Цифровое устройство для измерения сопротивлений и отношения сопротивлений

 

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в тензометрической аппаратуре, электронных термометрах, дифференциальных фотоизмерительных приборах, хроматографических детекторах терморезистивного типа. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых величин. Цифровое устройство для измерения сопротивлений и отношения сопротивлений содержит резистивную матрицу 2 с кодоуправляемыми переключателями, операционный усилитель 3, измерительные резисторы 5, 6, компаратор 7 напряжений, блок 8 управления, цифровой счетчик 9. Введение источника 1 постоянного тока и операционного усилителя 4 позволяет уменьшить погрешность измерений из-за четырехпроводного подключения обоих измерительных резисторов, тем самым обеспечивая повышение точности измерений и увеличение диапазона измерения отношения сопротивлений как больше, так и меньше единицы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1597771

А1 (51)5 G 01 R 27/02

- с-,; -.: .; с .с

1, ° ! !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

12 72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4628125/24-21 (22) 25.12 ° 88 (46) 07.10.90. Бюп. У 37 (75) А.Л.Белоусов (53) 68 1.327.6 (088.8) (56) Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Справочное руководство. - M.: Мир, 1982, с.445, рис.24.3.

750 практических электронных схем. Справочное руководство. Под ред. P.Ôåëïñ. — M.: Мир., 1986, с.58. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ОТНОШЕНИЯ СОПРО-, ТИВЛЕНИЙ

I (57) Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в тензометрической аппаратуре, электронных термометрах, дифференци2 альных фотоизмерительных приборах, хроматографических детекторах терморезистивного типа. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых величин. Цифровое устройство для измерения сопротивлений и отношения . сопротивлений содержит реэистивную матрицу 2 с кодоуправляемыми переключателями, операционный усилитель 3, измерительные резисторы 5, 6, компаратор 7 напряжений, блок 8 управления, цифровой счетчик 9. Введение источника 1 постоянного тока и операционного усилителя 4 позволяет уменьшить погрешность измерений из-за четырехпроводного подключения обоих измерительных резисторов, тем самым обеспечивая повышение точности измерений и увеличение диапазона измерения отношения сопротивлений, как больше, так и меньше единицы. 3 ил. !

3 15977

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано, в частности, в тензометрической аппаратуре, электронных термометрах, дифференциальных фотоизмерительных приборах, хроматографических детекторах терморезистивного типа и т.д.

Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых величин.

На фиг,1 представлена схема устройства для измерения сопротивлений и отношения сопротивлений; на фиг.2 и 3 — варианты исполнения источника постоянного тока и блока управления.

Устройство,(фиг.1) содержит источник 1 постоянного тока, реэистивную матрицу (PM) 2 лестничного типа, первый и второй операционные усилители 3 и 4, измерительные резисторы 5 и

6, компаратор 7 напряжений, блок 8 управления, цифровой счетчик 9, две клеммы 10 и 11 первого и второго аналоговых выходов. PM 2 содержит резисторы 12-14.

Источник 1 постоянного тока (фиг.2) содержит операционный усилитель 15 и резисторы 16-20. Блок 8 управления (фиг.3) содержит три элемента И-НЕ 21—

23, резистор 24 и конденсатор 25.

PM 2 может быть стандартного типа

R-2R, т.е. резисторы 12 связи могут иметь условно номинал R а разрядные резисторы 13 и согласующий резистор

14 — номинал 2R. Однако возможно использование резисторов 12-14 с недвоичным отношением сопротивлений, В этом случае будет релизована недвоичная позиционная система счисления, в частном случае основание системы 40 может быть, дробным, как больше, так и меньше двух °

Например, при выборе соотношения между резисторами 12 и 13, равного

1/6, получаем PM с основанием В= 45

=(1+5/12), при выборе отношения 1/12 получаем основание В=(1+7/24), При этом согласующий резистор 14 также имеет дробное отношение сопротивления, его нижний по схеме вывод может 50 быть соединен с любым выходом матрицы или с,общей шиной устройства.

Применение подобных матриц, работающих в специальных кодах, направлено на повышение разрешающей способ- 55 ности измерений или на введение избыточности дпя коррекции нелинейности характеристик PM. В дальнейшем рассматривается матрица типа R-2R, 2 -n м а .2) =I ——

2 (2) где M — разрядность PM 2; а,,..., а — разрядные цифры управляющего двоичного кода; п — числовой .эквивалент двоичного кода;

I — входной ток PM 2.

