Устройство для измерения сопротивлений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения и контроля активного сопротивления. Цель изобретения - повышение точности измерения-достигается путем накопления измерительных интервалов, а также введения второго счетчика импульсов, блока сравнения кодов, выходных элементов И, второго триггера, управляемого делителя частоты, переменного резистора, второго ключа, логических элементов И, ИЛИ. При этом точность измерения увеличивается в K раз. Изменяя код на управляющих входах управляемого делителя частоты, можно задавать любой коэффициент деления K и тем самым выбирать требуемую точность измерения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)4 С 01 R 17/10 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

- :4И 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4397652/24-21 (22) 07.01.88 (46) 15.12.89. Бюл. 9 46 (72) К.К. Колодяжный, В.В. Богданов, Л.И. Грибанов и В.Д. Иванов (53) 621.317.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1234783, кл, G 01 R 27/00, 1984 °

Измерения в электронике, Справочник. M.: ЭАИ, 1987, с. 205. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического из.-

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения и контроля активного сопротивления.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет накопления измерительных интервалов.

На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства, Устройство содержит объект 1 контроля, сопротивление 2 соединительных проводов, клеммы 3 и 4 для подключения объекта контроля, источник 5 измерительного напряжения, одним выводом подключенный к общей шине, а другим — к одному из выводов резисторного делителя, образованного резисторами 6 и 7, и к одному из выводов образцового резистора 8, другой вывод которого соединен с первым неподвижмерения и контроля активного сопротивления. Цель изобретения — повышение точности измерения — достигается путем накопления измерительных интервалов, а также введения второго счетчика импульсов, блока сравнения кодов, выходных элементов И, второго триггера, управляемого делителя частоты, переменного резистора, второго ключа, логических элементов И, ИЛИ. При этом точность измерения увеличивается в раэ. Изменяя код на управляющих входах управляемого делителя частоты, можно задавать любой коэффициент деления k и тем самым выбирать требуемую точность измерения. 2 ил. ным контактом ключа 9, компаратор 10, один из входов которого соединен со средним выводом делителя, второй вход компаратора 10 соединен с клеммой 3

Эиы и вторым неподвижным контактом ключа 9, подвижный контакт которого со- Ьа) единен с одним из выводов образцового конденсатора 11, другой вывод которого соединен с общей шиной и одним из выводов переменного резистора 12, другой вывод которого соединен с вто рым выводом резисторного делителя, общая шина через токовый элемент 13 соединена с клеммой 4, выход компаратора 10 соединен с входом управляемого делителя 14 частоты и с одним из входов элемента И 15, выход которого соединен с одним из управляющих входов ключа 9 и с входом элемента 16 задержки, выход которого соединен с одним из входов элемента

ИЛИ 17, выход которого соединен с дру1529133 гим управляющим входом ключа 9, другой вход элемента ИЛИ 17 соединен с клеммой 18 начальной установки устройства, первыми входами триггеров 19 и 20 и с одним из входов элемента

ИЛИ 21, второй вход триггера !9 соединен с выходом управляемого делителя 14 частоты, выход триггера 19 соединен с другим входом элемента И 15 и с одним из входов элемента И 22, другой вход которого соединен с выходом генератора 23 импульсов, выход элемента И 22 соединен с подвижным контактом ключа 24, первый неподвижный контакт которого соединен со счетным входом счетчика 25 импульсов, вход установки нуля которого соединен с шиной установки нуля, а выходы счетчика 25 импульсов соединены с первыми входами блока 26 сравнения кодов, выход которого соединен с вторым входом триггера 20 и с одним из входов элемента И 27, другой вход которого соединен с выходом триггера 20, выход 25 элемента И 27 соединен с другим входом элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с входом установки нуля счетчика 28 импульсов, счетный вход которого соединен с вто„.ûì неподвижным контактом ключа 24, выходы счетчика 28 импульсов соединены с вторыми входами блока 26 и с первыми входами выходных элементов И 29, вторые входы которых соединены с выходом управляемого делителя 14 частоты.

Устройство работает следующил образом.

В исходном состоянии образцовьй конденсатор 11 заряжен через образцовый резистор 8 и контакты ключа 9 до

40 значения источника 5 измерительного напряжения. Показания счетчиков 25 и 28 равны нулю. Перед началом измерения производятся подготовительные операции по записи кода в счетчик 25.

Выбирают значение измеряемого coïðoтивления объекта контроля Г = О.

