Цифровой многоточечный измерительный мост

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ае (зо 17/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО,ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН г гз 1 ърД Мф 4 Ь 1 фМ фСКО ВИДЕТЕЛЬСТВ(72) А.С. Герасимов включенный последовательно с одним из(53) 621.317.733(088.8) постоянных резисторов, при этом ис(56) 1, Авторское свидетельство СССР. точник питания включен в диагональВ 746300, кл. С 01 К 17/10,24.05.78.питания через переключатель, вход2. Авторское свидетельство С которого соединен с вторым выходомФ 691765, кл, С 01 В; 1/10, 31,0 7. блока управления, цифровая проводимость вспомогательного цифрового бло.(54)(57) ЦИФРОВОЙ МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ИЗМЕ- ка включена параллельно дополнительРИТЕЛЬНЫЙ ИОСТ, содержащий мостовую ному постоянному резистору и послесхему, одно плечо которой образовано довательно с цифровой. проводимостьюклеммами для подключения измеряемых основного цифрового блока, включенрезисторов, включаемь 1 х в плечо через ной параллельно основному постоянно-коммутатор, а три плеча образованы му Резистору, третий выход блока управ-. ЕФпостоянными резисторами, основной и . ления соединен с входом регистра освспомогательный цифровые блоки, каж- ионного цифрового блока, другой входдый из которых содержит регистр, сое- нуль-органа соединен с второй вершидиненный с. цифровой, проводимостью, ной измерительной диагонали мостовойисточник питания включенный в диаго- схемы непосредственноэ замыкающне . Фналь питания мостовой схемы, нуль- контакты первого и второго дистанорган, один вход которого соединен с ционных переключателей включены парал.первой вершиной измерительной диагона- лельно клеммам для подключения измечли мостовой схемы, блок управления . -ряемого резистора и цифровои прововход которого соединен с выходомдимости соответственно, вершина диануль-органа, а первый выход -с вхо- гонали питания, соединяющая постоян дом регистра вспомогательного цифро- ные резисторы, эаземпена через ключ,вого блока, переключатель, о т л и- вход которого соединен с четвертымч а ю щ и й с я тем, что, с целью. со- выходом блока управления, вторыекращения времени измерения, в него . выводы отбойных обмоток дистанционвведены первый и второй дистанцион- ,ных переключателей заземлены, а одниные перекпючатели, каждый иэ которых. из вторых .выводов включающих обмосостоит из замыкающих контактов и сое- ток соединены с второй вершиной диадиненных последовательно включающейгонали пйтания мостовой схемы непои отбойной обмоток, эашунтированных средственно, а другие - через комдиодами, аноды которых подключены . мутатор,(21 (22 а ССР 8.7Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованопри дистанционном измерении параметров, представленнык в виде активныхпроводимостей посредством реохордов,термисторов, термо- и тензорезисторов и т.п,Известен пифровой многоточечныйизмерительный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой обраОзовано измерительными резисторами,например тенэорезисторами, включаемыми в плечо через коммутатор, атри плеча образованы постоянными резисторами, блок цифрового уравновешивания, содержащий регистр и цифровую проводимость, образованнуюразрядными резисторами и разрядными переключателями, источник питания, один полюс которого соединен 20с одной вершиной диагонали питания, нуль-орган, один вход которогосоединен с одной вершиной измерительной диагонали непосредственно, другой вход соединен со второй вершиной 25измерительной диагонали через переключатель, а выход соединен с входомблока управления, выходы которого соединены с управляющими входами переключателя и блока цифрового уравновеши- З 0вания, дополнительные переключатели,управляющие входы которых соединенымежду собой и выходом блока унрав-ления, три шины цифровой проводимости подключены к четырем вершинаммОстовой схемы через дополнительныепереключатели, а второй полюс источника питания - ко второй вершинедиагонали питания через дополнительный переключатель 140К недостаткам этого устройстваследует отнести необходимость четырехпроводной линии связи, что затрудняетего использование при дистанционныкизмерениях, а также сложность" алгоритма компенсации; который требуетдля своей реализации вычислительнькопераций или вычислительного устройства.