Устройство для измерения сопротивления

(50 4 О 01 Н 27/О САН Е ИЗОБРЕГЕВИДЕТЕЛЬСТВ У АВТОРСН 88,8)3875503 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Патент США Иф(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕЙИЯ СОПРСТИВЛКНИЯ(57) Изобретение относится к областиизмерительной техники, а именно кцифровым приборам для измерения сопротивления на постоянном токе. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 управления, источник 3 тока, переключатель 4 полярности, объект 5 измерения (резистор), источник 6 напряжения смещения, дифференциальньп усилитель 7, повторитель 9 напряжения, интегратор 10, нуль-орган 11, селекторы 12, 19, триггеры 13, 21, 23, 25, счетчик 14, блок 15 переноса, образцовые резисторы 16, 17, переключатели 8, 18, реверсивный счетчик 20, цифровой отсчетный блок 22, элементы И 24, 26, формирователи 27, 28 импульсов. Устрой- . ство производит измерения в несколько циклов в импульсном режиме и имеффс ет повышенную точность измерения. 3 2 илИзобретение относится к измеритель;ной технике, а именно к цифровым при"борам для измерения сопротивления напостоянном токе5Целью изобретения является повыше ние точности измеренияНа фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на Фиг. 2 - временныедиаграммы работы основных узлов уст Оройства.Устройство для измерения сопротивения содержит синхронизированный частотой сети 50 Гц генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 управления, ис. вый, 27 и второй 28 формирователи импульсов,При этом выходы источника 3 токаподключены к входам переключателя 4полярности, первый выход которогоподключен к входу первого переключателя 18 и к второму зажиму первогообразцового резистора 16, первый заким которого связан с общей шиной ис первым зажимом второго образцовогорезистора 17, второй зажим которогосвязан с вторым входом первого пере,ключателя 18, с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 7 ис первым зажимом измеряемого резистора 5, второй зажим которого соединен с вторым выходом переключателя 4полярности и с первым зажимом источника 6 напряжения смещения, второй зажим которого подключен к инвертирую 50щему входу дифференциального усилителя 7, выход которого связан с первым входом второго переключателя 8,второй вход которого подключен к выходу первого переключателя 18, а выход соединен с входом повторителя 955напряжения, выход которого подключенк входу интегратора 10, выход последнего связан с первым входом нуль-органа 11, второй вход которого соединен с общей шиной, а вьмод связан с входом первого элемента И 24, с входом установки в единичное состояниетретьего триггера 23 и с первым входом первого селектора 12, второй входкоторого подклочен к выходу синхронизированного с частотой сети генератора 1 тактовых импульсов и к входу блока 2 управления, первый выход которого соединен с входом управления второго переключателя 8, а второй выход связан с первым входом второго элемента И 26 и с третьим входом первого селектора 12, выход которогоподключен к счетному входу первоготриггера 13.единичный выход которого соединен с первым входом второго селектора 19 и со счетным входом счетчика 4, вход установки в нулевое состояние которого связан с. выходом второго формирователя 28 и с входомустачовки в нулевое состояние второго триггера 21, Информационные выходы счетчика 14 соединены с информационными входами блока 15 переноса, вход управления которого подключен к выходу первого формирователя 27 и к входу второго формирователя 28, а информационные выходы блока 15 переноса связаны с входами параллельной записи числа реверсивного счетчика 20 вычитающий и суммирующий входы которого соединены с выходами второго селектора 19, информационные выходы подклочены к входам цифрового отсчетного блока 22, а выход нуля реверсивного счетчика 20 подключен к входу установки в единичное состояние второго триггера 21, единичный выход которого подключен к третьему входу второго селектора 19, второй вход которого связан с единичным вьмодом третьего триггера 23, с вторым входом первого элемента И 24 и с первым входом второго элемента И 26, выход которого связан с входом первого Формирователя 27 и с входом цифрового отсчетного устройства 22. Выход первого элемента И 24 соединен со счетньи входом четвертого триггера 25, единичный выход которого подключен к входу управления переключателя 4 полярности и к входу управления первого переклк; чателя 18,Устройство работает следующим об"разом.При включении устройства счетчик 14, реверсивный счетчик 20 и,триггеры 13, 21, 23, 25 находятся в нулевом состоянии. Элементы И 24 и 26 закрыты сигналом с единичного выхода триггера 23. Переключатель 18 находится в верхнем положении, а переключатель 4 полярности находится в положении, при котором через резисторы 5, 16, 17 протекает ток +Х, При этом на вход дифференциального усилителя 7 с коэффициентом усиления К поступает напряжениеЦ=ХВ +Ц +Ц +ЦН) вгде ц(С) - напряжение помехи на резисторе В(5);- дрейф нуля дифференциапьрного усилителя 7, приведенный к его входу;ц,.