Устройство для измерения сопротивления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (11)781 709

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 090178 (21) 2566588/26-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.11,80. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 25.1180 (51) М. Кл.

G R 27/02

Государственный комитет

СССР по дедам изобретений и открытий (53) УДК621. 317. 33 (088.8) (72) Автор изобретения

А.ф. Алейников

Специальное опытное проектно-конструкторско-технологическое бюро Сибирского отделения Всесоюзной ордена Ленина академии сельскохозяйственных наук им. В.И. Ленина (71) Заявитель д - Ы ОДВдЫЖ4ММФФФЪкФ ФЬ м Л (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения активных сопротивлений, а также для измерения физических величин с помощью датчиков, выходным параметром которых является сопротивление, таких как, например термометр сопротивления.

Известно устройство для йзмерения сопротивления, содержащее измеряемое сопротивление, конденсатор, подключенный к источнику постоянного напряжения и разряжаемый на измеряемое сопротивление, и измеРительный прибор (1).

Однако известное устройство требует применения стабильного источника напряжения и обладает низкой точностью измерения,так как на погрешность измерения сопротивления оказывают влияние нестабильность элементов, преобразующих время разряда конденсатора в электрический сигнал.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения сопротивления, выполненное по дифференциальной схеме и содержащее измеряемое и эталонное сопротивление, параллельно соединенные с ними конденсаторы, источник напряжения, подключенный к конденсаторам через ключевые элементы, нуль-индикатор 121.

Однако известное устройство обладает малым динамическим диапазоном измерения и не может быть использовано для измерения низкоомных сопротивлений с малыми приращениями и при измерении температуры с помощью термометров сопротивления. Использование в качестве индикатора измеряемого сопротивления магазина сопротивлений крайне неудобно и не позволяет автоматизировать процесс измерения. Устройство ненадежно в работе, обладает малым быстродействием и не согласуется при дальнейшей обработке информации с ЭВМ.

Цель предлагаемого изобретения— расширение динамического диапазона измерения.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления, содержащее эталонное сопротивление, параллельно соединенные с ним конденсаторы, источник напряжения, подключенный к конденсаторам через ключевые элементы и коммутатор введены

781709 формирователь импульсов, преобразо- ватель длительности ймпульса в код, счетчик импульсов и индикатор, причем оба конденсатора подключены че.рез ключевые элементы параллельно входам формирователя импульсов, выход которого подключен ко входу индикатора через последовательно соединейные преобразователь длительности импульса в код и счетчик импульсов. При этом формирователь импульса содержит два нуль-органа, инвертор и первый элемент совпадения, а преобразователь длительности импульса в код содержит генератор импульсов и второй элемент совпадения, причем выходы нуль-органов подключены к вхо дам первого элемента совпадения непосредственно и через инвертор, вто!

15 — рые входы нуль-органов соединены между собой, а к одному из входов второго элемейта совпадения подключен генератор импульсов.

Введение вышеуказанных элементов и

20 управляет коммутатор 12, выполненный, например, в виде генератора прямоугольных импульсов с прямым инверс" нйм выходом. В этом случае прямой

65 связей позволяет расширить динамичес кий диапазон устройства в сторону низкоомных сопротивлений, автоматизи- 25 ровать процесс измерения сопротивления, представить информацию в цифровом. виде, увеличить быстродействие.

На фиг. 1 представлена. схема устройства для измерения сопротивления; на фиг. 2 — эпюры напряжений, пояс няющие его работу.