Выходные напряжения на клеммах

10 и 11 равны

U 0 = IRs =IRy () 4 (3) 2 -и

U =I R =IR

11 2 () (4) При равенстве напряжений на входах компаратора 7, имеем

Rg

Б (5) 2 "n

71 4

Блок 8 управления представляет собой в простейшем случае цифровой генератор с управляемым логическим ключом.,Вариант схемы такого генератора на базе стандартных логических элементов 21-23 типа И-НЕ, резистора

24 и конденсатора 25 приведена на фиг.3 Цифровой счетчик 9 имеет входы счета, сброса и шину предварительной установки кода в выходных регистрах. М3Р означает "младший значащий разряд", СЗР - "старший значащий разряд".

Устройство работает следующим образом.

По сигналу "Сброс" происходит обнуление счетчика 9. Ток I< принимает максимальное значение, ток I,— минимальное значение.(PM представляет собой прецизионный кодоуправляемый делитель тока, поступающего от источника 1) . Разбаланс. напряжений на входах компаратора 7 опрокиды- вает его и на выходе устанавливается высокий уровень, разрешающий счет.

На счетный вход счетчика 9 начинают поступать импульсы:. его выходной код последовательно нарастает.

Выходные токи PM 2 определяются п о фор мула M:

1597771

35

55 т.е. значение кода на выходе счетчика позволяет однозначно определить отношение сопротивлений резисторов 6 и 5.

Для снижения влияния соединительных проводов входное сопротивление компаратора 7 напряжений должно быть по возможности высоким. Кроме того, желательно выравнять сопротивления двух линий, соединяющих резисторы

5 и 6 с токовыми шинами PM 2. При использовании источника тока с большим внутренним сопротивлением оказываются скомпенсированными погрешности из-за влияния сопротивлений замкнутых ключей и разброса базового номинала PM 2. Таким образом, выходные напряжения на клеммах 10 и 11 более точно зависят от сопротивлений резисторов 5 и 6 и значений входного кода.

Источник 1 тока может быть выполнен по схеме на фиг.2, для которой должно выполняться условие: R < =

=R s, Н о= п+Н гв. На точность измерения отношения сопротивлений 6 и 5 и выходное сопротивление источника 1 не влияют.

В устройстве может использоваться и двухпроводная схема подключения резисторов 5 и 6. Это возможно в том случае, когда сопротивления указанных резисторов значительно превышают сопротивления проводов связи. В качестве резисторов 5 и 6 можно испольэовать дифференциальную пару тенэо- или фотореэисторов, резисторы, входящие в состав дифференциальных хроматографических детекторов. Один из резисторов 5 или 6 может быть выбран постоянным, опорным, относительно которого будет производиться измерение сопротивления другого резистора ° Диапазон измеряемых отноше м ний. составляет 2

Клеммы 10 и 11 могут использоваться для осуществления функции цифроаналогового преобразования. Напряжение на выводах 10 и 11 может служить для измерения абсолютных значений сопротивлений резисторов 5 и 6 посредством аналоговых измерительных приборов.

Предлагаемое устройство может быть полностью реализовано на серийных инт erp альных микросхемах и может обеспечить погрешность измерения отношения сопротивлений порядка 0,050,01%.

Формула изобретения

Цифровое устройство для измерения сопротивлений и отношения сопротивлений, содержащее резистивную матрицу с кодоуправляемыми переключателями, первый операционный усилитель, компаратор напряжений, блок напряжений, цифровой счетчик, блок управления, два измерительных резистора, причем выход компаратора напряжений соединен с входом блока управления, выход которого соединен со счетным входом цифрового счетчика, выходы которого соединены с соответствующими цифровыми входами управления резистивной матрицы и являются цифровыми выходами устройства, отличающееся тем, .что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измерения величин, в него введены второй операционный усилитель и источник постоянного тока, включенный между общей шиной устройства и аналоговым входом резистивной матрицы, первый аналоговый выход которой соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и первым выводом первого измерительного резистора, второй вывод которого соединен с выходом первого операционного усилителя, первым входом компаратора напряжений и первой клеммой аналогового выхода устройства, второй аналоговый выход резистивной матрицы соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и первым выводом второго измерительного резистора, второй вывод которого соединен с выходом второго операционного усилителя, вторым входом компаратора напряжений и второй клеммой аналогового выхода устройства, неинвертирующие входы пер вого и второго операционных усилителей соединены с общей шиной .устройства, входы сброса и начальной установки цифрового счетчика являются соответственно входами сброса и начальной установки устройства.

1597771

Составитель В.Чеботова

Техред Л.Олийнык Корректор С.ЧеРни

Редактор Н.Яцола

Заказ 3051 Тираж 553 Подпис но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

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