Устройство для контроля и измерения сопротивлений

(5)5 6 01 Я 27/00 ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение о 1 нос ной технике и преднэзн и измерения сопротивл тения - расширение фу можностей и повышени Низкий уровень напрчж троля сопротивлений за На выходе цифроаналог теля 10 появляется напр ональное напряжению выхода регулируемого и го напряжения, На реве Рык /Фд(56) Авторское свидетельство СССРМ 1049826, кл, 6 01 й 27/00, 1983,Орнатский П.П, Автоматические измерения и приборы, Киев; Вища школа, 1986,с, 399, рис. 9,3 а.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ ится к измерительачено для контроля ений. Цель изобренкциональных возе быстродействия, ения в режиме конрывает ключи 3 и 4. ового пресбразоваяжение, пропорципоступающему с точника 14 опорнорсивном счетчике 1в,;ставляют код допускаемого значения контролируемого сопротивления 21. Код на выходе реверсивного сче ика 1 аоздейст. вует на вход цифроаналогового преобразователя 9, Напряжение с выхода сумматора 11 поступает на первый вход компаратора 12, на второй вход которого поступае напряжение с второго вывода делителя 13, В случае равенства величины, проверяемого сопротивления 21 коду, выставленному на счетчике 1, напряжение на входе компараторэ 5 равно нулю, Ограничительный резистор 2 совместно с диодами 24 и 25 эащицлег входную цепь операционного усилителя 23 В режиме измерения устройство работает как двухконтурная следящая система, уравновешивание контуров осуществляется на компараторах 12 и 5, Устройство содержит также шину 2, инверторы 6 и 20, усилители 7 и В, интегратор 15, цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, ключи, резистор 26. 2 ил.Изобретение относится к иэмеригель ной технике и предназначено для контроля и измерения активных сопротивлений в автоматизированных системах контр ля,Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей и повы,- шение быстродействия,На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства для контроля и измерения сопротивлений; на фиг. 2 - вариант выполнения регулируемого источника опорного напряжения.Устройство для контроля и измерения сопротивлений содержит реверсиа ый счетчик 1 с выходнои шиной 2 и с г,;е ьим входом продаарительнои записи числа 1, чредстааляющего собой код дспускаемого значения контролируемого сопротивления и ги код уставки, третии вход Кд реаерсив. ноо счетчика 1 является третьим ахсдом устроиства. Счетчик 1 имеет четвер 1 ый вход, вход С - т ретий вход устройства предназначенныи для учравления записью числа М,д Первыйивторойсчетныевходы" и "-" счетчика 1, соответствующие прямому и обратному счету, соединены с выходами ключей 3 и 4, Первые входь: кл 1 очей 3 и 4 соединены с первым входом устройс 1 ва, Вторые входы ключей 3 и 4 соединены соответственно с выходом первого компаратора 5 и выходом инвертора 6, Выход компаратора 5 является также вторым выходом устройства для контроля и измерения сопротивлений, первый и второй входы компаратора 5 соединены соответственно с выходами усилителей 7 и 8. Выход счетчика 1 соединен с первым выходом устройс гва для контроля и измерения сопротивлений и первым (цифровым) входом ЦАП 9. Вход усилителя 8 соединен с выходом ЦАП 10, первый вход которого соединен с вторым входом устройства. Выходы ЦАП 9, 10 соединены с вторым и первым входами сумматора 11, выход которого соединен с первым С 2 с;30 40 45 входом ксммпаратора 12, второй вход которого подключен к второму выводу делителя 13, сыход компарагора 12 соединен с входом регулируемого источника 14 опорного напряжения, Источник 14 может быть выполне: либо в аиде интегратора 15, либо (фиг, 2) в виде ЦАП 16, выход которого является находом источника 14, а вход подключен к входу реверсивного счетчика 17, вхоцы прямого и обратного счета которого соединены соответственно с выходами ключей 18 и 19 первые входы которых соединены с и:иой источника импульсного сигнала, а вторые входы которых подключены соответственно, к входу и выходу инвертора 20. Вход нвертопа 20 являегся управляющим ахоцсм источника 14. Выход источника 14 соединен с вторыми входами (подачи опорного напряжения) ЦАП 9 и 10,И",т ник питания (0) измерительной цепи одним полюсом соединен с общей шиной, другим (плюсовым) - с первым выводом целителя 13 и первой клеммой для подключения проверяемого сопротивления 21 Их), г редстдвляющей собой вход усилителя 7, атг рая клемма для подключения которого соединена с первым выводом ограничигельного резистора 22 (йо), второй вывод резистора 22 соединен с входом операционного усилителя 23 и общей точкой двух. последовательно соединенных ограничительных диодов 24 и 25. Катод диода 25 соединен с положительной шиной источника питания (Оя 1) операционного,силителя 23, анод .";иода 24 соединен с отрицательной шиной источника питания (Маг) операционноо усилителя 23, Резистор 26 йо) в цепи обра гной связи операционного усилителя 23 имеет сопротивление, равное сопротивлению огра гичительного резистора 22, Третий вывод делителя 13 соединен с общей шиной, Деятель 13 содержит резисторы Вти Р 2,Услройство для контроля и измерения сопротивлений работает следующим образом.