Измеритель сопротивлений

 

Изобретение относится к измерениям электрических величин и может быть использовано для измерения характеристик нелинейных сопротивлений терморезисторов, варисторов и т.д., а также может использоваться в медицине. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство содержит клеммы 1 и 2 для подключения измеряемого сопротивления, эталонное сопротивление 3, инвертирующий усилитель 4, повторитель 5, два источника 6, 17 опорного напряжения, блок 7 управления режимом, два сумматора 8, 9, два усилителя (УПТ) 10, 16 постоянного тока, два аттенюатора 11, 13, вычитатель 12, схему 14 сравнения, задатчик 15. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (51)5 С 01 R 17/00, 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСМ0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Rx

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4423621/24-21 (22) 16.05.88 (46) 30 ° 06.90. Бюл. М- 24 (71) Новосибирский государственный университет и Институт физики полупроводников CO AH СССР (72) В.И. Усик, Г.С. Усик, А.Г. Клименко и В.В. Иебрат (53) 621.317 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1193601, кл. G 01 R 31/26, 1986, (54) изикРиткль сопРотиВлкнйй

i(57) Изобретение относится к измерениям электрических величин и может быть использовано для.измерения

„„SU„1575121 А 1

2 характеристик нелинейных сопротивлений терморезисторов, варисторов и т.д., а также может использоваться в медицине. Цель изобретения — повышение точности измерения. Устройство содержит клеммы 1 и 2 для подключения измеряемого сопротивления, эталонное сопротивление 3, инвертируюший усилитель 4, повторитель 5, два источника 6,17 опорного напряжения, блок 7 управления режимом, два сумматора 8,9, два усилителя (УПТ) 10, 16 постоянного тока, два аттенюатора

11,13, вычитатель 12, схему 14 сравнения, задатчик 15. I ил.

157 i12!

Изобретение относится к измерениям электрических величин и может быть использовано для измерения характе-ристик нелинейных сопротивлений терморезисторов, Варисторов> позисторов и .т.п., а также может использоваться в медицине в устройствах осуществления акупунктуры и электролечения.

Целью изобретения является повышение точности измерения, На чертеже приведена блок-схема устройства. !

Устройство содержит первую 1 и

:вторую 2 клеммы для подключения из, меряемого сопротивления (Р. ), эта лонное сопротивление 3 (R ), инВ.т вертирующий усилитель 4, повторитель

:-5, первый источник 6 опорного напряжения, блок 7 управления режимом, первый 8 и .второй 9 сумматоры, пер;вый усилитель 10 постоянного тока (УПТ), первый аттенюатор ll, вычитатель 12, второй аттенюатор,13, схе му 14 сравнения, задатчик 15, второй усилитель 16 постоянного тока, второй источник 17 опорного напряжения.

Первая клемма для подключения измеряемого сопротивления соединена с общей шиной устройства, вторая клем-30 ма соединена с первым выводом эталонного сопротивления и входом пов-. торителя, выход которого соединен с входом внешнего регистратора, с вторым входом вычитателя и с вторым входом сумматора, первый вход кото.рого через инвертирующий усилитель соединен с вторым выводом эталонного сопротивления и выходом первого УПТ, второй вход которого соединен с вы- 40 ходом первого сумматора, а первый вход — с внешним регистратором, с первым входом первого аттенюатора и выходом второго сумматора, первый вход которого соединен с блоком уп- 45 равления режимом, а второй вход— с первым источником опорного напряжения, задатчик соединен с первым входом вычитателя, выход которого соединен с первым входом второго ! аттенюатора, а его выход подключен ! к входу. внешнего регистратора и через второй УПТ соединяется с внешним регистратором, первый вход схемы сравнения соединен с вторым источни55 ком опорного напряжения, а второй ее вход подключен к выходу первого аттенюатора, выход схемы сравнения соединен с вторыми входами первого и второго аттенюаторов, вход задатчика соединен с выходом сумматора входом внешнего регистратора, входы регистраторов подключаются к устройству через первую †.четвертую выходные клеммы.

Устройство работает следующим образом.