напряжение источника 6напряжения смещения, зажимы которого не связаныс общей шиной;Х - ток источника 3 тока;В- величина сопротивленияизмерительного резистора 5.Блок управления на время Т=(1 - 1) (Фиг. 2 б) устанавливает переключатель 8 в верхнее положение, Напряжение ц= -КХВк+ц,+Ц +ц(т,) интегрируется в ийтеграторе 10 с постоянной времени . . Напряжение на выходе интегратора 10 к моменту (фиг. 2 а) равнот1 Ггде ц - дрейф нуля повторителя 9,В момент 1 блок 2 управления переводит переключатель 8 в нижнее положение и напряжение ц = +ХВ , снимаемое с второго образцового резистора 17, через переключатели 18 и 8 подается на вход повторителя 9 (фиг.2 е), Это напряжение противоположно по зна-,ку к напряжению ц, на выходе дифференциального усилителя 7.В момент С начинается разряд на" пряжения на интеграторе 10 (фиг, 2 а) до уровня ц , который равен порогу Ц, срабатывания нуль-органа 11,. Отсюда с учетом (1) имеем при 1 - =1т+ -(1 р, +и )а=15 р.(а Фна время (1,-1) (фиг.2 в) открываетсяселектор 12 и число импульсовИ 1 () р(П,+К (1 а +ОР 110 ЗР 3 Р"н( +ц )тн 11 к п(с)ачерез триггер 13 поступает на входсчетчика 14. Через второй селектор19 на вход реверсивного счетчика 20 15эти импульсы не поступают, так какселектор 19 закрыт сигналом с выхода. триггера 23.В момент 1 срабатывает нуль-орган11 и переводит триггер 23 в единичное состояние (фнг. 2 г). При этом коткрытию подготавливаются второй селектор 19 и два элемента И 24 и 26,Единичный .сигнал с выхода нуль-органа 11 проходит через элемент И 24и переводит в единичное состояниетриггер 25. При этом переключатель4 полярности переходит в противоположное состояние, при котором черезизмерительный резистор 5 потечет ток-Х, а переключатель 18 перейдет в 30нижнее состояние, при котором на входпереключателя 8 с выхода резистора16 через переключатель 18 будет пода"ваться напряжение ц = +ХВ (при равных величинах сопротивлений резистоЗ 5 ров 16 и 17), Напряжение ц = -ХВ +г. к+ц +цИ)+ц поступает на вход дифференциального усилителя 7, усиливается и на время 1 -1 через переключатель 8 подается на вход повторителя 40 9 и с его выхода на вход интегратораО, Выбором значения Ц обеспечивается Ц 0 при любых возможных значениях Ц(1), Ц, ХВ. В процессе двухтактного преобразования аналогично 45 преобразованию ц имеем1 Их сА( ь -Чр ра) )где Г - частота следования импульсовгенератора 1;С -С -С -С -Т - длительность первого4такта интегрирования, зада ваемая блоком 2 управления.В первом цикле измерения при пре.образовании 1 В и во втором цикле изрения при преобразовании ТК ка"п яжения помехи П(С) при постоянном 10с противлении Визмерительного резистора 5 будут равными.Импульс длительностью С -С =Г4(иг.2 д) проходит через открытый элемент И 2 б, переписывая код числа, рав ного нулю, с реверсивного счетчика2, и цифровой отсчетный блок 22. Вмент Сэ на выходе формирователя 27(иг. 2 ж) .возникает импульс, которй переписывает код числа Б,1 из 20слетчика 14 в реверсивный счетчик 20,а в момент С (фиг,2 з) импульс каоде формирователя 28 сбрасывает вль счетчик 14 и триггер 21,Таким образом, к моменту С 7 Формирования числа И импульсов реверсивиый счетчик 20 находится в состоянии0,1 . Импульсы числа И с момента С,по момент С 8 проходят через селектор19 на вход вычитания реверсивного 30счетчика 20, Поскольку Б / -И, то кмоменту Со в реверсивном счетчике 20зафиксируется код числаБ( БЪ -1 а о КТТВ2Удфа (3)Т 1 о 11 рВыбором повторителя 9 напряженияс малым значением Цр,и путем выбораХВу 11 , выражение (3) упрощаетсяИ, И Г Кт40о д (4).11 ч -.1Код числа --в реверсивном счетчике 20 пропорционален значению из 45 меряемогосопротивления Б ч ке зависит от напряжения, помехи Ц(С), напряжений Бр, Б, Б , значения тока 1 источнйка 3. При синхронизации частоты 1 генератора 1 с частотой помехи, т,е, если обеспечить равенст- О во , Т=А=сопэС при любых значениях периода Т напряжения помехи, выражение (4) примет вкдБ,-Ба 1-- =А -.д Б,.2 Е 1К моменту С в счетчике 14 будет зафиксирован код числа И;/2, а си.на-,ом с выхода нуль-органа 11 черезэлемент И 24 триггер 25 перейдет висходное состояние, При этом переклочатель 18,перейдет в верхнее полажение, а переключатель 4 полярностивоз вр атит ся в исходное со стояние,В момент С с выхода блока 2 управления импульс длительностью С -С =Т2(Фиг.2 д) поступит на переключатель8. Этот импульс проходит через элемент И 26 ч переписывает иэ счетчика20 в цифровой отсчеткый блок 22 кодчисла (5). В момент Симпульс с выхода Формирователя 27 записывает кзсчетчика 15 в реверсивный счетчик 20код числа И /2 а в момент С я счетчик 14 и триггер 21 сбрасываются в нулевое состояние.