Измерительный мост Советский патент 1983 года по МПК G01R17/10 

СА Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения приращения сопротивления резисторов и неэлектрических величин функционально с ним связанных. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измерительный мост по основному авт. св. № 423055, содержащий мостовую схему, состоящую из резисторов, выходы которой соединены с входами усилителя разбаланса, выход которого через первый ключ соединен с выходом второго ключа и входом интегратора, выход которого соединен с входом, усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входами второго ключа и датчика временных интервалов, первый выход которого соединен с входом цифрового измерителя временных интервалов и управляющим входом второго ключа, второй выход датчика временных интервалов соединен с управляющим входом .первого ключа, первая точка диагонали питания мостовой схемы соединена с общей щиной, а вторая точка диагонали питания соединена с входом второго ключа 1. Недостатком известного устройства является то, что оно может измерять сопротивление резисторов только в диапазоне положительных отклонений величины измеряемого сопротивления от номинала, так как при отрицательных отклонениях величины измеряемого сопротивления от номинала изменяется полярность напряжения в диагонали мостовой схемы и нарушается основное условие работы этого устройства - обратность полярностей выходных сигналов на выходе усилителя, подключенного ко входу мостовой схемы и на выходе усилителя-ограничителя. При этом, вследствие совпадения полярностей выходных- сигналов упомянутых усилителей, возникает положительная обратная связь, вызывающая генерацию измерительного моста. Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей при измерении величин сопротивлений резисторов при их отклонениях в область отрицательных приращений, по сравнению с номиналом. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее мостовую схему, состоящую из резисторов, выходы которой соединены с входами усилителя разбаланса, выход которого через первый ключ соединен с выходом второго ключа и входом интегратора, выход которого соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входами второго ключа и датчика временных интервалов, первый выход которого соединен с входом цифрового измерителя интервалов и управляющим входом второго ключа, второй выход датчика временных интервалов соединен с управляющим входом первого ключа, первая точка диагонали питания мостовой схемы соединена с общей шиной,а вторая точка диагонали питания соединена с входом второго ключа, введены инвертирующий усилитель-ограничитель, третий ключ, элемент равнозначности и счетный триггер, приче.м вторая точка диагонали питания мостовой схемы соединена с выходами третьего ключа и инвертирующего усилителя-ограничителя, входы которых, соединенные вместе, подключены к входу второго ключа и выходу усилителяограничителя, а управляющий вход третьего ключа соединен с дополнительным входом цифрового измерителя временных интервалов и инвертирующим выходом счетного триггера, счетный вход которого соединен с выходом элемента равнозначности, первый вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя, а второй вход элемента равнозначности соединен с выходом усилителя разбаланса. На фиг. 1 схематично представлен измерительный мост; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы напряжений на выходах элементов устройства соответственно для положительных и отрицательных -AR отклонениях величины измеряемого сопротивления от номинального. Измерительный мост состоит из мостовой измерительной схемы 1, с включенными в ее плечи резисторами, усилителя 2 разбаланса моста, первого, второго ключей 3 и 4, датчика 5 калиброванных интервалов времени, интегратора 6, усилителя-ограничителя 7, цифрового измерителя 8 интервалов, инвертирующего усилителя-ограничителя 9, элемента 10 равнозначности, счетного триггера 11, третьего ключа 12. На фиг. 2 и 3 обозначены: и - выходное напряжение усилителя разбаланса 2; звЦб - напряжения датчика 5 калиброванных интервалов времени на его выходах а и б; - входное, Ugd - выходное напряжение интегратора 6; 7 выходное напряжение усилителя-ограничителя 7; t/9 -выходное напряжение инвертирующего усилителя-ограничителя 9. Измерительный мост работает следующим образом. При положительном отклонении величины измеряемого сопротивления от номинала, в момент tj, когда выходное напряжение интегратора Ug равно нулю (фиг. 2), усилитель-ограничитель 7 меняет полярность своего выходного напряжения U на положительную. При этом полярность