Устройство для измерения отклонения сопротивления от заданного значения
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ. СССР М ДВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Львовский политехнический иститут им. Ленинского комсомола(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ЗАДАННОГОЗНАЧЕНИЯ,ЯО 1536322 измерения параметров электрическихцепей, Устройство для измерения отклонения сопротивления от заданногозначения содержит источник 1 опорного напряжения, переключатель 2, операционные усилители 3, 5, 12 и 18,токозадающие резисторы 4 и 6, образцовый резистор 11, измеряемый резистор 17, дифференциальный усилитель 19, источник 20 напряжениясмещения, коммутатор 21, интегратор22, нуль-орган 23, блок 24 управлениягенератор 25 импульсов, селектор 26,реверсивный счетчик 27, регистр 28,.индикатор 29 и блок 30 индикации знака. Устройство обладает повьппеннойточностью измерения. 4 ил.1536322 1 т Гт Зт бт 5 т й 1 т Г 1 Зт 4 5 т бт Ъх иищ Составитель В, СтукаТехред И, Ходанич Корректор В. Кабации Петро Редак Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж арина, 101 улЗаказ 106ВНИИПИ Государственного ком113035, Мос Тираж 541 тета по изобрва, Ж, Рауш ениям и кая наб Подписноерытиям при ГКНТ ССС 4/5Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым устройствам для измерения сопротивления .5Цель изобретения - повышение точности измерения.На фиг. 1 изображена. блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема дифференциального усилителя; на фиг, 3 - О схема кодирующей части устройства;на фиг. 4 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, подключенный к 5 переключателю 2, первый операционный усилитель 3, первый токоэадающий резистор 4, второй операционный.усилитель 5, второй токоэадающий резистор 6, первый токовый 7, первый 20 потенциальный 8, второй токовый 9 и второй потенциальный 10 соединительные провода образцового резистора 11, третий операционный усилитель 12, первый токовый 13, первый по тенциальный 14, второй токовый 15 и второй потенциальный 16 соединительные провода измеряемого резистора .17, четвертый операционныР усилитель 18, дифференциальный усили тель 19, источник 20 напряжения смещения, коммутатор 21, подключенный через интегратор 22 к нуль-органу 23, блок 24 управления, генератор 25 импульсов, селектор 26, релерсивный счетчик 27, регистр 28, индикатор35 29 и блок 30 индикации знака.Неподвижные контакты.переключателя 2 соединены с выводами источникаопорного напряжения, один вывод 40 которого соединен с общей шиной устройства, а второй - с третьим входом коммутатора 2. Подвижный контакт переключателя 2 соединен с инвертирующим входом первого 3 и второго 5 операционных усилителей. Неинвертирующие входы первого 3 и второго 5 операционных усилителей соединены соответственно через первый 4 и второй 6 токозадающие резисторы с общей шиной устройства. Выходы первого 3 и второго 5 операционных усилителей соответственно через измеряемый резистор 11 и его первый токовый 7 и второй потенциальный 10 провода и5 через образцовый резистор 17 и его пер вый токовый 13 и второй потенциальный 16 провода соединены соответственно с первым и вторым входами дифференциального усилителя 19. Второй вход этого усилителя инверсный. Инвертирующий вход третьего операционного усилителя 12 через первый потенциальный 8 и первый токовый провода соединен с выходом первого операционного усилителя 3, а его выход через второй токовый 9 и второй потенциальный 10 провода соединен с первым входом дифференциального усилителя 19, Аналогично через первый токовый 13, первый потенциальный 14, второй токовый 15 и второй потенциальный 16 провода в цепь между выходом второго операционного усилителя 5 и вторым входом дифференциального усилителя 19 включен четвертый операционный усилитель 18. Неинвертирующие входы третьего 12 и четвертого18 операционных усилителей соединены с общей шиной устройства. С третьим входом дифференциального усилителя19 соединен источник 20 напряжения смещения, выход усилителя соединен с первым входом коммутатора 21, выходкоторого соединен с входом интегратора 22. Выход последнего через нульорган 23 соединен с вторым входом коммутатора 21 и входом блока 24 управления. Генератор 25 опорной частоты соединен с блоком 24 управления и через селектор 26 соединен с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 27, выход переноса которого соединен с блоком 24 управления. Информационные выходы реверсивного счетчика 27 .