В момент t на клемму 18 началь1 ной установки устройства поступает импульс (фиг. 2а), который переводит триггеры 19 и 20 в состояние "I (фиг. 2д), проходит через элемент

ИУДЕИ 21 на вход установки нуля счетчика 28 импульсов, сбрасывает его предыдущие показания и проходит через элемент ИЛИ 17 на управляющий вход ключа 9, в результате чего замыкаются подвижный и неподвижный контакты.

Образцовый конденсатор ll начинает разряжаться через токовый элемент 12 и соединительные провода по закону (фиг. 2б) (6 -e,)

Ее где Š— измерительное напряжение источника 5;

L;-ãÑ, 1, — постоянная времени цепи разряда;

С - емкость образцового конденoÁ сатора 11;

r — сопротивление соединительных проводов.

В этот же момент t положительный потенциал на выходе триггера 19 открывает элементы И 22 и 15 и импульсы с частотой f с выхода генератора 23 импульсов через элемент И 22 и подвижный и первый неподвижный контакты ключа 24 поступают на счетный вход счетчика 25 импульсов (фиг. 2е). Напряжение Бс подается на один иэ входов компаратора 10, ко второму входу которого подводится напряжение с резисторов 7 (R>) и 13, (К ) это напряжение определяется соотношением (R + К1ъ) Е

Я К К + К где К вЂ” сопротивление резистора 6.

Если t -t - --, то при U = U 11 получаем

Кт + К1З

--- — ---- — — = 0,5.

R, + R, + R

По мере разряда конденсатора 11

° напряжение Uc уменьшается и через промежуток времени, равный С /2, становится равным напряжению U<. В момент t равенства этих напряжений компаратор 1О вырабатывает импульс (фиг.

2в), который через открытый элемент

И 15 поступает на другой управляющий вход ключа 9 и замыкает подвижньй и первьй неподвижный контакты. Образцовый конденсатор 11 вновь заряжается через образцовый резистор 8 до значения источника 5 измерительного напряжения, Этот же импульс с элемента

И 15 проходит через элемент 16 задержки и элемент ИЛИ 17 на управляющий вход ключа 9 и замыкает подвижный и второй неподвижный контакты. И вновь

I в момент t начинается разряд кон-.

3 денсатора 11. Время задержки элемента 16 задержки выбирается таким, тобы конденсатор 11 успел зарядиться

5 15291 до значения источника 5 измерительного напряжения. Это время строго фиксировано, так как резистор 8 и конденсатор 11 выбираются образцовы5 ми. Процесс заряда и разряда повторяется периодически. Последовательность импульсов с выхода компаратора 10 поступает на вход управляемого делителя 14 частсты, на управляющие входы которого подается код коэффициента деления k делителя. С приходом

k-го импульса на вход делителя 14 на

его выходе формируется импульс (фиг.

2г), который переводит триггер 19 из 15 состояния "1" в состояние "0 (фиг.

2д). Элементы И 15 и 22 закрываются, и счетчик 25 импульсов прекращает подсчет импульсов. Если t †- t „ = ñ /2, то число импульсов М, поступавших на счетчик 25 определяется как л

М Ф + (1 1)t„J где t>3 — время задержки импульсов в элементе 16 задержки.

Информация о количестве импульсов

М> поступивших на счетчик 25, остается в нем на все время измерений, пока вновь не возникнет необходимость калибровки устройства. Информация 30 может быть стерта подачей импульса на вход установки нуля счетчика 25.

При подключении к клеммам 3 и 4 измеряемого сопротивления объекта l контроля замыкают подвижный и второй 35 неподвижный контакты ключа 24.

Работа устройства при этом полностью аналогична описанной, но в данном случае импульсы с выхода генератора 23 импульсов через элемент 40

И 22 и замкнутые контакты ключа 24 поступают на счетный вход счетчика 28 ичпульсон (фиг. 2 ж, з, и, к, л), При этом число импульсов N поступающих на счетчик 28 запишется как 45 л

N = f(k — + (k-1) t» ), где = С (R +r) — постоянная цепи обр х разряда °

Код на выходе счетчика 28 импульсов соответствует чиспу поступивших на его вход импульсов до тех пор, пока не станет равным коду числа импульсов, записанному в счетчике 25 импульсов. При совпадении кодов на входах блока 26 сравнения кодов на

его выходе формируется импульс (фиг °

2м), который проходит через открытый элемент И 27 и элемент ИЛИ 21 на вход

33 6 установки нуля счетчика 28 импульсов, при этом код на его выходах будет соответствовать нулю поступивших импульсов, и счет начинается заново (фиг. 2н). Этот же импульс с выхода блока 26 сравнения кодов поступает на вход триггера 20, который через некоторое время переходит в состояние "0

Элемент И 27 закрывается и этим самым происходит блокировка подачи повторного импульса с блока 26 сравнения кодов на вход установки нуля счетчика 28 импульсов. Число импуль-. сов,записанное в нем, получается равным л л . Г

n = N М - f1 (- - --j (2 2 где < = Собр (R „+r); л

Собр г

r — сопротивление соединительных проводов;

R — значение сопротивления объекта 1 контроля.