Устройство содержит измеряИ ое сопротивление, например термометр 1 сойротивления, эталойное сопротивление 2, конденсаторы 3 и 4, ключи 510, источник 11 напряжения, коммутатор 12, формирователь 13 импульса времени разряда, состоящий из идентичных нуль-органов 14 и 15, инвертора 16 и элемента 17 совпадения, 40 преобразователь 18 длительности импульса в код, выполненный, например, --в виде стабильного генератора 19 импульсов и элемента 20 совпадения, счетчик импульсов с дешифратором 21 45 и цифровой индикатор 22. Измеряемое сопротивление термометра 1 и эталон" йбе сопротивления 2 включейы йараллельно относительно общей точки нулевого -потенциала 23 и соедияейы с идентичными конденсаторами 3 и 4, которые, в свою очередь, подключенй с одной стороны через ключи 5 и 7 к источнику 11 напряжения, а с другой сторойы через ключи 5 и 8 — к входам нуль+органов 14 и 15. Кроме того, входы нуль-органов 14 и 15 соединены через кл рчи 9 и 10 с точкой нулевого потенциала 23. С ней же соединены один из полюсов источника 11 напряжения и непотенциальные входы йуль-ор- ф) гаков 14 и 15. Работой ключей 5-10 вход коммутатора 12 подключен к ключам 5 и 8, а инверсный — к ключам б10 или наоборот. Выход нуль-органа

14 соединен с одним из входов элемента 17 совпадения, а выход нульоргана 15 соединен с входом инвертора 16, выход которого подключен к другому входу элемента 17 совпадения.

Выход элемента 17 совпадения, в свою очередь, соединен с одним из входов элемента 20 совпадения преобразователя 18, другой вход которого соединен с выходом генератора 19. Выход элемента 20 совпадения соединен с счетчиком-дешифратором 21, выход которого подключен к цифровому индикатору

22.

Работа устройства сводится к двум полуциклам, подготовительному и измерительному (фиг. 2 — интервалы t Й и Й й5 соответственно) о

В подготовительнйй цикл коммутатор 12 замыкает ключи б, 7, 9 и 10 (фиг. 2а, интервал tд...t ) и размыкает ключи 5 и 8 (фиг. 2б, интервал

tp...t ).На фиг. 2а показано напряжение йрямого выхода коммутатора 12, подсоединенного к ключам б, 7, 9, 10, а на фиг. 2б — напряжение инверсного выхода коммутатора 12, подключенного к ключам 5 и 8.

При рассмотрении работы устройства условно принято, что наличие положительного напряжения на ключе устанавливает его в положение замкнуто, отсутствие напряжения — в положение разомкнуто.

В измерительном полуцикле коммутатор 12 размыкает ключи 6, 7, 9, 10 (фиг. 2а, интервал t ...t ) и замыкает ключи 4, 8, т.е. логика работы коммутатора 12 сводится к следующему: когда замкнуты ключи 5, 8, ключи б, 7, 9, 10 разомкнуты и наоборот.

В подготовительный полуцикл работы устройства конденсаторы 3 и 4 через замкнутые ключи б и 7 заряжаются до напряжения источника 11 (фиг. 2в,г интервал tp t соответственно). На выходе нуль-органов 14 и 15 устанавливается нулевой потенциал, так как ключи 9 и 10 замкнуты (фиг. 2д, 2е, интервал t ... соответственно), на выходе инвертора 16 устанавливается логическая единица (фиг. 2ж, интервал t ...t ), на выходе элемента о

17 совпадения устанавливается логический ноль.(фиг. 2з, интервал о 2

Генератор 19 преобразователя 18 непрерывно формирует стабильные импульсы (фиг. 2и). На выходе элемента 17 совпадения преобразователя 18 устанавливается логический ноль (фйг. 2к, интервал tî...

В измерительный цйкл работы устройства (фиг. 2 интервал с ...е5) ключи 5 и 8 замкнуты, а ключи б, 7, 9, 10 разомкнуты.

781709

Конденсаторы 3 и 4 начинают разряжаться через термометр 1 сопротив-» ления, сопротивление 2 и входное сопротивление нуль-органов 14 и 15.

Так как входное сопротивление нуль-органов велико по сравнению с сопротивлением измеряемым и эталонным, то длительность разряда конденсатора 3 определяется постоянной времени цепи его разряда, равной произведению величины сопротивления термометра 1 на величину емкости конденсатора 3 (фиг.2в, интервал t-„...t 4), а длительность разряда конденсатора

4 определяется постоянной времени цепи его разряда, равной произведению величины эталонного сопротивления 2 15 на величину емкости конденсатора 4.