через регистр 28 соединены с индикатором 29, Управляющие выходы блока 24 управления соединены с переключателем,2, коммутатором 21, входом установки в нольреверсивного счетчика 27, через блок 30 индикации знака - с индикатором29, с входами разрешения приема информации регистра 28 и блока 30 индикации знака.Дифференциальный усилитель содержит первый 31, второй 32 и третий 33 операционные усилители, первый 34, второй 35 и третий 36 прецизионные резисторы и четвертый резистор 37, Инвертирующие входы первого 31 и второго 32 операционных усилителей служат соответственно первым и вторым входами дифференциального усилителя, Неинвертирующий вход первого операционного усилителя 31 через первыйпрецизионный резистор .34 соединен с51,536 общей шиной устройства, а выход -с инвертирующим входом третьего операционного усилителя 33. Неинвертирующий вход второго операционного усилителя 32 через второй прецизионный резистор 35 соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя 33, а выход соединен с общей шиной устройства, Инвертирующий вход третьего операционного усилителя 33 соединен через четвертый резистор 37 с третьим входом дифференциального усилителя, а неинвертирующий вход - с общей шиной устройства. В цепь обратной связи этого операционного усилителя включен третий образцовый резистор 36. Выход третьего операционного усилителя 33 служит выходом дифференциального усилителч.Влок 24 управления содержит кольцевой счетчик 38, шесть КБ-триггеров 39-44, пять элементов ИЛИ 45-49, делитель 50 частоты, четыре импульсных трансформатора 51-54, и два формирователя 55 и 56 импульсов.Генератор 25 импульсов через делитель 50 частоты соединен со счетным входом кольцевого счетчика 38, Выходы этого счетчика используются следующим образом. Первый выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 46 и через первый формирователь 56 импульсов - с входом установки в "0" реверсивного счетчика 27, второй выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ 47, третий выход не используется, четвертый выход соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 46 и К-входом шестого КЯ-триггеры 44, пятый выход - с вторым входом третьего элемента ИЛИ 47, шестой выход " с входом первого элемента ИЛИ 45 и через второй формирователь 55 импульсов с регистром 28 и блоком 30 индикации знака, Выходы первого 45, второго 46 и третьего 47 элементов ИЛИ через первичные обмотки соответственно первого 51, второго 52 и третьего 53 импульсных трансформаторов соединены с общей шиной кодирующей части устройства. Кроме того, выход третьего элемента ИЛИ 47 соединен с Я-входом пятого КЯ-триггера 43, К-вход этого триггера через вторичную обмотку четвертого импульсного трансформатора 54 соединен с общей шиной кодирующей части устройства, а выход - с первым вхо 322 6 дом селекторз 26, Б-вход шестого КБтриггера 44 через пятый элементИЛИ 49 соединен с выходом формирователя 56 импульсов и выходом переносареверсивного счетчика 27. Прямой выход этого триггера соединен с вторым входом селектора и блоком 30индикации знака, а инверсный выход -с третьим входом селектора 26. Б-входы первого 39, второго 40 и третьего41 КЯ-триггеров через вторичные обмотки первого 51, второго 52 и третьего 53 импульсных трансформаторов соединены с общей шиной устройства. Выход нуль-органа 23 через четвертыйэлемент ИЛИ 48 соединен с К-входомпервого 39, с Я-входом четвертого 42КЯ-триггеров и через первичную обмотку 51015 20 четвертого импульсного трансформатора 54 соединен с общей шиной устройства. Выход первого КБ-триггера 39соединен с управляющим входом переключателя 2, Выходвторого КЯ-триггера 25 40 соединен с К-входом четвертогоКЯ-триггера 42, выход третьего КЯтриггера 41 - с К-входом второгоКЯ-триггера 40, выход четвертого КЯтриггера 42 с К-входом третьего КЯ триггера 41. Кроме того, выходы этихтриггеров соединены с управляющимивходами коммутатора 21, Инверсныйвыход третьего КЯ-триггера 41 соединенс входом элемента ИЛИ 48.