(4) В режиме контроля на первый вход (вха, 1) устройства подают низкий уровень напряжения, который закрывает ключи 3 и 4, На второй вход (вход 2) устройства подают код Чо. соответствующий сопротивлению Йо резистора 22 в цепи обратной связи операционного усилителя 23.Так как резистор Йо может иметь постоянное значение для большого диапазона контролируемых сопротивлений Йто и Мо - постоянное число, При этом разряды первого входа ЦАП 10, соотее гг,твующие "0" в коде Мо, подключают к общей глине, разряды, соответгтеующие "1", к уровню 1", На выходе ЦАП 10 ппявляе гся напряжение Оо где гп - число разрядов ЦАП;Оол - напряжение, поступающее на второй (подачи опорного напряжения) вход (вход "И") ЦАП 10 с выхода источника 14,На третьем входе (входе 3) счетчика 1 выставляют код Мхд допускаемого значения контролируемого сопротивления Йх, После этого на четвертый вход (вход 4) ,стройства (второй вход С счетчика 1) подают импульс записи На выходе счетчика 1 устанавливается код Кхд, который воздействует на вход ЦАП 9.На выходе ЦАП 9 устанавливается напряжение Ьхэ,На выходе сумматора 11 имеется напряжение О 0= Оо+ Охэ = "-(1 о + йхд). (3) 2Напряжение О посту 1 ает на первый вход компаратора 12, на второй вход кампаратора 12 поступает напряжение Од с второго вывода делителя 13 На входах компаратара 12 с высокой точностью поддерживается равенство напряжений Оэи О с помощью отрицательной обратной связи через источник 14, ЦАП 9 и 10 и сумматор 11,Так, если по какой-либо причине уменьшится О, а следовательно, и Од, то на выходе компаРатоРа 12 напРЯжение Охз станет положительным, поэтому на выходе интегратора 15 напряжение Ооо начнет уменьшаться по линейному закону, Следо вательно, будет уменыаться - это следуетиэ (3) - напряжение Одо тех пор, пока напряжения Щ и О не выравняются, Поэтаму Оэ = О, из (3) и ,4) следует:.Й 2 4 о 1 1 хд -- . =- Оол -- , (5) Й + Й 2 2 Няйд; "з (=) и подставив его в (1), по- лучим Напряжение Ох на выходе аперацио ногоусилителя 23 определяется по формуле 25На выходе усилителя 8 имеется напряжение Ос,Если принять во внимэние, что кад Мо свысокой точностью отображает Йо, та в случае Йх = Мхд нэ входе кск 1 п;рэ 1 ора 5, а 35 значит и на втором выходе усгройсгьанапряжение равно О, при ЙхЙхд, ОвыхзС, при ЙхМхЭ, Овых 2О. (9) 40 Из анализа(7) и(9) следует, что погрешностьконтроля не зависит от изменения напряжения питания измерительной схемы, прибор позволяет задавать допускаемые значения контролируемого сопротивления непасред сгвенна в кодах сопротивления, в измерительной цепи предлагаемого прибора весь "полезныи" ток, т.е. ток, несущий информацию о контролируемой величине. испол-.эуется для дальнейшего усиления.50 Введение ограничительного резистора22 (Йо) совместна с диодами 24, 25 позволяет защитить входную цепь операционного усилителя 23 в случае, когда используют большое О, а из-за дефекта Й, = О, на выбор 55 одинаковых значений 22 (Йо) в ограничительной цепи и в цепи обратной связи позволяет получить такую передаточную функцию, при которой возможно задавать уставку в единицах контролируемой вели 1624351чины, т.е, линейную зависимость уставки отконтролируемой величины.Рассмотрим работу устройства для контроля и измерения сопротивления в режимеизмерения, Для этого режима первый вход(вход 1) устройства подключают к шине источника импульсов, следующих непрерывно.Второй вход (вход 2) устройства подключен, как и в режиме контроля, третьи ичетвертые входы (входы 3 и 4 устройства) неиспользуют, На первом выходе (выходе 1)устройства снимают код М измеряемогосопротивления (йх),В режиме измерения устройство дляконтроля и измерения сопротивлений работает как двухконтурная следящая система,Уравновешивание первого контура пролсходит на компараторе 12 так же, как и врежиме контроля.Уравновешивание второго контура происходит на компараторе 5 эа счет изменения содержимого счетчика 1. Если вкакой-то момент ОхОс. то на выходе компаратора 5 будет "1", на выходе инвертора6 "0". Ключ 4 закрыт, ключ 3 открыт, импульсы проходят на второй вход ("+") (прямого)счета, содержимое счетчика 1 увеличивается. Возрастает напряжение ОЯ на выходеЦАП 9, растет О, Оа - напряжение навыходе компаратора 12 становится положительным. Напряжение Ооп на выходе источника 14 уменьшается, уменьшается О 0 навыходе ЦАП 10, возрастает О, на выходеусилителя 8, устройство для контроля и измерения сопротивлений приближается кравновесию, когда Ох = Ос.