Устройство для измерения сопротивления

 

<и>938198

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистические

Рес убл (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 25.09.80 (21) 2984025/18-21 с йрисоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 23.06.82 (5l)M. Кл.

Ci 01R 27/02 еваудеретеевеые квинтет

СССР йо делам изобретений и откритнй (53) Уд 621.31 7..331(088.8) С. Г. Булки а, Н. И. Грибок, о. И. Зорий, р, ц", "Ъ ррах

B. И. Пуцыло, Е. И.. Шморгун и В. А:: Яцуй-с г; ° . Г и и

/ (72) Авторы изобретения

Львовский ордена Ленина политехничес им. Ленинского комсомола (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к цифровым приборам для измерения сопротивления на постоянном токе.

Известно устройство, содержащее источник постоянного напряжения, делитель напряжения, разрядный и образцовый резисторы, разрядный и зарядный ключи, переключатель, дифференциальный усилитель, интегратор тока, нуль-орган, 1О триггер и блок управления.

Зто устройство позволяет устранить влияние на результат измерения нестабильности напряжения источника постоян ного напряжения jl) .

Однако существенным недостатком известного устройства является влияние на результат измерения аддитивной составляющей погрешности аналого-цифрового преобразователя за счет входных дрейфов усилителя и интегратора, что значительно снижает точность измерения, особенно низкоомных сопротивлений.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является цифровой омметр, содержащий последовательно соединенные токозадающий, измеряемый и образцовый резисторы, общие выводы которых подключены к общей шине, второй вывод образцового и один вывод токозадакзцего резисторов подключены соответственно к выходам источника напряжения, общие выводы токоэадакщего и измеряемого резисторов и второй вывод образцового резистора подключены к соответствукецим входам переключателя, к выходу которого последовательно подключены интегратор, нуль-орган, селектор, к второму входу селектора подключен генератор тактовых импульсов, бпоте управления, выход которого соединен с управлякецим входом переключателя, первый вход - с выходом нуль-органа, второй вход - с вторым входом генератора тактовых импульсов, второй вход нуль-органа подйлючен к общей шине, цифровой отсчетный блок 1.2).

3 9381

Недостатком известного техничес кот о решения является узкий диапазон измерения, особенно низкоомных резисторов, тго определяется соизмеримостью значений сопротивлений образцового и измеряемого резисторов.

Бель изобретения — повышение точнос . ти измерения при расширении диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем„ что в устройство для измерения сопротивления, содержащее последовательно соединенные источник тока и образцовый резистор, второй вывод которого соединен с корпусом, а первый вывод — с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с первой входной клеммой для подключения измеряемого резистора, первый выход - с входом интегратора, выход которого соединен через 20 нуль-орган с входом селектора к второму входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов, блок управле« ния, выход которого соединен с управляю щим входом переключателя, цифровой от- 25 счетный блок, второй вход нуль-opraHa, соединен с корпусом, введены второй образцовый резистор, реверсивный счетчик, усилитель, причем первый вывод образ.цового резистора соединен с корпусом и зо с третьим входом переключателя, второй вывод соединен с второй входной клеммой для подключения измеряемого резистора и с четвертым входом переключателя, второй и третий выходы которого з соединены с входаьа усилителя, выход .которого соединен с вторым входом интегратора, выходы селектора соединены

Р ,соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, вы- а ходы которого соединены соответственно с информационными входами цифрового отсчетного блока и с сигнальным входом блока управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно с уп- 5 равляющими входами селектора и цифрового отсчетного блока. б

На фиг. 1 приведена блок-схема усъройства для измерения сопротивления; на фиг. 2 - диаграммы напряжения.