Селектор 26 содержит два элементаИ 57 н 58. Первые входы этих элементов соединены с генератором 25 импульсов вторые входы соединены междусобой и служат первым входом селек тора. Третий вход первого элементаИ 57 служит вторым входом селектора 26, а третий вход второго элемента И 58 - третьим входом селектора26. Выходы первого 57 и второго 58 45 элементов И соединены соответственнос суммирующим и вьгчитающим входамиреверсивного счетчика.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы устройствопереводят в исходное состояние, когда переключатель 2 находится в нижнем по схеме положении, интегратор22 и реверсивный, счетчик 27 обнуляют, 55Измерение производят в два цикла.,В первом цикле проивзводят преобразование в код выходного напряжениявижного контакта переключателя 2, а во втором цикле преобрауют это напря жение в код при верхнем (по схеме) положении подвижного контакта переключателя 2. Результат измерения определяют как разность результатов двух преобразований. Преобразования производятся методом двухтактного интегрирования.Процесс измерения состоит из шести тактов, Длительность первого и четвертого тактов фиксирована, задается частотой генератора. 25 импульсов и составляет время Т. В первом такте на время Т к входу интегратора 22 блок 24 управления подключает выход дифференциального усилителя 19, По окончании первого такта блок управления переводится в состояние готовности приема сигналов с нуль-органа 23, выдает команду разрешения прохождения импульсов с генератора 25 через селектор 26 на суммирующий выход реверсивного счетчика 27 и подключает посредством коммутатора 21 к входу интегратора 22 источник 1 опорного напряжения, При срабатывании нуль-органа 23.заканчивается второй такт и блок 24 управления пе,реводит интегратор 22 в режим обнуления, прекращает прохождение импульсов на вычитающий вход реверсив. - ного счетчика 27 и переводит переключатель 2 в верхнее по схеме положение. В третьем такте выдерживается пауза, достаточная для окончания переходных процессов в измерительной схеме. В четвертом такте, как и в первом, блок 24 управления посредством коммутатора 21 подключает к интегратору 22 выход дифференциального усилителя 19. По окончании четвертого такта блок 24 управления переводится в состояние готовности приема информации с нуль- органа 23, вырабатывает команду разрешения прохождения импульсов с генератора 25 через селектор 26 на вычитающий вход реверсивного счетчика 27. . Срабатывание нуль-органа 23 свидетельствует об окончании пятого такта и информация с реверсивного счетчика (,в виде параллельного кода) передается в индикатор, Если в пятом такте реверсивный счетчик 27 переходил через ноль, то блок 24 управления вырабатывает команду блоку 30 инл л дикации злака иидицировать .знак)смб напряжение на первом входедифференциального усилителяфнапряжение на втором входедифференциального усилителя,дрейф напряжения смещенияпервого операционнот о усилителя 31 дифференциальногоусилителя,дрейф напряжения смещениявторого операционного усилителя 32 дифференциальногоусилителя,дрейф третьего операционногоусилителя 33 дифференциального усилителя,сопротивление первого прецизионного резистора 34,сопротивление второго прецизионного резистора 35,сопротивление третьего прецизионного резистора 36,сопротивление четвертого пре.циэионного резистора 37,напряжение смещения. где 30 35 40 К345Кь 45 Псм 50 Напряжение П 1 на первом входе дифференциального усилителя равно К +6) - +Ан Р.(2) 55 где П - напряжение на инвертирующем входе первого операционного усилителя 3,а регистру 28 - выдать на индикаторное устройства 29 число, соответствующее коду, переданному из реверсивного счетчика, Если реверсивный счетчик 27.