Устройство для измерения сопротивления

(1)781709 Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. ( . С 01 й 27/02 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(72) Автор изобретения А.ф. Алейников Специальное опытное проектно-конструкторско-технологическое бюро Сибирского отделения Всесоюзной ордена Ленина академиисельскохозяйственных наук им. В,И. Ленина(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 11.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 нимиконденсаторы, источник напряжения,подключенный к конденсаторам черезключевые элементы, нуль-индикатор 123.Однако известное устройство обладает малым динамическим диапазономизмерения и не может быть использовано для измерения низкоомных сопротивлений с малыми приращениями и приизмерении температуры с помощью термометров сопротивления. Использованиев качестве индикатора измеряемого сопротивления магазина сопротивленийкрайне неудобно и не позволяет автоматизировать процесс измерения. Устройство ненадежно в работе, обладает малымбыстродействием и не согласуется при дальнейшей обработке информации с ЭВМ.Цель предлагаемого изобретения -расширение динамического диапазонаизмерения,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 введеныформирователь импульсов, преобразо- ватель длительности импульса 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"импульсаО 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 дампервого элемента совпадения непосредственно и через инвертор, вто-рые входы нуль-органов соединены между собой, а к одному из входов второго элемейта совпадения подключен ге нератор импульсов.Введение вышеуказанных элементов и связей позволяет расширить динамичес кий диапазон устройства в сторонунизкоомных сопротивлений, автоматизи- р 5 ровать процесс измерения сопротивления, представить информацию в цифровом виде, увеличить быстродействие.На фиг. 1 представленасхема устройства для измерения сопротивления; на Фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.Устройство содержит измеряеИбесопротивление, например термометр 1сойротивления, эталойное сопротивление 2, конденсаторы 3 и 4, ключи 510, источник 11 напряжения, коммутатор 12, формирователь 13 импульсавремени разряда, состоящий из идентичных нуль-оРганов 14 и 15, инвертора 16 и элемента 17 совпадения, 40преобразователь 18 длительности импульса в код, выполненный, например, "ввиде стабильного генератора 19 импульсов и элемента 20 совпадения,счетчик импульсов с дешифратором 21 45и цифровой индикатор 22. Измеряемоесопротивление термометра 1 и эталон"йбесопротивления 2 включейы йараллельно относительно общей точки нулевого -потенциала 23 и соедияейы сидентичными конденсаторами 3 и 4, которые, в свою очередь, подключены содной стороны через ключи 5 и 7 к источнику 11 напряжения, а с другойсторОйы через ключи 5 и 8 - к входамнульФорганов 14 и 15. Кроме того,входы нуль-органов 14 и 15 соединены " через клгрчи 9 и 10 с точкой нулевогопотенциала 23. С ней же соединеныодиниз полюсов источника 11 напряжения и непотенциальные входы йуль-ор- ф)гаков 14 и 15. Работой ключей 5-10управляет коммутатор 12, выполненный,например, в виде генератора прямоугольных импульсов с прямым инверс" нйм выходом. В этом случае прямой65 вход коммутатора 12 подключен к ключам 5 и 8, а инверсный - к ключам б илинаоборот. Выход нуль-органа 14 соединен с одним из входов элемента 17 совпадения, а выход нуль- органа 15 соединен с входом инвертора 16, выход которого подключен к другому входу элемента 17 совпадения.Выход элемента 17 совпадения, в своюочередь, соединен с одним из входов элемента 20 совпадения преобразователя 18, другой вход которого соединенс 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, подготовительномуи измерительному (фиг. 2 - интервалы г г и г г . соответственно).оВ подготовительнйй цикл коммутатор 12 замыкает ключи б, 7, 9 и 10 (фиг. 2 а, интервал гдг ) и размыкает ключи 5 и 8 (фиг. 2 б, интервал гог ),На фиг. 2 а показано напряжение йрямого выхода коммутатора 12, подсоединенного к ключам б, 7, 9, 10, а на фиг. 2 б - напряжение инверсноговыхода коммутатора 12, подключенногок 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. 2 а, интервал г г ) 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 заряжаютсядо напряжения источника 11 (фиг. 2 в,гинтервал гдг соответственно). На выходе нуль-органов 14 и 15 устанавливается нулевой потенциал, так как ключи 9 и 10 замкнуты (фиг. 2 д, 2 е, интервал г г соответственно), на выходе инвертора 16 устанавливается логическая единица (фиг. 2 ж, интервал г, ,г ), на выходе элементаоф17 совпадения устанавливается логический ноль.(фиг. 2 з, интервал о2.Генератор 19 преобразователя 18 непрерывно формирует стабильные импульсы (фиг. 2 и). На выходе элемента 17 совпадения преобразователя 18 устанавливается логический ноль (фйг.,2 к, интервал г, г ).В измерительный цйкл работы устройства (Фиг, 2 интервал г г) ключи5 и 8 замкнуты, а ключи б, 7, 9, 10 разомкнуты.Конденсаторы 3 и 4 начинают разряжаться через термометр 1 сопротивления, сопротивление.2 и входное сопротивление нуль-органов 14 и 15Так как входное сопротивление нуль-органов велико по сравнений 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 конденса- ф тора 3 (Фиг,2 в, интервал ,с 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 Щ значении параметра. Далее, в соответствии с постоянной времени цепи разряда конденсатора 3, нуль-орган 14 Формирует импульс дли" 2 тельностьюс (фиг. 2 д), а нуль- орган 15 формирует импульс длительностью(фиг. 2 е). 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 про- З 5 цессе работы, а длительность выходного импульса нуль-органа 14 определяется изменением сопротивления термометра 1, Импульс нуль-органа 15 инвертируется инвертором 16 (фиг. 2, интервал 40 ) и пОступает на один из входов элемента 17 совпадения, причем на другой его вход поступает импульс с нуль-органа 14 (фиг. 2 д), В результате на выходе элемента 17 совпадения получается разность длительностей импульсов нуль-органов 14 и 15(фиг. 2 э, интервал с 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 корот ких импульсов (фиг. 2 к, интервал с с) число которых определяет длительность поступающего на вход импульса, в конечном счете и температуру объекта, измеряемую термомет-, Щ 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 с 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(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 изобретения1, 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 формирова-. тель 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9 130577, кл. 6 О 1 й 27/22, 1961.2. Авторское свидетельство СССР 9 175122, кл. С 01 й 27/02, 1962.783709 Составитель В. Дубн а орректор Н. Швыдкая аренко Техред етко/48ВН Заказ 81 1130те шш ш шш жФж ЕФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 1019ИПИ Государо делам йзо Москва, Ж ственного комите бретений и откры -35, Раушская на писноеа СССРийд. 4/5