При подключении сопротивления R „ измеряемого объекта к клеммам 1 и 2 на него через эталонное сопротивление 3 поступает напряжение. U с выхода УПТ 10 и через эталонное сопротивление 3 и измеряемое сопротивление

К протекает ток

11з

I тогда напряжение на измеряемом сопротивлении R <

1- з R»

1 х эт а напряжение на эталонном сопротивлении 3

Us.— Еэт

U =U — U =- — — — — (3) эт з я» R + R х эт (5) тогда при (6) R „= const из (3) и (1) с учетом (5) и (6) Напряжение U 3 через инвертирующий усилитель 4 поступает на первый вход. сумматора 8 (-U ),,на второй вход. которого поступает через, повторитель

5 напряжение Ug„, и на выходе сумматора 8 напряжение Ь = -U + U я„=

= -U, поступает на инвертирую!. и . вход УПТ .10, на неинвертирующий в::о,ч которого поступает напряжение Ц через сумматор 9 от источника 6 опорного напряжения с напряжением U .

Напряжение U с выхода блока 7.уп—

1 равления режимом устанавливается равным нулю (U =. О), Напряжение U на инвертирующем вхопе УПТ 10 сравни.вается с напряжением U на неинвертирующем его входе, сигнал ошибки усиливается УПТ 10 и изменяет напряжение на его выходе таким образом, чтобы выполнялось условие

5 1575121

При этом напряжение на измеряемом сопротивлении Е» из (2) с учетом (7) Б широком диапазоне регулирования всегда выполняется условие

U1=R const=R л

1.

2 1 1 orlep (8) (9) П оп р

Тогда из (8) с учетом (9) 1

К

IJ L (10) где К вЂ” коэффициент передачи аттеню1 атора 11, При измерении R„, когда выполняют1 ся условия (5) и (б), напряжение

U на выходе задатчика устанавливает% ся равным нулю (U = О). Напряжение с выхода повторителя 5 У р „К„через вычитатель 12 поступает на первый вход аттенюатора 13. При поступлении сигнала с выхода вычитателя 12 на вход управляемого аттенюатора 13 на

его второй вход поступает напряжение с выхода схемы 14 сравнения, также изменяя его коэффициент передачи.

Причем К управляемого аттенюатора

13 изменяется пропорционально и синхронно с К, аттенюатора 11 (К< — регулируемый коэффициент передачи аттенюатора 13). что .означает, что при всех изменениях сопротивления R» при измерениях протекает стабильный постоянный ток I u напряжение на выходе повторителя 5

U g U g R» с большой точностью, а напряжение на выходе сумматора 9 пропорционально току через измеряемое сопротивление Rg измеряемого объекта, напряжения с выхода повторителя 5 и с выхода сумматора 9 поступают на внешние регистраторы.

Напряжение с выхода сумматора 9 через управляемый первый аттенюатор

11 поступает на второй вход схемы

14 сравнения, на первый вход которой поступает напряжение U „, с источника 17 опорного напряжения. Напряжение U на втором входе схемы 14

2 сравнения сравнивается с б,„, напряжением источника 17, сигнал ошибки усиливается и управляет коэффициен-. том передачи первого аттенюатора таким образом, что напряжение U =

= О К, поддерживается равным U qll p источника 17 с точностью лучше 17.

1 2

При этом напряжение на выходе второго аттенюатора 13 с учетом (5), (10) и (11) также будет пропорционально R и поступает на внешний регистратор.

Для измерения зависимости сопротивлений измеряемого объекта от приложенного напряжения или от тока, протекающего через измеряемый объект, на вход сумматрра 9 поступает медленно изменяющееся напряжение U, с выхода блока 7 управления режимом. Тогда напряжение на выходе сумматора 9, поступающее на первый вход УПТ 10, будет равно U = U + U и напряжение U на выходе повторителя 5 с учетом (6) будет равнб

Ug = Rê(Uî + 1,) = ОРк

Это напряжение через вычитатель 12 (напряжение на втором его входе равно О) поступает на первый вход второго аттенюатора 13. Напряжение П

= Uo + Ь1 с выхода сумматора 9 поступает на первый вход первого аттенюатора 11, Тогла напряжение U + = U R поступающее на вход второго аттенюатора 13 на его выходе из (S) с учетом

35 (!2) будет

Напряжение У -К с выхода атте1Ú

40 нюатора 13 поступает на внешний ре- гистратор, позволяя снимать зависимость R „(U) исследуемого объекта в автоматическом режиме с большой точностью. Из (7) следует UgI, что поз45 воляет также снимать зависимость

R„(I) измеряемого объекта.