через ноль не проходил, тоблок индикации знака покажет "+". Напряжение источника 20 напряжения смещения выбирают таким, чтобы его полярность совпадала с полярностью на -пряжения источника 1 опорного напряжения, а значение таким, чтобы выходноенапряжение дифференциального усипителя не меняло знака.15 Определим напряжение на выходе дифференциального усилителя как) ТЫз Ь, - дрейф напряжения смещения .первого операционного усилителя 3,р. - первый токозадающий резис"тор;К - образцовый резистрр;вЬ - дрейф напряжения смещения3третьего операционного усилителя 12, ОНапряжение на втором входе дифференциального усилителя равноКх,напряжение на инвертирующемвходе второго операционногоусилителя 5;дрейф напряжения смещениявторого операционного усипи. 20теля 5,измеряемое сопротивление ,сопротивление второго токозадающего резистора,дрейф напряжения смещениячетвертого операционногоусилителя 18. Таким образом, напряжение на выходедифференциального усилителя равно 3 О где И - результат преобразованиявыходного напряжения дифференциального усилителя вкод при закороченном входе 45измерительной схемы,Ю - результат преобразованиявыходного напряжения дифференциального усилителя вкод при подключенном к 50входу измерительной схемыисточнике образцового напряжения,11 вмх,Э.0 вх- соответствующие кодам М иМ выходные напряжения дифференциального усилителя.Из выражения (6) следует, что результат преобразования инвариантен Определим результат двухтактного интегрирующего преобразователя выходного напряжения дифференциального усилителя в код какилФ Т (5) 1 1 где Н - напряжение источника 1опорного напряжения,, - постоянная времени интегратора в первом и четвер-,том тактах преобразованиями- постоянная времени интегратора во втором и пятом тактах преобразования,Г - частота следования импульсов с генератора 25 импульсов.Учитывая, что. результат измерения огределяется как разность результатов двух двухтактных интегрирующих пре.образований, проведенных прн закороченном и подключенном к источнику опорного напряжения входе измерительной схемы, запишем этот результат как к значению опорного напряжения и кдрейфам напряжения смещения операционных усилителей, используемых визмерительной цепи. Кроме того, данная схема позволяет производить измерение при разных токах, протекающихчерез образцовый и измеряемый резисторы. Значение тока задают первыми вторым токозадающими резисторами,Значение этого тока можно определить из соотношений:1 1 =1 -(7)0 о11 о рй р где 1 - ток, протекающий через образцовый резистор;. 1 - ток протекающий через изУмеряемый резистор,Значением .резисторов В. и К задают номинальное значение измеряемого резистора При этом результат измерения равенотклонении измеряемого резис.тораот заданйого значения В. Приэтом значение Кможет значительно отличаться от значения В.Блок управления работает следующим образом,Делитель 50 частоты Формирует импульсы с периодом следования Т. Значение Т выбирают кратным периодупомехи, воздействующей на вход уст, ройства. При преобладании помех частотой 50 .Гц питающей сети значениеТ = 20 мс. На выходах кольцевогосчетчика 38 Формируются шесть сдвинутых во времени импульсов,цлитель,ностью Т. Передним фронтом импульсов,поступающих с первого и четвертоговыходов кольцевого счетчика 38, вта рай КБ-триггер 40 устанавливается вединицу, что приводит к замыканиюключа коммутатора 21, подключающего1 выход дифференциального усилителя 19к интегратору 22. Передним Фронтомимпульсов, поступающих с второго ипятого выходов кольцевого счетчика38, третий КБ-триггер 41 устанавливается в единицу, что приводит ксбросу в ноль второго ВЯ-триггера 40,и вместо дифференциального усилителяк интегратору 22 подключается источник 1 опорного напряжения. Крометого, с инверсного выхода третьегоКЯ-триггера 41 на выход четвертогоэлемента ИЛИ 48 поступает разрешениеприема сигналов нуль-органа 23. Четвертый КБ-триггер 42 устанавливается в единицу сигналом срабатываниянуль-органа 23, что приводит к установке в ноль третьего КБ-триггера 41и к входу интегратора 22 вместо источника 1 опорного. напряжения подключается выход нуль-органа 23. Происходит обнуление интегратора 22.