напряжения U на выходе усилителя разбаланса мостовой схемы становится отрицательной. Одновременно датчик 5 калиброванных интервалов времени, напряжением Us открывает ключ 4 на время, равное или кратное периоду помехи Тп (фиг. 2) Тп ti - to tj- tj. В течение этого времени напряжение U2 с усилителя 2 разбаланса мостовой схемы поступает на вход интегратора 6 - Uga- По истечении интервала времени Тп в момент времени tj {фиг. 2) датчик 5 калиброванных интервалов времени напряжением Uje со своего другого выхода открывает ключ 3 (ключ 4 при этом закрывается), и на интегратор 6 поступает выходное напряжение Uy усилителя-ограничителя 7 (полярности напряжений, и и и при этом противоположны) до момента полного разряда интегратора. В этот момент усилитель-ограничитель меняет полярность выходного напряжения на своем выходе, вследствие этого датчик 5 калиброванных интервалов времени вновь открывает ключ 4 (закрывает ключ 3) и все процессы повторяются снова. Величины интервалов времени разряда интегратора прямо пропорциональны величине разбаланса мостовой схемы 1. Суммируя эти интервалы при помощи цифрового измерителя временных интервалов, получают отсчет положительной величины отклонения измеряемого сопротивления от номинала. Так как при положительных отклонениях величины измеряемого сопротивления от номинала выходные напряжения Ug - усилителя 2 разбаланса и Uy - усилителя-ограничителя 7 имеют противоположную полярность (фиг. 2), то сигналы, поступающие на входы элемента равнозначности, также разнополярные и сигнал на его выходе отсутствует. При этом сигнал с инвертирующего выхода триггера поступает на управляющий вход ключа 12, которыи вследствие этого находится в замкнутом состоянии и в диагональ питания мостовой измерительной схемы 1 поступает на,пряжение питания непрсредственно с выхода усилителя-ограничителя 7. При отрицательных отклонениях величины измеряемого сопротивления от номинала - (-AR) напряжение разбаланса моетовой схемы 1 изменяет свою полярность, и следовательно изменяется полярность выходного напряжения U усилителя 2 разбаланса. При этом полярности напряжений Цг и UTоказываются одинаковыми (фиг. 3), что равноценно положительной обратной связи, способной вызвать генерацию измерительного моста. Однако вследствие того, что при этом на входы элемента 10 равнозначности поступают сигналы одинаковой полярности, он срабатывает (на фиг. 3 не показано) и переводит счетный триггер в единичное состояние. При этом ключ 12 размыкается, а инвертирующий усилитель-ограничитель 9 инвертирует выходное напряжение усилителя-ограничителя 7 и изменяет полярность выходного напряжения мостовой схемы и усилителя разбаланса на обратную. Так как напряжения на выходах усилителя 2 разбаланса и усилителя-ограничителя 7 после этого становятся снова резкополярными, элемент 10 разнополярности устанавливается в исходное состояние, а измерительный мост работает так же, как и при измерении положительного отклонения величины измеряемого сопротивления от номинала, а счетный триггер остается в единичном состоянии до тех пор, пока величина отклонения измеряемого сопротивления от номинала &R не станет положительной, а напряжения U и U,. не станут вновь однополярными. При этом вновь сработает элемент 10 равнозначности, который опрокинет счетный триггер в нуле . . ... вое состояние и ключ 12 вновь подает на мостовую схему 1 напряжение питания непосредственно с выхода усилителя-ограничителя 7, восстанавливая тем самым нормальную работу измерительного моста. Таким образом, введение дополнительных элементов позволяет расщирить диапазон измерения предложенного устройства, по сравнению с известным, и тем самым расщирить его функциональные возможности при сохранении его помехозащищенности и точности.

+ 4Я

Процентный мост

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ по авт. св. № 423055, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены инвертирующий усилитель-ограничитель, третий ключ, элемент, равнозначности и счетный триггер, причем вторая точка диагонали питания мостовой схемы соединена с выходами третьего ключа и инвертирующего усилителя-ограничителя, входы которых, соединенные вместе, подключены к входу второго ключа и выходу усилителя-ограничителя, а управляющий вход третьего ключа соединен с дополнительным входом цифрового измерителя временных интервалов и инвертирующим выходом счетного триггера, счетный вход которого соединен с выходом элемента равнозначности, первый вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя, а второй вход элемента равнозначности соединен с выходом усилителя разбаланса.