Цифровой измеритель сопротивления

О П И С А Н И Е98902ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) . л. С 01 В 27/02 Государственный комитет оа делам изобретений и открытий(53) УДК 621,317.7311(088,8) Дата опубликования описания 15,1282(72) Авторы изобретения В,С,Гутников и В,Д.Ковшов Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М,И,Калинина(511) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем для сбора и передачи информации с резистивных датчиков. Известны измерительные системы сбора и передачи данных с датчиков сопротивления, содержащие блок питания, преобразователи сопротивления в напряжение, нормирующие преобразователи, преобразователи напря. жения в код, в которых для устранения влияния помехи, наводимой от сети переменного тока, длительность основного интервала измедения выбирается равной или кратной периоду помехи 113,Однако наличие низкочастотных ипостоянных помех (напряжение смещеЪния усилителей, контактная и термоЭДС в линии связи и коммутаторах) существенно влияет на точность изме.рения,Наиболее близким к предлагаемомуявляется цифровой измеритель сопро-тивления, содержащий блок питания,подключенный к одному из входовпереключателя, второй вход которогосоединен с общей шиной, а выходсоединен со входом преобразовате 1 О ля сопротивления в напряжение выходкоторого через нормирующее устройствосоединен со входом инвертирующегоустройства, трехпозиционный ключ,выходы которого подключены соответственно ко входу и выходу инвертирующего устройства и к выходу переключателя, а вход соединен со входом интегратора, блок управления,вход которого соединен с выходом ин 2 о тегратораа выходы - с управляющими входами ключей,В устройстве полная компенсациянапряжения смещения усилителей по1902 5 О 5 20 3 98стоянного тока и паразитных ЭДСдостигается эа счет того, что основной такт работы разбит на два равных интервала, В течение первого изних блок питания отключается и навход интегратора подается проинвертированное суммарное значение напряжения, смещения усилителей постоянного тока и паразитных ЭДС, В течение второго интервала подключаетсяблок питания и на вход интегратораподается сигнал, пропорциональный-измеряемому резистору, совместно спомехой, но уже без инверсии2 3,Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость пе отношению к наводкам отсети переменного тока. Влияние сетевой помехи с частотой 1=50 Гц компенсируется не полностью, Увеличениеуровня подавления такой помехи в определенной мере может быть достигнуто за счет уменьшения времени интегрирования, но это ограничено влиянием переходных процессов возникающихв измерительной цепи при переключениях,Цель изобретения - повышение точности измерения за счет устранениявлияния гармонической помехи,Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровой измеритель сопротивления, содержащий блок питания, подключенный к одному из входовпереключателя, второй вход которогосоединен с общей шиной, а выход - свходом преобразователя сопротивления в напряжение, выход которого соединен с входом первого нормирующего блока, трехпоэиционный ключ, одиниз входов которого соединен с выходом переключателя два других входасоединены соответственно с входом ивыходом инвертирующего блока, а выходподключен к входу интегратора, выходкоторого соединен с входом блокауправления, первый и второй выходыкоторого подключены к управляющимвходам переключателя и трехпозиционного ключа, введены второй нориирующий блок и второй переключатель,причем вход второго нормирующего блока подключен к выходу преобразователя сопротивления в напряжение, авыход соединен с одним из входов второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом первогонормирующего блока, выход второго 25 30 35 40 45 50 55 переключателя соединен с входом инвертирующего блока, а его управляющий вход подключен к третьему выходу блока управления,Блок питания выполнен в виде источника заданного тока, в качественормируюцих блоков используютсяпреобразователи напряжения в ток, аинвертирующий блок представлен ввиде инвертора тока.Нэ Фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства, на Фиг. 2графики зависимостей для И ., и И,-ьсоответствующие Т =100 1 С,Цифровой измеритель сопротивления содержит блок 1 питания, первыйпереключатель 2, измеряемый резистор 3 преобразователь 4 сопротивления в напряжение, первый и второйнормирующие блоки 5 и 6, второй переключатель 7, инвеотирующий блок 8,трехпозиционный ключ 9, интегратор10 и блок управления 11 Устройство работает следующим образом,Коэффициенты масшгабирования нормируюцих блоков 5 и 6 находятся всоотношении % =% 11 т 1, Где п ищ- коэффициенты масштабированиясоответственно первого и второго нор 1мирующих устройств,=2 сово Т;где соп- частота помехи, Первый тактинтегрирования разбит на четыре равных по длительности промежутка времени То . В течении первого промежутка времени первый переключатель 2подключается к общей шине и на входинтегратора 10 через инвертирующийблок 8 и первый нормируюций преобразователь 4 поступает проинвертированное значение помехи, В течениевторого промежутка времени первыйпереключатель 2 подключается к выходу блока 1 питания, второй пере-,ключатель 7 - к второму нормирующему волоку 6а трехпозиционный-ключ 9 подключается к выходу ключа7, В этом случае измеряемый сигнал,снимаемый с выхода преобразователя4 сопротивления в напряжение, вместе с помехой