Устройство для измерения показаний тензорезисторов и термометров сопротивления

 

се с о юз иаков :тетенек исАЙ

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П и е и 3ОБРете н ия (») 442436

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 21.06.72 {21) 1799041/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.

С- 06f 15/46

Государственный комитет

Соввтв Министров СССР оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет— о (43) Опубликовано05.09,74. Бюллетень № 33 (53) уды 621.314.2 (088.8) (45) Дата опубликования описания 04.11.75

{72) Авторы В. М. Кенарский, М. И. Корниенко, В. А. Коршков, М. В. Колоколов, изобРЕте иЯ Б. П. Подбородков, С. С. Соколов и А. В. Фурман (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАНИЙ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ

И ТЕРМОМЕТРОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и может в частности использоваться при разработке цифровой измерительной части измерительно-информационных систем. 5

Известное устройство для измерения сопротивлений, содержащее двоичный счетчик, распределительную матрицу, двенадцать триггеров для управления ключевыми элементами образцового магазина проводимо- 1О стей и четырехплечий измерительный мост, в диагональ которого включен быстродействующий нуль-орган, управляющий совместно с распределительной матрицей триггерами управления ключей магазина проводимо- И стей, имеет низкую точность измерения, слабую помехоустойчивость; кроме того, для питания измерительного моста необходим высокостабильный источник постоянного тока. 20

С другой стороны ключевые элементы образцового магазина проводИмостей выполнены таким образом, что их работа воз1 можна лищь при постоянном напряжении питания моста определенной полярности и I И строгом подборе переключающихся диодов по их характеристикам Наиболее существенным недостатком таких ключевых элементов также является изменение изи первоначальной проводимости в открытом состоянии за счет изменения потенциала общей шины магазина, что в конечном случае не позволяет повысить разрешающую способность и точность измерительного устройства.

Указанные недостатки не позволяют в описанном устройстве проводить измерения с помощью тензомеров и термометров сопротивления с погрешностью, меньшей, чем, 0,2 ом, тогда как современное развитие техники ставит задачи измерения сопротивления тензометров и термометров с погрешностью 0,001 ом.

Другие известные ключевые элементы обладают сопротивлением в открытом состоянии до нескольких ом и не допускают регулировки устройства или позволяют про изводить ее, однако требуют заземления, общей шины делителя напряжения, что не-

442480 допустимо при применении в образцовом магазине проводимостей мостовой схемы.

Целью изобретения являются повышение точности измерения, быстродействия, улучшение помехоустойчивости, исключение влияния аварийных ситуаций в цепях первичного преобразователя, исключение влияния паразитных емкостных токов уп-. равления ключевых элементов образцового магазина проводимостей на процесс измере- 10 ния, а также повышение надежности работы устройства при упрощении процесса его налаживания в условиях серийного производства. Эта цель достигается использова(нием в устройстве для измерения показа- 15 ний тензорезисторов и термометров сопротивления ключевых элементов в ветвях образцового магазина проводимостей, выполненных в виде трех полевых транзисторов, операционного усилителя и регулирующего потенциометра, причем исток первого и сток третьего полевых транзисторов соединены с образцовым сопротивлением ветви образцового магазина проводимостей, а исток второго полевого транзистора со единеп со стоком первого и одновременно с выходом операционного усилителя, один вход которого соединен с истокол третьего полевого тр;шзистора, а второй вход операционного усилителя через резистор соединен со средней то кой регулирующего потенциометра, выводы которого непосредственно соединены с дополнительной вторичной обмоткой выходного трансформатора, средняя точка которой соединена со стоком второго полевого транзистора и шинои "земля .

На чертеже представлена принципиаль» ная схема устройства для измерения показаний тензорезисторов и термометров сопротивлений. Устройство содержит генератор разнополярных импульсов 1, выходной трансформатор 2, измерительный 3 и компенсационный 4 мосты, дифференциаль45 ный трансформатор 5, нуль-орган 6, уст« ройство поразрядного. уравновешивания 7, образцовый магазин проводимостей 8 и устройство синхронизации 9.

