Цифровой многоточечный измерительный мост

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 т 978053(23) ПриоритетОпубликовано 30,1182, Бюллетень йо 44Дата опубликования описания 3011, 82 31 М. Кл.з С 01 В 17/10 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) ЦИФРОВОЙ МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температур и деформаций с помощью термои тенэореэисторов в комплекте с мини- или микроЭЖ 1.Известен многоточечный измерительный мост, содержащий мостовую схему, внутренняя часть которой выполнена в виде полумоста иэ образцовых резисторов, а внешняя часть представлена полумостами иэ измерительных резисторов, поочередно подключаемых к внутреннему полумосту с йомощью коммутатора, источник питания мостовой схемы и нуль-орган. При этой контакты коммутатора и соединительные провода включены в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 1). 2Недостатком указанного многото,чечного измерительного моста является низкая точность измерения, обуслов- ленная неполной компенсацией сопротивления соединительных проводов и кон.тактов коммутатора.Наиболее близким по техническому .решению к предлагаемому является цифровоймноготочечный измерительный ртост, содержащий мостовую схему, одно из плеч которой образовано измеря".емым резистором, включаемым почетырехзажимной схеме подключениятпервый потенциальный зажим резисторачерез коммутатор подключен к замкнутому контакту. первого переключателя,подвижный контакт которого подсоединен к первому входу нуль-органа, первый токовый зажим резистора через ком"мутатор подключен к разомкнутомуконтакту первого переключателя и кпостоянному резистору, образующему сизмеряемым резистором ветвь моста,второй токовый зажим резистора подсоединен к общей шине; источник питания, подключенный к диагонали моста, цифровую проводимость, состоящуюиз разрядныс резисторов и разрядныхпереключателей, общая точка соединения разрядных резисторов подключенак переключающему контакту второго переключателя, замкнутый контакт которого подсоединен к первому выводупервого образцового резистора и кзамкнутому контакту третьего пере,слючателя, переключающий контакт которого йодключен к второму входунуль-органа, а разомкнутый контактк разомкнутому контакту второго переключателя и к одному из выводовВсрого образцового резистора, дру 978053гой вывод которого подключен к ис- и разомкнутые контакты разрядных пере-точнику, блок управления, вход кото- ключателей подключены к источникурога подсоединен к выводу нуль-органа, питания, вход усилителя через коммуа выходы - к управляющим входам пере- . татар соединен с вторым потенциаключателей и через регистр к управ- льным зажимом измеряемого резистора,ляющим входам разрядных переключа причем управляющие входы ключей цифтелей 21. рового сопротивления через второйНедостатком известного устройст- регистр подсоединены к блоку управлева является низкая точность измере- ния,ния в случае, когда сопротивление На чертеже представлена блок-схесоединительных проводов становится 10 ма цифрового многоточечного иэмерисоизмеримым с сопротивлением изме- тельного моста.ряемого резистора. Устройство содержит измеряемый реЦель изобретения - повышение точ- зистор 1, постоянный резистор 2,ности измерения путем компенсации образцовые резисторы 3 и 4, источниксопротивления соединительных прова 5.питания, нуль-орган 6, включенныйдов, соизмеримого с сопротивлением через переключатели 7 и 8; соедини-черяемого резистора. тельные провода 9-12, коммутатор 13,контактами.14-16 которого измеряемыйсгоставленная цель достигается резистор включается в мостовую схетем, что цифровой многоточечный из- му, циФровую проводимость 17, сосмерительный мост, содержащий источник таящую из разрядных резисторов 18 ипитания, подключенный к диагонали мо- разрядных переключателей 19, первыйста, одно из плеч которого образовано регистр 20 подключен к управляющимизмеряемым резистором, включаемым по входам разрядных переключателей 19,четырехзажимной схеме подключения цифровое управляемое сопротивлениепервый потенциальный зажим РезистоРа 21, состоящее иэ разрядных резисточерез коммутатор подключен к замкнуто- ров 22 и ключей 23, управляемые вхому контакту первого переключателя, ды которых подключены к второмуподвижный контакт которого подсое- регистру 