного напряжения, аналоговый инвертор и преобразователь. код — напряжение, вход опорного напряжения которого соединен с выходом источника постоянного напряжения и входом третьего ключа, выход которого объединен с выходом четвертого ключа и соединен с входом интегратора, управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока цифровой обработки, группа выходов которого соединена с кодовыми входами преобразователя код — напряжение, выход которого соединен с входом четвертого ключа, первый вывод источника постоянного тока соединен с входом аналогового инвертора, выход которого соединен с входом первого ключа, 1737360 и

У5 йг

Уб

Puz Г

Редактор М,Келемеш

Заказ 1888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 р

Ф7 м

5Ð

Составитель В.Баранов

Техред М,Моргентал Корректор O,ÊóíäðèK