Устройство работает следующим образом. При изменении величины измеряемо50

ro сопротивления наступает разбаланс измерительного моста 3, питаемого разнополярными импульсами напря жения от выход- ного трансформатора 2 генератора разно55 полярных импульсов 1, и сигнал pàçáàëàíca с измерительной диагонали измерительного моста 3 подается на одну из первичных обмоток дифференциального трансформатора 5. Одновременно на вторую

60 первичную обмотку трансформатора 5 подается сигнал с измерительной диагонали компенсационного моста 4. Для исключе-": ния влияния аварийных ситуаций в цепях датчика (короткое замыкание, пробой на шину земля" и т. д.) при процессе измерения сопротивления других датчиков, а также для исключения влияния паразитных емкостных токов управления, в ключевых, элементах образцового магазина проводимостей 8 асимметричные вершины диагоналей питания измерительного 3 и компенсационного 4 мостов соединены с шиной

"земля".

Разностный сигнал с выходной обмотки дифференциального трансформатора 5 поступает на вход нуль-органа 6. После усиления первым каскадом нуль-органов сигнал преобразуется в устройстве аналоговой коррекции, позволяющем отделить сигнал от аддитивной помехи, просум м ированной с ним во входных цепях.

Для улучшения динамических характеристик нуль-органа, определяющихся в основном временем восстановления емкости диффере1щирующей цепочки устройства аналоговой коррекции, введен третий разрядный ключ, обеспечивающий восстановление заряда емкости до потенциала выходной клем мы первого каскада усиления нуль-органа.

Начиная с некоторого уровня сигнала, определяемого порогом срабатывания нуль\, органа, происходит запуск устройства поразрядного уравновешивания 7, с которого в определенной последовательности посту« лают управля1ощие импульсы и ключевые элементы образцового магазина проводимостей 8.

Управляющий импульс, поступающий из устройства поразрядного уравновешивания

7, открывает на время импульса полевые транзисторы Т1, Т2 и ТЗ. Две половины дополнительной вторичной обмотки трансформатора 1 с заземленной средней точкой образуют с потенциометром К1 мостовую схему, амплитуда и фаза выходного сигнала которой зависят от положения движка потенциометра R1. Через дополнительный резистор этот сигнал подается на один из входов операционного усилителя,на выходе которого устанавливается потенциал, йеоб-. кодимыЯ для появления встречных токов через транзисторы Т1 и Т2, между которыми происходит пепераспределение токов, в результате которого "эффективное" сопротивление ключевого элемента с помощью потенциометра и операционного усилителя можно изменять в широких пределах, что бы смещать его в положительную" или

442480

"отрицательную" область.

При последовательной работе всех ветвей образцового магазина проводимостей 8 одно из плеч моста 4 шунтируется таким набором проводимостей ветвей, при котором сигнал разбаланса моста.З с точностью до порогового значения нуль-органа

6 становится равным сигналу разбаланса моста 4; на этом цикл измерений заканчи,вается.

Предмет изобретения

Устройство для измерения показаний тензорезисторов и термометров сопротивления, содержащее генератор разнополярных импульсов с выходным трансформатором, компенсационный и измерительный мосты, диагонали питания которых соединены со вторичными обмотками выходного трансформатора, а измерительные диагонали — с первичными обмотками дифференциального трансформатора, нуль-орган, образцовый магазин проводимостей, устройство синхронизации и устройство поразрядного уравновешивания, своим выходом соеди пенного с одним из входов образцового магазина проводимостей, выход которого шунтирует один из резисторов компенсационного моста, о т л и ч а ю ш е е с я

5 тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, каждая ветвь образцового магазина проводимостей выполнена в виде трех полевых транзисторов, операционного усилителя и регулирующего

10 потенциометра, причем исток первого и сток третьего полевых транзисторов соединены с образцовым сопротивлением . ветви образцового магазина проводимостей, а исток второго соединен со стоком пер15 вого полевого транзистора и одновремен- ) но с выходом операционного усилителя, один вход которого соединен с истоком третьего полевого транзистора, а второй вход операционного усилителя через рези® стор соединен со средней точкой регулирующего потенциометра, выводы которого непосредственно соединены с дополнитель- ной вторичной обмоткой выходного трансформатора, средняя точка которой соединена со стоком второго полевого транзистора и шиной "земля .

«

Составитель ц.данилин

Редактор р.фельдман Гехред Н.Ханеева орре"òор А.дзесова

3аказ Я/$ g Изд. 34

Тираж 624 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская иаб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская иаб., 24