24, переключатель 25,динен к первому входу нуль-органа, подключенный к общей точке соепервый токовый зажим резистора через 30 динения разрядных резисторов 18коммутатор подключен к разомкнУтомУ . и к образцовым резисторам 3 и 4,контакту первого переключателя и к операционный усилитель (Оу) 26,постоянному резистору, образующему с вход которого через контакт 14 иизмеряемым резистором ветвь моста, соединительный привод 10 подключенвторой токовый зажим резистора под к потенциальному зажиму измеряемосоединен к общей шине, цифРовУю про- го резистора 1, токовый зажим котороводимасть, состоящую из разрядных го проводом 9 соединен с общей шиной,резисторов и разрядных переключате- . выход Оу 26 подключен к образцовомулей, общая точка соединения Разряд резистору 3 и разрядным переключатеных резисторов подключена к переклю лям 19, блок 27 управления, вход кочающему контакту второго переключате- торого соединен с выходом нуль-органаля, замкнутый контакт которого подсае" 6, а выходы - с управляющими входамидинен к первому выводу первого образ- переключателей 7, 8, 25 регистров 20цового резистора и к замкнУтомУ кан- и 24такту третьего пеРеключателя, пере устройство имеет три режима работы:ключающий контакт которого подклю- адаптации, установки нуля и измеречен к второму входу нуль-органа, ния.разомкнутый контакт - к разомкнутому Первый режим работы - режим адаптаконтакту второго переключателя и к ции. В этом режиме для каждого измеодному из выводов второго образцово О ряемого резистора производится урав.го резистора, другой вывод котоРого новешивание моста с помощью цифровоподключен к источнику питания, блок го управляемого сопротивления 21. Приуправления , вход которого подсое- этом циФровая- проводимость 17 устанавдннен к выходу нуль-органа, в выхо- ливается в исходное состояние, а педы - к управляющим входам переключа- реключатели 7, 8 25 устанавливаются в55Р 9елей и через первый регистР к нормально разомкнутые положения.управляющим входам разрядных переклю- , , Суммарное сопротивление разрядныхчателей, снабжен циФровым управляе- резисторов 22 выбирают из следующегомьм сопротивлением, включенным между соотношения;первым и вторым образцовыми резисторами, операционным усилителем, вымсек(гход которого подсоединен к второму Э 4 1выводу первого образцового резистора,к разомкнутым и замкнуым и замкнутым контактам где В 1- сопротивление цифрового упраэрядных переключателей цифровой про- равляемого сопротивления 21водимости соответственно, замкнутые 65 при разомкнутых ключах 231978053 На этом режим установки нуля заканчивается.В режиме измерения, когда измеряемый резистор получает рабочее приращение сопротивления й В, работа собственно цифрового моста ничем не отличается от режима установки нуля, и для каждого измеряемого резистора производится два уравновешивания цифровой проводимостью 17 с формированием кодов НЗ, И 4. Если в процессе измерения измеряют температурныеусловия (например испытания с нагревом объекта), то сопротивление проводов может значительно отличаться от исходного и тогда устройство вновьпереводится в режим адаптации, где 15 для каждого измеряемого резистораопределяют новый код точно так же,дят вычисление выходной кода Б вых 30 Полученный выходной код, отображаюПри первом уравновешивании переключатели 7, 8, 25 устанавливают в норщий измеряемое сопротивление не заР Р ние, не зависит от величины компенсирующего мальйо замкнутое положение. В резуль 5 сопротивления г а также от величины тате уравновешивания состояние опре 35 Р пса акже от величиныделеных разрядов цифровой провотивления.димости 17 изменяется, и в соответст-1 Независимость выходного кода отвии с этим, изменяются проводимостивеличины в означает, что точностьцифровых плеч, причем проводимостьизмерения не зависит от точностиодного плеча увеличивается, а другоизготовления цифрового сопротивленияго - уменьшается на одну и ту же велии точности уЬавновешивания в режимечину. При этом в регистре 20 формирует- " новешивания в Режимеся код уравновешиванияние цифрового сопротивления 21 и пред,С 4 С ) р ) 4 варительное грубое уравновешивание(41" Я +В2 ЯРв режиме адаптаций позволяет сохра-4 2 нить узкий диапазон цифровой провогде В- сопротивление постоянного ре- димости задаваемый диапазоном иззистора;меряемой величины. При изменении комс - коэффициент преобразования . 