Устройство для измерения сопротивления содержит последовательно соединенные измерительный резистор 1, источник

2 тока, первый образцовый резистор 3 и второй образцовый резистор 4, переключатель 5, связанный своими четырьма входами соответственно: первым — с общими выводами измерительного резис98 4 т ора 1 и источника 2 тока, вторым — с общими выводами измерительного резистора 1 и второго образцового резистора

4, третьим - c корпусом и четвертым- с общими выводами источника 2 тока и первого образцового резистора 3, первые два выхода переключателя 5 связаны с входом усилителя 6, а третий выход соединен с одним из входов интегратора 7, к другому входу которого подключен выход усилителя 6, выход интегратора 7 соединен с входом нушоргана 8, выход которого подключен к одному из входов селектора 9, соответствукзцие выходы которого связаны с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика 10, а выходы последнего соединены соответственно с сигнальным входом блока 11 управления и информационными входами цифрового отсчетного блока 13.

К другому входу селектора 9 подключен выход генератора 12 тактовых импульсов, причем выходы блока 11 управления соединены с управляющими входами переключателя 5, селектора 9 и цифрового отсчетного блока 13.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства сигналы с блока 11 управления переводят переключатель 5 в положение, соответствующее подключению второго образцового регистра 4 к входу усилителя 6, а вход селектора 9 отключают от выхода генератора 12 тактовых импульсов. . При этом на вход интегратора 7 с выхода усилителя 6 поступает напряжение равное 1 И о- Ар) (a) где K> — коэффициент усиления усилитеas 6;

J — - ток источника тока 2;

9 — сопротивление второго образцового резистора 4;

0 — значение входного дрейфа усилителя 6, Причем значение сопротивления Rc выбирается таким, чтобы падение напряжения на нем при заданном значении тока - всегда было больше возможного значения напряжения дрейфа, т.е.

: 9о Одр или (3RQ + Одр )) О.

Напряжение U интегрируется интегратором 7 в течение интервала Т, длительность которого выбирается равной периоду напряжения помехи (сетИ питания устройства) и задается блоком 11 управления.

938198

В конце интервала Т на выходе интегратора 7 возникает напряжение

01=КО О Ж= и К (Жо ЦрР Р) где К = — - коэффициент преобразования

S ь- интегратора 7.

После окончания интервала Т сигналы блока 11 управления переводят переключатель 5 в положение, соответствукхцее подключению ко входу интегратора 7 первого образцового резистора 3, а вь1ход селектора 9 подключают к вычитающему входу реверсивного счетчика 10 для прохождения импульсов от. генератора 12 тактовых импульсов.

В этот момент к входу интегратора

7 прикладывается напряжение Оп, снимаемое с первого образцового резистора

3, противоположной полярности к напря.жению U

: U =3Q. (3)

I где 3 — ток источника тока;

R, — сопротивление первого образцового резистора 3.

l5

Причем значение сопротивления R выбирается значительно больше сопротивления Ко, т.е. R.»Q и I U i 7 U .

Напряжение U интегрируется интегратором 7 в течение интервала времени . до момента тока интегратора не возвра, тится в исходное состояние, т.е. пока не выполнится равенство

Е

0„=0 =Кд J3R8<=Kg 3k+q q(4) о 35, Таким образом, интервал времени нетрудно определить приравнивания (2.) и (4) откуда

К «(Э о ОАр)Т

ti- И) ю

Момент окончания интервала фиксируется нуль-органом 8, выходной сигнал которого закрывает селектор 9 и прохождение импульсов от генератора 12

45 тактовых импульсов на вычитакаций вход реверсивного счетчика 10 импульсов. В реверсивном счетчике 10 зафиксируетс я код числа (фиг. 2) . = о, где — частота следования импульсов .о от генератора 12 тактовых импульсов.

Затем сигналы блока 11 управления переводит переключатель 5 в положение, соответствукицее подключению к входу усилителя 6 последовательно соединенные измерительный резистор 1 и второй образцовый резистор 4.

При этом с выхода усилителя 6 на вход интегратора 7 поступает напряжение равное

U =K„(N< о) + Одр), (71 где k> — значение сопротивления измеряемого резистора 1;

Ро — значение сопротивления второго образцового резистора 4.

Напряжение 0 5 интегрируется интеко ратором 7 в течение интервала Т, длительность которого выбирается равной периоду помехи и задается блоком, 11 управления.

В конце интервала Т на выходе интегратора 7 возникает напряжение:

U> ="ч JU>dt =K„K )3(Rq+R ) -(,,р)т ® о где К,= — коэффициент преобразования интегратора 7.