При этом следует учесть, что величина эталонного сопротивления 2 выбирается равной величине измеряемого сопротивления термометра 1 при нулевом 26 значении параметра.

Далее, в соответствии с постоянной времени цепи разряда конденсатора 3, нуль-орган 14 формирует импульс дли- 2 тельностью с ...t (фиг. 2д), а нульорган 15 формирует импульс длительностью с ...t (фиг. 2е). Следует учесть, что изменение сопротивления в области отрицательных температур, т.е. когда термометр 1 имеет сопротивление меньше эталонного сопротив- ления 2, в данном случае не рассматривается. Таким образом, длительность выходного импульса нуль-органа 15 остается практически постоянной в ripo- 35 цессе работы, а длительность выходного импульса нуль-органа 14 определяется изменением сопротивления термометра 1.

Импульс нуль-органа 15 инвертируется инвертором 16 (фиг. 2, интервал 4О ...t) и поступает на один из входов элемента 17 совпадения, причем на другой его вход поступает импульс с нуль-органа 14 (фиг. 2д). В результате на выходе элемента 17 совпадения получается разность длительностей импульсов нуль-органов 14 и 15(фиг.2э, интервал ...с ). Этот импульс находится в однозначной зависимости от изменения сопротивления термометра 1.

Далее полученный импульс поступает на вход элемента 20 совпадения, на другой вход которого поступают импульсы от генератора 19. В результате на выходе элемента 20 совпадения имеем код в виде последовательности коротких импульсов (фиг. 2к, интервал с ...t„) число которых определяет длительность поступающего на вход импульса, в конечном счете и температуру объекта, измеряемую термомет-, Qj ром 1. Частота импульсов генератора

19 выбирается с учетом необходимой величины крутизны преобразования устройства, исходя из конкретных условий. 65

Далее последовательность импульсов поступает на счетчик с дешифратором

21, где обрабатывается и далее индицируется на цифровом индикаторе 22.

В момеЙт времени t цикл работы устройства повторяется. Длительность подготовительного и измерительного полуциклов выбирается исходя из конкретных условий такой, чтобы конденсаторы 3 и 4 успели полностью зарядиться до величины напряжения источника 11 и разрядиться до нуля во время диапазона измерения сопротивления термометра 1. В интервале времени и ...t (фиг. 2) показано увеличение сопротивления термометра 1 под воздействием температуры и соответствующие изменения в работе элементов устройства. Работа же этих элементов аналогична описанной выше.

Введение в устройство формирователя 13, выполненного в виде двух нуль-органов 14 и.15, инвертора 16 и элемента 17 совпадения позволяет не только расширить динамический диапазон устройства в области низких сопротивлений, но и уменьшить погрешности измерения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения сопротивления, содержащее эталонное сопротивление, параллельно соединенные с ним конденсаторы, источник напряжения, подключенной к конденсаторам через ключевые элементы, и коммутатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений, в него введены формирователь импульсов, преобразова.тель длительности импульса в код, счетчик импульсов и индикатор, причем оба конденсатора подключены через ключевые элементы параллельно входам формирователя импульсов, выход которого подключен ко входу индикатора через последовательно соединенные преобразователь длительности импульса в код и счетчик импульсов.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь импульса содержит два нуль-органа, инвертор и первый элемент совпадения, а преобразователь длительности импульса в код содержит генератор импульсов и второй элемент совпадения, причем выходы нуль-органов подключены ко входам первого элемента совпадения непосредственно и через инвертор, вторые входы нуль-органов соединены между собой,а к одному из входов второго элемента совпадения подключен генератор импульсов.

Источники ийформации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

9 130577, кл. G 01 R 27/22, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

9 175122, кл. G 01 R 27/02, 1962.

78) 709

Фиг. 1

Ц

U и

Ц г

t, Цt,t tyts

Составитель В. Дубнов

Техред М.Петко

Редактор Н. Лазаренко

Корректор H. Швыдкая

Заказ 8121/48

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

ll г и д

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам йзобретений и открытий

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