50 пенсируют опротивление в диапазоне,цифровой проводимости 17. значительно превосходящем диапазонАналогичное уравновешивание произмеряемой величины. низводится при нормально разомкнутом;положении переключателей 7, 8, 25 сформированием в регистре 20 кода формула изобретения уравновешивания 55(6+1) (й+ г) - й (2 пСе С+1)2" Йя+ я 1+ гоР После чего вычисляется и запоминается код 1-М+ со.Н+С г - суммарное сопротивление провода 12 и контакта 1 б;В - сопротивление измеряемого резистора;йф, сопротивления образцовых резисторов.Соотношение номиналов разрядныхрезисторов 22 выбирают в соответствии с двоичным кодомг=2 г,1 1где г - сопротивление резистора 22младшего разряда.Уравновешивание осуществляетсяблоком 27 управления, нуль-органом би регистром 24. При этом уравновешивание цифрОвым управляемым сопротивлением 21 осуществляется грубо. Код,сформированный регистром 24. в моментравновесия щ=г /й, запоминается,после чего коммутатором 13 в мостовуюсхему включают следующий измеряемыйрезистор. По окончании опроса всехизмерительных точек устройство переводится в режим установки нуля.В режиме установки нуля для каждого измеряемого резистора производится два уравновешивания моста ужецифровой проводимостью 17, причем.,в регистр 24 вводится код щ.данногоизмеряемого резистора, сформированныйв предыдущем режиме измерения. как и в первом случае. Поэтому значение кодов И,Н 4 можно записать, используя уравненйе уравнбвешивания (1),(2), с учетом того, что в этом случае Внадо заменить на В = В 4+ьВ, щна в, г,на г25 После чего для ка дого измеряемогорезистоРа по кодам БУ Н 4 и ЯОпроизво Цифровой многоточечный измерительный мост, содержащий источник питания, подключенный к диагонали моста, одно иэ плеч которого образовано 0 измеряемыи резистором, включаемым почетырехзажимной схеме подключения, первый потенциальный зажим резистора через коммутатор подключен к замкнутому контакту первого переключателя, 65 подвижный контакт которого подсоеди 978053нен к первому входу нуль-органа, первый токовый зажим резистора через коммутатор подключен к разомкнутому. контакту первого переключателя и к постоянному резистору, образующему. с измеряемьи резистором ветвь моста второй токовый зажим резистора подсоединен.к общей шине, цифровую проводимость, состоящую из разрядных резисторов и разрядных переключателей, общая точка соединения разрядных резисторов подключена к переключающему контакту второго переключателя, замкнутый контакт которого подсоединен к первому выводу первого образцового резистора и к замкнутому контакту третьего переключателя, переключающий контакт которого подключен в второму входу нуль-органа, разомкнутый контакт - к разомкнутому контакту второго переключателя и к одному из выводов второго образцового резистора, другой вывод которого подключен к источнику питания, блок управления, вход которого подсоединен к выходу нуль-органа, а выходы- к управляющим входам переключателей и через первый регистр к управляющим входам разрядных переключателей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точностиизмерения йутем компенсации сопротивления соединительных проводов, соизмеримого с сопротивлением измеряемого резистора, измерительный мост снабжен цифровым управляемым сопротивлением, включенным между первым и вторым образцовыми резисторами, опера- .ционным усилителем, выход которогоподсоединен к второму выводу первоо го образцового резистора, к разомкнутым и замкнутым контактам разряд"ных переключателей цифровой проводимости соответственно, замкнутые иразомкнутые контакты разрядных пере ключателей подключены к источникупитания, вход усилителя через коммутатор соединен с вторым потенциальным зажимом измеряемого резистора,причем управляющие входы ключей циф рового сопротивления через второйрегистр подсоединены к блоку управлеленияИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе25 1. Патент ВеликобританииР 1458765, кл. С 01 Ч, 1976.2, Авторское свидетельство СССРР 746300, кл. С 01 В 17/10, 1978978053 Составитель В. Гольцова Техред М.Надь Корректор А. Дэятко тор Н. Ст Зисаэ 9208/ г.ужго Филиал ППП Пате ул. Проект Тираж 717 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, ЖПодписноеомитета ССС открытийушская наб.,