Четвертый КБ-триггер 42 находитсяв единичном состоянии до моментаперехода в единичное состояние второго КБ-триггера 40, после чего онсбрасывается в ноль, Первый ВЯ-триггер 39 управляет переключателем 2,Единица на его выходе соответствует подключению подвижного контакта переключателя 2 к общей шине устройства, Этот триггер устанавливается в единицу передним фронтом импульса,поступающего с шестого выхода кольцевого счетчика 38. Установка в нольсчетчике записано число Ю -Ю, а в блок,30 индикации знака записан ноль, Если К с К 1, то время разряда интегратора 22 в пятом такте больше его разряда во втором такте, Это означает, что число прошедших в пятом такте импульсов на реверсивный счетчик 27 больше числа 10, т.е. по окончании пятого такта в реверсивном счетчике должен образовываться код Б,-Н , который для индикации требует преобразования в дополняющий код Н доп, Перевод пятого КЯ-триггера 44 в единичное состояние сигналом перехода в ноль реверсивного счетчика 27 позволяет изменить вычитание числа импульсов Б с Б в суммирование, т.е. в момент достижения числоимпульсным кодом значения Б 1 на-, чать Формировать И доп. путем сум 3/ мирования импульсов разности Н,-Ю В шестом такте в реверсивном счетчике 27 находится код Б доп., а в блок индикации знака записана едини ца. Сигнал разрешения записи кода, находящегося в реверсивном счетчике 27, в регистр 28, и состояния шестого КЯ-триггера 44 в блок 30 индикации знака производится импульсом, по ступающим с формирователя 55 импульсов. Формула изобретения351, Устройство для измерения отклонения сопротивления от заданного значения, содержащее образцовый резистор, дифференциальный усилитель, выход которого через коммутатор соеди нен с интегратором, выход интегратора через нуль-орган соединен с вторым входом коммутатора и с блоком управления, а генератор импульсов соединен с блоком управления и через се лектор с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого через регистр соединен;с индикатором, управляющие выходы блока управления соединены с селектоРом, реверсивным счетчиком, регистром, блоком индикации знака, который соединен с индикатором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью пшеия оси зерня, в него 55 йвеДены источник опорного напряжения, переключатель, четыре операционных усилителя, два токозадающих резистора и источник напряжения смещения,при зтом источник опорного напряжения подключен к третьему входу коммутатора и к неподвижному контакту переключателя, управляющий вход которого соединен с блоком управления, второй неподвижный контакт переключателя соединен с другим выводом источника опорного напряжения и общен шиной, подвижный контакт переключателя соединен с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, неинвертирующие входы которых соединены через первый и второй токозадающие резисторы соответственно с общей шиной, выход первого операционного усилителя соединен с инвертирующим входомтретьего операционного усилителя и через образцовый резистор - с первым входом дифференциального усилителя и выходом третьего операционного усилителя, выход второго операционного усилителя с инвертирующим входом четвертого операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя, неинвертиРующие входы третьего и четвертого операционных усилителей соединены с общей шиной, а выход источника напряжения смещения соединен с третьим входом дифференциального усилителя, причем зажимы для подключения измеряемого резистора соединены,с инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дифференциальный усилитель содержит три операционных усилителя и три прецизионных резистора, причем инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены с первыми двумя входными клеммами дифференциального усилителя, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через первый прецизионный резистор соединен с общей шиной