При измерении малых измерений сопротивления R„ измеряемого объекта в

: зависимости от приложенного напряже50 ния или тока при U1 = О с блока 7 устанавливают задатчиком 15 напряжение Б на первом входе вычитателя

12 таким образом, чтобы напряжение на его выходе и на выходе усилителя

55 постоянного тока 16 было равно нулю, т.е. выполнялось условие

U — U =U -UK=UgR -U K

5 ф 5 g к э

1575!г где К вЂ” коэффициент передачи, устанавливаемый задатчиком 15.

С блока 7 на вход сумматора подается медленно изменяющееся напряже:ние, при этом изменяется напряжение

Uy поступающее на первый вход УПТ

10 и íà вход задатчика 15. В случае, если К„ не зависит от приложенного . к нему напряжения, то напряжение

Б, поступающее через эадатчик 15 на второй вход вычитателя 12, изменяет, ся пропорционально напряжению U, пос тупающему на измеряемый объект и с выхода повторителя 5 на второй вход вычитателя 12 при этом напряжение на выходе вычитателя 12 и, соответ,ственно,.УПТ 16 будет равно нулю.

Если же сопротивление измеряемого объекта R зависит от приложенного к нему напряжения (или от тока, протекающего через него), то на вы, ходе вычитателя 12 появится напря1 ,; жение разбаланса

1 . 1(Х вЂ” К + ДК) = U (+ dR) (14) где +DR — изменение сопротивления

3Î

К „в зависимости от приложенного к нему напряжения или от тока, протекающего через него..

Это напряжение поступает на первый вход аттенюатора 13, и из (14), с 35 учетом (10) и (11) напряжение на его выходе имеет вид !

+ dR U .K = + dR U

1 — 1 2 2 !1

40 ,-+ LlR с

;(Напряжение U ЛК усиливается усилителем 16 и йоступает на внешний регистратор, на второй вход кото- 4 рого поступает напряжение с выхода повторителя 5 или с выхода сумматора 9, позволяя в автоматическом режиме снимать зависимость АR(П), QR(I) исследуемого объекта.

Устройство обладает широкими функциональными возможностями, обеспечивает все режимы измерений, связанные с изменением, параметров сопротивления на постоянном токе. Устройство может также найти применение в медицине, например в рефлексотерапии, для поиска БЛТ и определения их функционального состояния по изменению сопротивления, причем в автоматическом режиме можно проконтролировать изменения сопротивления от величины протекающего тока. В режиме измерения приращения сопротивления облегчается задача поиска BAT.

Формула изобре тения

Измеритель сопротивлений, содержащий входные клеммы для подключения измеряемого сопротивления, эталонное сопротивление, включенное между первой входной клеммой и входом инвертирующего усилителя, выход которого соединен с первым входом сумматора; первый источник опорного напряжения, второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу блбка управления, а выход — к первому входу первого аттенюатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ- . ности измерения, в него введены повторитель напряжения, два усилителя постоянного тока, блок вычитания, второй аттенюатор, схема управления, задатчик, второй источник опорного напряжения, подключенный к первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого аттенюатора, а выход подключен к вторым входам первого и второго аттенюаторов, к выходу второго (аттенюатора подключена первая входная клемма, а через первый усилитель постоянного тока — вторая выходная клемма, первый вход блока вычитания соединен с третьей выходной клеммой, вторым входом первого сумматора и через повторитель напряжения — с первой входной клеммой, второй вход блока управления подключен к выходу задатчика, а выход блока управления соединен с первым входом второго аттенюатора, к четвертой выходной клемме подключен вход задатчика, выход второго сумматора и первый вход второго усилителя постоянного тока, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход — с входом инвертирующего усилителя, к выходу первого источника опорного напряжения подключен второй вход второго сумматора, а вторая входная клемма для подключения измеряемого сопротивления соединена с.общей шиной.