Так как в третьем цикле измеренияна выходе дифференциального усилителя 7 имеем напряжение 11, = -К (1 Р++1.1 +У(С)+Б 9), на вход триггера 13с выхода селектора 12 поступит Бимпульсов (2). Так как к моменту С,счетчик 14 находится в нулевом состоянии, а реверсивный счетчик 20 в состоянии Ы/2 и с учетом того, что11, /2 11/2, то число Б, /2 импульсов,поступающее с, выхода триггера 13 навход счетчика 14 и с выхода второгоселектора 19 на вычитащщий вход реверсивного счетчика 20, в промежуткевремени С, Сприведет к переходув нулевое состояние реверсивногосчетчика 20. Импульс с выхода нуля ре"версивного счетчика 20 переводит вединичное состояние триггер 21, который сигналом. с единичного выхода управляет работой селектора 19 таким обЮИ%АРразом что остальные- "2 Вимпульсы числа Ы 2 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика20 и к моменту С в нем вновь зафик"13Е, -Искруется код числа : - (5), пропорциональный значению измеряемого сопротивления, В дальнейшем, аналогично описанному, этот код записываетсяв дфровой отсчетньй блок 22 по сигналу с выхода элемента И 26. Импульсс выхода Формирователя 2/ перепишетиэ счетчика 14 в реверсивный счетчик20 код числа Б /2, а импульс с выхода Формирователя 28 сбрасывает в ну-левое состояние триггер 21 и счетчик,14. Далыпе рабата устройства происходит аналогично описанному, 142 9 С 50Формул а изобретения Устройство для измерения сопротивления, содержащее первый переключатель, клеммы для пщключения измеряемого объекта и два образцовых резистора, причем один из выводов первого образцового резистора соединен с вторым входом первого переключателя, а О другой вывод - с общей шиной и первым выводом второго образцового резистора, второй вывод которого соединен с первой клеммой для подключения измеряемого объекта и первым входом пер 15 вого переключателя, последовательно соединенные интегратор, нуль-орган, первый селектор, второй вход которого подключен к выходу генератора так. товых импульсов, синхронизированного. 2 О с частотой сети, выход блока управления соединен с третьим входом селектора, а второй вход нуль-органа соединен с общей шиной, источник Тока, дифференциальный усилитель, реверсив ный счетчик, информационные выходы которого подключены к входам цифрового отсчетного блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введе ны переключатель полярности; источник напряжения смещения, второй переключатель, повторитель напряжения, второй селектор, четыре триггера счетчик, блок переноса, два элемента И и два формирователя импульсов, при этом выходы источника тока подключены к входам переключателя полярности, первый выход которого соединен с вторым выводом первого образцо- о вого резистора, а второй выход соеди нен с второй клеммой для подключения измеряемого объекта и с первым выходом источника напряжения смещения, второй выход которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первой клеммой для подключения измеряемого объекта, а выход соединен с первым входом второго переключателя, второй вход которого подключен к выходу первого переключателя, а выход соединен черезповторитель напряжения с входом ин-,тегратора, выход нуль-органа соединенс входом установки в единичное сос"тояние третьего триггера и с первымвходом первого элемента И, вторейвход которого соединен с единичнымвыходом третьего триггера, с вторымвходом второго селектора и с первымвходом второго элемента И, выход первого элемента И соединен со счетнымвходом четвертого триггера; единичныйвыход которого соединен с входами управления первого переключателя и переключателя полярности, выход первого селектора соединен со счетным входом первого триггера, единичный вы"ход которого подключен к первому входу второго селектора и к счетному входу счетчика, вход сброса в нулевоесостояние которого соединен с выходом второго формирователя и с входомустановки в нулевое состояние второготриггера, информационные виходы счетчика. подключены к входам блока переноса, вход управления. - которого под-,ключен к выходу первого формирователяи к входу второго формирователя, аинформационные выходы ссединены свходами параллельной записи числа реверсивного счетчика, суммирующк 3 ивычитающий входы которого соединеныс выходами второго селектора, выходнуля счетчика подключен к входу установки в единичное состояние второготриггера, единичный выход которогосоединен с третьим входом второго селектора, вход блока управления соединен с выходом генератора тактовых импульсов и вторым входом первого селектора, первый выход блока управления соединен с входом управления второго переключателя, второй выход - свторым входом второго элемента И, вы"ход которого подключен к входу первого формирователя и к. входу цифровогоотсчетного блока..орректо Подписное 42 Тираж 772 акаэ ета ССС Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,Составитель В.С Техред Л,олийнык ВНИИПИ Государственного коиит по делам изобретений и отк113035, Москва, Ж, Раушская рытииаб., д, 4/5