устройства, неинвертирующий вход второго операционного усилителя через второй образцовый резистор соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, с которым соединен выход первого операционного усилителя, с инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя соединены выводы третьего прецизионного резистора, выход третьего операционного усилителя соединен с выходнойклеммой дифферецниального усилителя, выход второго операционного усилителя и неинвертирующий вход третьего операционного усилителя соединены с об 5 щей шиной, инвертирующий вход третьего операционного усилителя через четвертый резистор соединен с третьей входной клеммой.3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит делитель частоты, кольцевой счетчик, пять элементов ИЛИ, шесть КБ-триггеров, четыре импульсных трансформатора и два формирователя импульсов, причем генератор импульсов через делитель частоты соединен с кольцевым счетчиком, шестой выход которого через первый элемент ИЛИ и первый импульсный трансформатор соединен с Б-входом первого КБ-триггера, первый и четвертый выходы кольцевого счетчика через второй элемент ИЛИ и второй импульсный трансформатор соединены с входом второго КБ-триггера, 25 второй и пятый выходы кольцевого счетчика через третий элемент ИЛИ и третий импульсный трансформатор соединены с Б-входом третьего КЯ-триггера, выход первого КБ-триггера соединен ЗО с информационным входом переключателя, выход второго ВБ-триггера соединен с управляющим входом коммутатора и с К-входом четвертого КБ-триггера, прямой выход третьего КБ-триггера соединен с управляющим входом коммутатора и с К-входом второго ВБ- триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход четвертого КБ-триг гера соединен с управляющим входом коммутатора и К-входом третьего КБ- триггера, выход нуль-органа через четвертый элемент ИЛИ соединен с Б- входом четвертого и К-входом первого ВЯ-триггеров, выход четвертого элемента ИЛИ через четвертый импульсный трансформатор соединен с К-входом пятого КБ-триггера, Б-вход которого. соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, выход пятого КБ-триггера соединен с первым входом селектора, первый выход кольцевого счетчика через первый формирователь импульсов соединен с входом установки в ноль ре- версивного счетчика, шестой выход кольцевого счетчика через второй формирователь импульсов соединен с регистром и блоком индикации знака, четвертый выход кольцевого счетчика соединен с К-входом шестого ВБ-триггера, Б-вход которого через пятый элемент ИЛИ соединен с выходами первого формирователя импульсов .и реверсивного счетчика, прямой выход шестого КБ-триггера соединен с блоком индикации знака и вторым входом селектора, инверсный выход шестого КБ- триггера соединен с третьим входом селектора.+. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что селектор содержит два элемента ЗИ, первые входы которых соединены с четвертой входной клеммой, вторые входы элементов ЗИ соединены с первой входной клеммой, третий вход первого элемента ЗИ соединен с второй входной клеммой, третий вход второго элемента ЗИ соединен с третьей входной клеммой, выходы первого и второго элементов ЗИ соединены соответственно с суммирующим . и вычитаюшим входами реверсивного счетчика.
СмотретьЗаявка
4112091, 29.08.1986
ЛЬВОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА
ОГИРКО РОМАН НИКОЛАЕВИЧ, ТЕЛЕП ОЛЕГ ЛЮБОМИРОВИЧ, ШМОРГУН ЕВГЕНИЙ ИВАНОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01R 27/02
Метки: заданного, значения, отклонения, сопротивления
Опубликовано: 15.01.1990
Код ссылки
<a href="https://patents.su/10-1536322-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-otkloneniya-soprotivleniya-ot-zadannogo-znacheniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения отклонения сопротивления от заданного значения</a>
Предыдущий патент: Линейный преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения
Следующий патент: Устройство для измерения параметров элементов сложной электрической цепи
Случайный патент: Рабочий стол