через нормирующий блок6 поступает на вход интегратора 10без инверсии, В третьем промежуткевремени переключатель 2 и трехпозиционный ключ 9 возвращаются в предыдущее состояние и тогда проинвертированное значение помехи поступает на вход интегратора 10 через40 5 9819 О 2 нррмирующий блок, В четвертом промежутке времени первый переключатель 2 вновь подключается к блоку 1 питания, второй переключатель 7 к выходу первого нормирующего преобразователя 1, а вход трехпозиционного ключа подключается к выходу второго переключателя 7. В этом случае измеряемый сигнал вместе с помехой поступает на вход интеграто ра 10, минуя инвертирующий блок 8, Во втором такте измерения происходит списывание накопленного на интеграторе 10 значения напряжения, Для этого его вход через трехпози ционный ключ 9 и входной йереклю" чатель 2 подключается к выходу блока питания,Определяют величину входного сигнала на выходе интегратора 10 в кон це первого такта, обусловленную помехой. В соответствии с указанным выше алгоритмом работы и с учетом масштабирующих коэффициентов нормирующих блоков 5 и 6 имеем 252 Та1(ы 1+ Ч) ьО = -- е Ю+(1+) х О То 3 то ( Зо х е 1 131 (1+) е Ю+2 тФТо + е ( +Ч) 1 МТ +Ч) Ж = - "ехТО 35 ЗТОэ Тв 2 - ОЗТО 1 юТоСоответственно модуль этой величины определяется как4 п о Т до : ";о 12 соТ -,П мТОИз полученного выражения видно, что значение дЧ будет равно нулю, как и в прототипе для помехи посто-, янного характера я=0. Кроме того, появление для помехи дополнительного множителя (2 соьоТО-),.дает возиожность обеспечить еще один ноль50 на какой-либо другой частоте. Для этого достаточно выбрать постояннчюравной=2 созыТО, г:дейл- - 2 УГчастота, на которой хотят получить дополнительный ноль,Дпя обеспечения подобного эффекта в прототипе необходимо было бы выбрать значение То, равное периоду помехи, что ограничивает быстродействие на уровне 25 изм/с, В предлагаемом устройстве это ограничение отпадает, Длительность интервала То выбирается из требуемого быстродействия и некоторых практических соображений, а затем просто подсчитывается значениеопределяюцее коэффициент масштабирования н нормирующего устройства 6,Уровень подавления помехи для предлагаемого устройства Мопределяется по о м леФ Р УМ:-ЯОЕ( ., яп (2 соьо/Т,.1 цТ 2- 2 совш, Т )Предлагаемое устрой ст во поз воляет получить полное подавление как для помехи постоянного вида (напряжения смещения усилителей пОстоянного тока, контактных и термо-ЭДС), так и гармоническую помеху определенной частоты, Причем необязательно, чтобы длительность интервала измерения находилась в строгом соответствии с периодом помехи, Получение нуля передачи на определенной частоте при заданном То, как было показано выше, достигается выбором соответствующего значения , Применение предлагаемого устройства оцень выгодно при по" строении многоканальных ИИС, где большое число каналов требует от измерительного устройства высокого быстродействия, Исследование усилителей постоянного тока в таких ИИС обуславливает необходимость компенсации влияния постоянной помехи, а наличие длинной линии связи требует подавления помехи наводимой от сети,Известно, цто наличие в измерительном тракте ключей может вызвать появление дополнительной погрешности, связанной с влиянием их остаточных параметров. С целью устранения этой погрешности предлагается использование блока 1 питания в виде источника заданного тока, нормирующие устройства в виде преобразователей напряжения в ток, а инвертирующее устройство в виде инвертора тока.Формула изобретения1. Цифровой измеритель сопротивления, содержащий блок питания, под" ключенный к одному из входов переключателя, второй вход которого соединен с общей ниной, а выход - с вводом преобразователя сопротивления внапряжение, выход которого соединенс входом первого нормирующего блока, трехпозиционный ключ, один извходов которого соединен с выходомпереключателя, два других входа соединены соответственго с входом и выходом инвертирующего блока, а выходподключен к входу Интегратора, выходкоторого соединен с входом блокауправления, первый и второй выходый,которого подключены к управляющимвходам переключателя и трехпозиционного ключа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй нормирующий блок и второй переключатель,причем вход второго нормирующегоблока подключен к выходу преобразователя сопротивления в напряжение,а выход соединен с одним из входоввторого переключателя, второй входкоторого соединен с выходом первого 1902 8нормирующего блока, выход второгопереключателя соединен с входом инвертирующего блока, а его управляющий вход подключен к третьему выхо/ду блока управления,2, Измеритель по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок питания выполнен в виде источника заданного тока, в качестве нормиру 10 ющих блоков используются преобразователи напряжения в ток а инвертирующий блок представлен в виде инвертора тока,Источники информации,5 принятые во внимание при экспертизе1, Т.М,Алиев и др, Многоканальные измерительные системы для исследования прочности сложных объектов"Известия вузов. Приборостроения",26 1980, У 1,2. Авторское свидетельство СССРуф 46 Й 867, кл. С 01 В 27/00 1975.981902 О.2 Составитель Л. Сорокинаедактор Н,Киштулинец Техред М.Надь Корректор кин аказ 9703 6В ПодписноеР 4/ 13 ал П Патент, г од роектная,ПИ Государ делам изоб 5, Москва,ж 717твенного к етений и о И, Раущ итета Срытийая наб,