В конечном итоге получаем

Собр Кх

n = f ° k

Импульс с выхода управляемого делителя 14 частоты открывает выходные элементы И 29, с выходов которых снимается информация о числе и, записанном в счетчике 28 импульсов. Количество импульсов, записанное в счетчике 28 импульсов, соответствует только значению измеряемого сопротивления объекта 1 контроля.

Относительная погрешность измерения определяется выражением

4 + о иЗм где k — коэффициент деления управляемого делителя 14 частоты; с, — относительная погрешность периода квантующих импульсов;

n — количество импульсов, зарегистрированное счетчиком 28, Пренебрегая d, ввиду ее малости, рассчитаем во сколько раз повышается точность при k = 1,2,3,... >о»> 1/и х

1/n k

Следовательно, точность измерения увеличивается в k раэ. Изменяя код на управляющих входах управляемого делителя частоты, мы можем задавать любой коэффициент деления k и тем самым выбираем требуемую точность измерений.!

529!33

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения сопротивлений, содержащее клеммы для подключения объекта контроля, источник измерительного напряжения, первым выводом подключенный к общей шине, а вторым — к первым выводам резисторного делителя и образцового резистора, второй вывод которого соединен с первым 10 неподвижным контактом первого ключа, компаратор, первый вход которого соединен со средним выводом реэисторного делителя, а второй — с вторым неподвижным контактом первого ключа, первый триггер, выход которого со" единен с первым входом первого эле- 1 мента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый счетчик импульсов и клемму начальной установки устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це" лью повышения точности измерения, в него введены второй счетчик импульсов, блок сравнения, второй триггер, 25 второй и третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, выходные элементы И, управляемый делитель частоты, второй ключ, элемент задержки, переменный резистор, токовый элемент и образцовый конденсатор, первый вывод которого соединен с подвижным контактом первого ключа, а второй с общей шиной и через токовый элемент с первой клеммой для подключения объекта контроля, причем второй вывод.

° образцового конденсатора соединен также с первым выводом переменного ре-, » зистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом резисторного 40 делителя, при этом вторая клемма для подключения объекта контроля соедине,на с вторым входом компаратора, вход установки нуля второго счетчика импульсов соединен с шиной установки 45

1 нуля, подвижный контакт второго ключа — с выходом первого элемента И, первый неподвижный контакт — со счетным входом первого счетчика импульсов, второй неподвижный контакт — со счетным входом второго счетчика импульсов, первая группа входов блока сравнения кодов соединена с выходами первого счетчика импульсов, вторая группа входов — с выходами второго счетчика импульсов, первый вход второго триггера соединен с клеммой начальной установки устройства, второй вход — с выходом блока сравнения ко дов, первый вход второго элемента И соединен с выходом второго триггера, второй вход — с выходом блока сравнения кодов, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, второй вход - с клеммой начальной установки устройства, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки нуля второго счетчика импульсов, первые входы выходных элементов И соединены с выходами второго счетчика импульсов, вторые входыс выходом управляемого делителя частоты, вход которого соединен с выходом компаратора, выход — с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с клеммой начальной установки устройства, первый вход третьего элемента И соединен с выходом компаратора - второй вход — с выходом первого триггера, выход третьего элемента И соединен с первым управляющим входом первого ключа и с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с клеммой начальной установки устройства, выход второго элемента

ИЛИ соединен с вторым управляющим входом первого ключа.

1529! 33

1529)33

Фиг. 2

Редактор

Заказ 7636/40 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

18

a) о

Ц

Е

) я

О

V г) о Яч г) о 4ф

a) о 25

Е) О

Ус

Р

VR ж) о

5 ю) о

УМЧ и) о

79 к) о оц

g) o сск н) о craig

Составитель В. Семенчук

Т. Парфенова Техред A.Кравчук. КорректорС.Р;екмар