Устройство для измерения приращений сопротивления Советский патент 1983 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для измерения приращений сопротивлений различных резистивных измерительных преобразователей. По основному авт. св. tT известно устройство, состоящее из мостовой цепи с чувствительным элементом, усилителя, включенного в измерительную диагональ мостовой цепи, блока сравнения, один вход которого соединен с вершиной измерительной Д11агонали мостовой цепи, другой - с выходом усилителя, а - с диаго налью питания и входом интегратора, Выходное напряжение интегратора ограничено сверху предельными значениями напряжений операционного усилителя, используемого в интеграторе, следовательно, максимальное зна-чение измеряемого приращения сопротивления таюке ограничено. Нижнее значение измеряемого приращения сопротивления определено напряжением шума усилителя 11 . Однако известное устройство не обеспечивает измерение приращений сопротивления при большом диапазоне изменения сопротивления чувствительного элемента. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем что устройство для измерения прираще ний сопротивления, содержащее мостовую цепь с чувствительным элементом, усилитель, вход которого соединен с измерительной диагональю мостовой це пи, а выход подключен к одному из вх дов блока сравнения,второй вход блока сравнения соединен с одной из вершин измерительной диагонали мостовой цепи, а к другой вершине измерительной диагонали мостовой цепи подключен образцовый резистор, диагональ питания мостовой цепи включена между общей шиной и выходом блока сравнения, к которому подключен вход интег ратора, снабжено блоком определения уровней напряжения, делителем, управ лявм(м ключом, при этом вход делителя и блока определения уровней напряжения соединен с выходом интегратора, выход делителя подключен к образцовому сопротивлению, а нижнее плечо делителя подключено k общей шине через управляемый ключ, вход :ко торого соединен с выходом блока опре деления уровней напряжения. На чертеже показана структурная схема устройства. Устройство состоит из мостовой цепи ( МЦ 1, чувствительного элемента 2, усилителя 3, блока k сравнения, интегратора 5 образцового сопротивения 6, делителя 7 из двух резисторов, управляемого ключа 8 и блока 9 определения уровней напряжения . Устройство работает следующим образом. При положительном напряжении на выходе блока k сра.внения в мостовой цепи 1 возникает напряжение разбаланса, вызванное наличием измеряемого приращения сопротивления чувствительного элемента 2, и начинается формирование линейного выходного напряжения интегратора 5. Рассмотрим работу при измерении малых значений приращений сопротивления. В этом случае напряжение с выхода интегратора 5 невелико по абсолютной величине как в области положит льнь1х, так и в области отрицательных напряжений. Это, в свою очередь, не вызывает срабатывание блока Э определения уровней напряжения и на его выходе формируется напряжение, удерживающее управляемый ключ 8 в замкнутом положении. Выходное напряжение интегратора 5 через делитель 7, сопротивление плеч которого значительно меньше, чем образцовое сопротивление 6, а также через образцовое сопротивление 6 прикладывается к плечу мостовой цепи 1 и осуществляет компенсацию напряжения разбаланса. При равенстве нулю напряжения в измерительной диагонали срабатывает блок сравнения и происходит смена полярности питающего напряжения мостовой цепи 1, Это вызывает изменение направления интегрирования, и спустя некоторое время, необходимое для установления нового напряжения на выходе интегратора, выходное напряжение в измерительной диагонали становится нулю. При этом срабатывает блок k сравнения и вновь происходит изменение полярности питания мостовой цепи 1 и направления интегрирования интегратора 5 т.е. процесс периодически повторяется. При возникновении больших значений измеряемых приращений сопротивлений напряжение, снимаемое с делителя 7, не обеспечивает компенсацию выходного напряжения мостовой цепи.

1, и на выходе интегратора 5 напряжение продолжает линейно изменяться, стремясь к своему максимальному (по абсолютной величине) значению При достижении напряжения срабатыёания блока 9 определения уровней напряжения происходит срабатывание последнего и управляёкмй ключ 8 размыкается, что приводит к увеличению крутизны напряжения, прикладываемого к пле чу ми. Это, в свою очередь, позволяет осуществлять компенсацию напряжения разбаланса мостовой цепи 1, вызванного большими значениями приращений сопротивлений чувствительного элемента 2. При достижении нуле,вого значения напряжений в измерительной диагонали мостовой цепи срабатывёет блок Ц сравнения, изменяется полярность напряжения питания и направление интегрированиями по мере уменьшения выходного напряжения интегратора 5 блок 9 определения уровней на пряженмя вновь формирует сигнал, замыкаюиф1Й- ключ 8. Однако, если выход ное напряжение с делит.еля 7 недостаточно для компенсации напряжения разбаланса, напряжехие на выходе ратора 5 продолжает увеличиваться (по абсолютному значению) и блок 9 определения уровней напряжения вновь срабатывает. Управляемый ключ 8 parзомкнется, крутизна напряжения компенсации возрастет, что приведет к срабатыванию блока k сравнения и повторению процесса работы.

Для обеспечения достаточно широкого диапазона измерения больших значений приращений сопротивлений срабатывание блока 9 определения у:ровней напряжения обеспечивают соответствующей настройкой при выходных напряжениях интегратора 5 равных мекду собой по абсолютному значению и соответствующих половине максимального значения напряжения интегратора.

Таким образом, в результате введения делителя 7. управляемого ключа 8 и блока 9 определений уровней напряжения обеспечивается расширение диапазона измерений приращений сопротивления. Устройство aвтoмatически избирает крутизну компенсирующего напряжения и тем самым адаптируется к измеряемому значению приращений сопротивлений , Период импульсов пита ния мостовой цепи несет информацию об измеряемом приращении сопротивления, причем, как следует из работы устройства, малые значения периода несут информацию о малых приращениях, а большие Значения периода являются мерой больших значений приращений сопротивлений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ1АЩЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ по авт. св. .N , отличающееся тем, что, с целью расширения-д| апазона измерений, оно блоком определения уровней напряжения, делителем, управляеьмм ключом, при этом вход делителя и блока определения уровней напряжения соединен с выходом интегратора, выход делителя подключен к образцовом/ сопротивлению, а нижнее плечо делителя подключено к общей шине через управляемый ключ, вход которого соединен с выходом блока определения уровней напряжения. г