После окончания интервала Т сигналы блока 11 управления переводят переключатель 5 в положение, соответствукщее подключению к входу интегратора 7 первого образцового резистора 3, а выход селектора 9 подключен к суммируюшему входу реверсивного счетчика 10 для прохождения импульсов от генератора

12 тактовых импульсов.

В этот момент к входу интегратора

7 прикладывается напряжение Ö4, снимаемое с первого образцового резистора

3, противоположной полярности к напряжению

U4.= 0 =, л)

Напряжение 04 интегрируется интегратором 7 в течение интервала времени

Ф.,ц до момента, пока интегратор 7 не возвратится в исходное состояние, т.е. пока не вы равенство 1 --О4=К.ГЯа=. 2. (О> о

В момент, когда на суммирукиций вход реверсивного счетчика 10 поступит количество импульсов: Nq, равное количеству импульсов, поступивших на вычитаквций вход, реверсивный счетчик 10 переходит в нулевое состояние. В момент перехода реверсивного счет пса через ноль, что фиксируется блоком 11 управления, последний своим сигналом дает разрешение на считывание результата цифровым отсчетным блоком 13. Момент окончания интервала т, фиксируется нуль-органом 8, который своим сигналом закрывает селектор 9, и поступление импульсов на суммирукиций вход реверсивного счетчика 10 прекращается.

938198

Приравнивая (8 ) и (10) нетрудно определить интервал времени Ч ЬЯХ+ о) + ОДР 3> й." 3R (от момента перехода через ноль реверсивного счетчика 10 до момента окончания интервала ) .

В момент окончания интервала време ни+ на суммирующий вход реверсивного о счетчика 10 поступит количество импульсов М - об д. и в нем зафиксируется код числа (фиг. 2)

К koт

- Ь=й -й„,т.Е. йь-, х=Мх, () „ где К = — — коэффициент преобразова $ 1о ния аналого-цифрового преобразования.

Результат измерения индицируется цифровым отсчетным блоком 13.

После чего блок 11 управления своими сигналами переводит устройство в исходное состояние и цикл измерения повторяется.

Как видно из (12), результат изме25 рения не зависит от значений Rp, 3,0 и др., достаточно обеспечить только их стабильность на время одного цикла измерения, что практически всегда выполняется.

Таким образом, за счет введения второго образцового резистора 4 и реверсивного счетчика 10, а .также апгоритма работы в изобретении по сравнению с известным устройством значительноЗ5 повышена точность измерения и расширен нижний предел диапазона измерения, поскольку устранено влияние входного дрейфа усилителя, что особенно важно при малых значениях сопротивлений. Нижний предел измерения практически ограничивается погрешностью дискретности.

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления, содержащее последовательно соединенные источник тока и образцовый резистор, второй вывод которого соединен с корпусом, а первый вывод - c первым входом йереключателя, второй вход ксьторого соединен с первой входной eìмой для подключения измеряемого резистора, первый выход — с входом интегратора, выход которого соединен через нуль-орган с входом селектора, к второму входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов, блок управления, выход которого соединен с управляюшим входом переключателя, цифровой отсчетный блок, второй вход нульоргана соединен с корпусом, о т л и— ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения при расширении диапазона измерения, введены второй образцовый резистор, реверсивный счетчик, усилитель, причем первый вывод образцового резистора соединен с корпусом и с третьим входом переключателя, второй вывод соединен с второй входной клеммой для подключения измеряемого резистора и с четвертым входом переключателя, второй и третий выходы которого соединены с входами усилителя, вы"ход которого соединен с вторым входом интегратора, выходы селектора соединены соответственно с вычитаюшим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены соответственно с информационными входами цифрового отсчетного блока и с сигнальным входом блока управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управлякюцими входами селектора и цифрового отсчетного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 601632, кл. 001 R. 27!00, 1976.

2. Патент США № 3875503, НКИ 324-62, 1975.

938198

Фиа 2

Составитель Л. Фомина

Редактор А. Шандор Техред К.Мыцьо Корректор О, Билак

Закаэ 4454/69 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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