Если же в какой-то момент окажетсяООс, то ключ 3 закроется сигналам "0" свыхода компаратора 5, откроется ключ 4,счетчик 1 считает в обратном направлении,Оха и О уменьшаются, Оа становится отрицательным, Ооо возрастает, возрастаетО уменьшается О,. Устройство для контроля и измерения сопротивления приближается к равновесию.Уравновешивание обоих контуров происходит параллельно во времени,Покажем, что существует состояниеравновесия для устройства контроля и измерения сопротивлений и для подключенногов измерительную цепь некоторого постоянного й При этом йх - й,Оба контура за счет отрицательной обратной связи приходят в состояние равновесия, когдаО,-О О,Оа, (10)йоткуда йх = Мх - .оЙоЕсли В 0 = й 0, то Вх = й, Таким образом, в режиме измерения после уравновешивания на выходе 1 устройства для контроля и измерения сопротивлений имеем код М, отображающий измеряемое сопротивление Вх.Работа устройствадля контроля и измерения сопротивления описана для случая, когда источник 14 опорного напряженйя выполнен в виде интегратора 15. В случае выполнения источника на основе ЦАП (фиг, 2) работа протекает следующим образом, Сигнал О 2 с выхода компаратора 12 имеет низкий уровень "0" или высокии "1", Вторые входы ключей 18 и 19 всегда подключены к шине источника импульсов. Ка первые входы ключей 1" и 19 всегда приходят взаимно обратные сигналы, поэтому один ключ пропускает импульсы, а другой выдает постоянный уровень "1",Если О Од, то Оа = "1", и импульсы через ключ 18 поступают на вход "+" прямого счета реверсивного счетчика 17, с выхода которого сигнал идет на вход ЦАП 16, с выхода последнего сигнал О 0 поступает на выход источника 14 опорного напряжения, причем О 0 л возрастает, как и в случае использования интегратора,15 20 25 30 35 40 Если О Од, то Окг = "0", открыт ключ 19, идет обратный счет, О 0 уменьшается.Коэффициенты передачи делителя 13 и операционного усилителя 23 выбираются таким образом, что их произведение равно единице. 45 50 Совмещение в одном устройстве функций контроля и измерения позволяет расширить функциональные возможности и повысить быстродействие, так как будетдостигнут выигрыш во времени в сравнении с известными устройствами, в которых измеряют проверяемые сопротивления, и затем по результатам измерения принимают решение "в норме " или "не в норме". 55 Для режима измерения в формулы (2), (3), (5), (6), (9) вместо йд которое было неизменным на выходе счетчика 1 и на входе ЦАП 9, следует подставить текущее содержимое счетчика 1.аказ 185 ВНИИПИ Госуд дписноеи открыти Тираж ственного коми 113035, Москри ГКНТ С та по изобретениЖ, Раушская льский комбинат "Патент", г, Ужгород ул Гагарина 101 Производственно Формула изобретенияУстройство для контроля и измерения сопротивлений, содержащее последовательно соединенные реверсивный счетчик и первый цифроаналоговый 5 преобразователь, первый компаратор, первый усилитель, первый и второй ключи, выходы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым счетными входами реверсивного счетчика, 10 выход которого является первым выходом устройства, отличающееся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия, в него введены последовательно соединен ные второй цифроаналоговый преобразователь и второй усилитель, последовательно соединенные сумматор, второй компаратор и регулируемый источник опорного напряжения, инвертор и делитель, первый вывод 20 которого соединен с плюсовой шиной источника питания и с первой клеммой для подключения объекта контроля, вторая клемма для подключения которого соединена с входом первого усилителя, выход кото рого через первый компаратор соединен с входом инвертора, вторсй вход первого компаратора подключен к выходу второго усилителя, первый вход устройства соединен с первыми входами псрвого и второго ключей, второй вход первого ключа соединен с выходом инвертора, а норой вход второго ключа соединен с выходом первого ксмпаратора и ьторым выходом устройства, втсрой вход у," ройства пс ключен к первому входу всрого ь ифпоаналогового преобразователя, третий и четвертый входы устройства подключсны к третьему и четвертому входам соогвественно реверсивного счетчика, выход регулируемого источника опорного напряжения соединен с вторыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход второго цифроаналогового преобразован ля соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразовэтеля, второи вход второго компаратог а подключен к второму выводу делителя, -;етий вывод которого соединен с общей шиной,