Наиболее близким по технической 50сущности к изобретению является цифро вой многоточечный тензометрический мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано тензорезистором, включаемым в плечо через 55 коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, два основных цифровых узла, каждый из которых содержиФ регистр, соединенный с цифровой проводимостью, включенной параллельно постоянному резистору, источник питания, включенный в диагональ питания мостовой схемы, нуль- орган, один вход которого соединен с одной вершиной измерительной диагонали мостовой схемы, а выход соединен с блоком управления, выход блока управления соединен с входом регистров цифровых узлов, переключатель, устройство перезаписи и два дополнительнык цифровых узла, каждый из которых содержит регистр, соединенный. с цифровой проводимостью, включенной параллельно цифровой проводимости основных цифровых узлов, вход устройства перезаписи, включенного между регистрами дополнительных цифровык узлов, соединен с выходом блока управления, другой вход нуль-органа через переключатель соединен со второй верши,ной измерительной диагонали мостовой схемы ИНедостатками известного устройства являются ограниченное применение для дистанционных измерений как с вынесенным на объект коммутатором, так и с коммутатором,.размещенным в уст-. ройстве, потому, что в первом случае необходимо размещение источника питания моста на объекте и четырех соединительных проводов, а во втором случае - трех соединительных проводов, сложность алгоритма уравновешивания, предусматривающего использование четырех цифровых узлов, запоминающего устройства,.устройства перезаписи информации и сдвига регистра, что увеличивает время измерения. Цель изобретения - сокращение времени измерения.Эта цель достигается тем, что в цифровой многоточечный измерительный мост,. содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано клеммами для подключения измеряемых резисторов, включаемых в. плечо через коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, основной и вспомогательный цифровые блоки, каждыйиз которых содержит регистр, соединенный с цифровой проводимостью, источник питания, включенный в диагональ питания мостовой схемы, нульорган, один вход которого соединен " первой вершиной измерительной диагонали мостовой схемы, блок управле11017 30 35 40 45 ния, вход .которого соединен с выходом нуль в орга, а первый вьгход -с входом регистра вспомогательногопифрового блока, переключатель, введены первый и второй дистанционныйпереключатели, каждый из которыхсостоит из замыкающих контактов исоединенных последовательно включающей и отбойной обмоток, зашунтированных диодами, аноды которых под Оключены к точкам соединения обмоток,а катоды - к другим вывоДам обмоток,ключ и дополнительный постоянныйрезистор, включенный последовательнос одним из постоянных резисторов,при этом источник питания включенв .диагональ питания через переключатель, вход которого соединен с вторымвыходом блока уйравления,цифровая проводимость вспомогательного цифрового 2 Облока включена параллельно дополнительному постоянному резистору и последовательно с цифровой проводимостью основ.ного цифрового блока, включеннойпараллельно основному постоянномурезистору., третий выход блока управления соединен с входом регистра основного цифрового блока, другой вход нульоргана соединен со второй вершинойизмерительной диагонали мостовойсхемы непосредственно, замыкающиеконтакты первого и второго дистанционных переключателей включены параллельно клеммам для подключенияизмерительного резистора и цифровойпроводимости соответственно, вершинадиагонали питания, соединяющая по- .стоянные резисторы, заземлена черезключ, вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, вторые выводы отбойных обмоток дистанционных переключателей заземлены,а одни из вторых выводов включающихобмоток соединены с второй вершинойдиагонали питания мостовой схемы,непосредственно, а другие - черезкоммутатор. На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема устройства,Устройство содержит клеммы для 5 Оподключения измеряемого резистора 1,три постоянных резистора 2-4, дополнительный постоянный резистор 5,образующие пассивнье плечи моста, источник б питания, соединительные про"55вода 7, коммутатор 8, обеспечивающийпоочередный опрос всех измерительныхточек, переключатель 9, обеспечиваю 47 4щий переключение полярности диагонали питания моста, основной цифровойблок,.и вспомогательный цифровой блок11, в состав каждого из которых входит цифровая проводимость, образованная разрядными резисторами 12 и ключами 13, регистрами 14, блок 15 управления, соединенный с нуль-органом 16, переключателем 9, ключом 17и регистрами 14 цифрововых блоков 10и 11, дистанционные переключатели 18и 19, состоящие каждый из замыкающих контактов 20 и соединенных последовательно включающей 21 и отбойной 22 обмоток, зашунтированных диодами 23 и 24. Устройство работает следующим образом.В исходном положении замыкающие контакты 20 дистанционных переключателей и коммутатора 8 разомкнуты, регистры 14 находятся, в произвольном состоянии, определяемом предыдущим измерениям. Перед началом. измерения коммутатор 8 подключает к мостовой схеме через соединительные провода 7 измеряемый резистор 1 и дистаниционный переключатель 19. После этого по ;:сигналу блока 15 управления переклю,чатель 9 устанавливается в такое положение, при котором к вершине диагонали питания, соединенной с ключом 17, подключается отрицательный полюс источника 6 питания, а к противолежащей вершине диагонали питания - положительный полюс источника 6 питания, затем кратковременно замыкает ключ 17. При этом срабатывают включающие обмотки 21 дистанционных переключателей 18 и 19, замыкающие контакты 20 которых замыкают измеряемый резистор 1, постоянный резистор 4 и цифровую проводимость основного цифрового блока 10. После размыкания ключа 17 замыкающие контакты 20 остаются в замкнутом состоянии, подключая к измерительному плечу мостовой схемы сопротивления соединительных проводов 7; контактов коммутатора 8 и замыкающего контакта 20 дистанционного переключателя 19, а к компенсационному плечу - проводимость замыкающего контакта 20 дистанционного переключателя 18.После этого производится первое уравновешивание вспомогательным циф-. ровым блоком 11 путем подключения через ключи 13 разрядных резисторов12 по командам, поступающим иа регистр 14 от блока 15 управления. При поступлении с выхода нуль-органа 16 сигнала равновесия мостовой схемы на вход блока 15 управления, первое уравновешивание прекращается. Состояние регистра вспомогательного цифрового блока 11 фиксируется, обеспечивая включение в компенсационное плечо мостовой схемы проводимости, экви 10 валентной проводимости измерительного плеча нри закороченном измеряемом резисторе 1.Затем по сигналам блока 15 управления кратковременно срабатывает ключ 17 и переключатель 9, одновременно изменяя полярность диагонали питания моста и заземляя положительный полюс источника 6 питания. Состояние вспо" могательного цифрового блока 11 при этом не изменяется, а отбойные обмотки 22 дистанционных переключате" лей 18 и 19 размыкают замыкающие контакты 20, подключая в измерительное плечо моста измеряемый резистор 1 и последовательно с ним сопротивления соединительных проводов 7 и контактов коммутатора,8, а в компенсационное плечо - резистор 4 и папа,ллельную ему цифровую проводимость 30 основного цифрового блока 10, После возвращения ключа 17 и переключателя 18 в исходное положение блок 15 управления начинает второе уравновешивание посредством основного цифро- З вого блока 10 аналогично первому уравновешиванию, При достижении равновесия мостовой схемы с выхода регистра 14 основного цифрового блока 10 снимается код, соответствующий 40 значению измеряемого резистора 1, так как сопротивление соединительных проводов 7 контактов коммутатора 8 и частично замыкающих контактов 20 дистанционных переключателей 18 и19 было скомпенсировано в предыдущемцикле уравновешивания и их эквивалент остался включенный в компенсационное плечом. После окончания измерения коммутатор 8 подключает другой измеряемый резистор и соединительные провода, и.работа устройства повторяется.В связи с тем, что изменение сопротивления соединительных проводов 7, обусловленные, колебаниями их температуры, пройсходит значительно медлен-: нее, чем процесс измерения, а сопро-. тивления контактов коммутатора 8 в статике практически постоянны, погрешность измерения данным устройством определяется в основном шириной зоны нечувствительности нуль-органа 16 и разностью контактных сопротивлений замыкающих .контактов 20 дистанционных переключателей 18 и 19. Наличие в устро 9 стве дистанционных переключателей 18 и 19, сохраняющихсостояние замыкающих контактов 20 при отсутствии питания обмоток 21 и 22, позволяет исключить дополнительную погрешность компенсации, связанную с протеканием тока питания обмоток 21 и 22 в измерительном плече моста.Таким образом, предлагаемое. устройство по сравнению с известным более приспособлено для дистанционных измерений параметров, так как для его работы не имеет значения расположение.коммутатора. При этом возможно каскадное включение коммутаторов, при котором первый избирает направление, второй - группу измеряемыХ объектов, третий - измеряемый объект. Во всех случаях применения значительно сокращается количество соединительных проводов.