Устройство дистанционного измерения сопротивления Советский патент 1984 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измерительной технике и. может быть испол зовано в системах телеизмерения и контроля. Известен .телеизмерительный преоб разователь сопротивления во временной интервал, выполненный по принципу Re -моста с двумя рассредо точенными ветвями flj. Недостатком такого преобразователя является слабая помехозащищенность от помех с периодом, кратным времени измерения, а также низкая точность из-за влияния сопротивлени проводов линии связи. Исключение эт го влияния на результат измерения в подобных устройствах производится по образцовым отсчетам алгоритмическим путем, что требует усложнения аппаратуры и наличия в ее соста ,ве специальных вычислительных средств. .Наиболее близким по технической сущнос ти к предлагаемому является рассредоточенный мост содержащий зарядный конденсатор и резистор делителя, соединенные одними выводами через ключ .с источником постоянного напряжения, нуль-орган, один из входов которого соединен с другим в водом зарядного конденсатора и вход первого провода линии связи, а другой - с вторым выводом резистора де лителя; развязывающий диод, второй провод линии связи, второй резистор делителя и резисторный датчик.. Рас средоточенный мост снабжен регулирующим элементом, например транзистором, вход которого соединен с одним и выводов резисторного датчика. Другой вывод резисторного датчика через второй резистор делителя соединён с управляющим входом регулирующего элемента, подключенным через второй провод линии связи и развязывающий диод на другой вход нуль-органа, а выход первого провода линии связи соединен с выхо дом регулирующего элемента . Известный рассредоточенньй мост позволяет исключить зависимость результатов измерения от сопротивления линии связи.и помех, наводимых в ней. Однако из-за наличия приведенных, к входу нуль-органа шумов, Обусловленных его собственными шумами, высокочастотными пуль сациями источника питания, наведен ными помехами и другими возникает погрешность измерения сопротивления Целью изобретения является повы шение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дистанционного измерениясопротивления, содер 1Йщее зарядный конденсатор и первый резистор делителя напряжения, соединенные одними выводами через ключ с первым выводом источника питания, второй вывод которого соединен с общей шиной, нуль-орган, одним из входов соединенный с другим выводом зарядного конденсатора и началом первого провода линии связи, резисторный датчик, один вывод которого соединен с вторым резистором делителя напряжения « общей шиной а второй вывод соединен с эмиттером регулирующего транзистора, коллектор которого соединен с концом первого провода линии связи, а база соединена- с концом второго провода линии связи и вторым выводом второго резистора делителя напряжения, введены второй регулирующий транзистору вспомогательный источник ЭДС и дополнительный делитель напряжения причем вход второго регулирующего транзистора соединен с вторым выводом первого резистора делителя напряжения, выход соединен с началом второго провода линии связи, а управляющий вход соединен с первым выводом вспомогательного источника ЭДС, второй вывод которого соединен с другим выводом зарядного конденсатора , нуль-орган соединен вторым входом с вторыми выводами резисторов дополнительного делителя напряжения, первый резистор которого первым выводом соединен с общей шиной , а второй резистор первым выводом соединен с первым выводом зарядHofo конденсатора. Благодаря применению вспомога- . тельного делителя второй вход нульоргана отсоединен от первого образцового резистора, а вместо диода включен второй регулирующий элемент со вспомогательным источником ЭДС, создающим начальное смещение. За счет этого возникает положительная обратная связь между выходом первого регулирующего элемента и его управляющим входом. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на -фиг. 2 и 3 - временные диаграммы. Устройство состоит из источника 1 питания, подключенного через ключ 2 к резистору 3 первого делителя напряжения, соединенному другим выводом с входом второго регулирующего элемента, например транзистора 4, зарядного конденсатора Б, соединенного выводом со вспомогательным источником ЭДС 6, началом первого провода линии 7 связи и входом нуль-органа 8, второй вход которого подсоединен к средней точке дополнительного делителя напряжения на резисторах 9 и 10. Управляющий вход транзистора-4 соединен с вторым выводом вспомогательного источника ЭДС/6, а выход - с началом второго провода линии связи 11,

конец которого подключен к резистору 12 первого делителя напряжения, второй вывод которого соединен с .общей шиной питания, и базе регулирующего транзистора 13, эмиттер которого подключен к резисторному датчику 14, второй вывод которого соединен с общей шиной питания, а коллектор - к концу первого провод линии 7 связи.

При возникновении положительной обратной связи между выходом первого регулирующего элемента и его управляющим входом прямая 15 на фиг, 2 превращается в экспоненту 16, имеющую большую крутизну в точке. А и меньшую неопределенность срабатывания нуль-органа на интервале ().

Устройство работает следующим образом.

В исходнсип состоянии ключ 2 разомкнут, а зарядный конденсатор 5 разряжен. При замыкании ключа 2 на базе регулирующего транзистора 13 установится напряжение

о - напЕ/яжение вспомогатель«гденого источника ЭДС 6; R - сопротивление резистора 3 первого делителя напряжения)

,R2 - сопротивление резистора 12 первого делителя напряжения. ,

Так как транзистор 13 и резисторный датчик 14 образуют.эмиттерный повторитель, коллекторное питание которого подается от источника 1 питания, то через резисторный датчик 14, первый провод линии 7 связи и зарядный конденсатор 5 потечет начальный ток: ,

и :«

о R,

«-.

где R. - сопротивление резисторного датчика 14.

Напряжение на зарядном конденсаторе 5 будет увеличиваться, что приведет к увеличению напряжения на управляющем входе регулирующего транзистора 4 и, в свою очередь к уве личению тока через резистор 12 и росту напряжения на базе транзистора 13, а, следовательно, и тока, протекающего через датчик 14 и зарядный, конденсатор 5.

Для данной цели справедливо следующее дифференциальное уравнение

dUctt) (

dt

.где UQ{-t) - напряжение на зарядном

конденсатор.е 5.

Напряжение на зарядном конденсаторе 5 изменяется по экспоненциальному закону

.,

Нуль-орган 8 сработает в момент равенства напряжений на зарядном конденсаторе 5 и средней точке делителя из резисторов 9 и 10.

откуда

ER,

ч-(

«0(4) где R.J и Рд - сопротивления резис9 и 10;

напряжение источни5ка 1 питания

При этом интервал времени tj линеен по отношению к величине R .

Ввиду того, что скорость нарастания напряжения на емкости в мо0 мент срабатывания нуль-органа в этом случае больше, чем при обычном линейном заряде конденсатора, т.е. неопределенность момента срабатывания t2 (см.. фиг. 2) нуль орга5 на At i-iменьше, чем при линейЭ 3 1

ном заряде.

Неопределенность момента срабатывания нуль-органа, вызываемая приведенными к его входу шумами .в данном устройстве в oi раз меньше, чем при линейном заряде конденсатора, где:

-(-)(-|.

ci l4 --nlen

оп / о /

0 - напряжение на зарядном конденсаторе в момент срабатывания нуль-органа. Вид этой функции показан на фиг. 3. Она представляет собой монотонновозрастающую функцию от оти.

оп

.

О , I при этом

ношения

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет уменьшить неопределенность момента срабатывания нуль органа, в результате чего повышается чувствительность устройства, приводящая к увеличению точности измерения.

Iff

D

Т

фиг/

fO

Of

3

/

ИГ

(J3uff.3

Uon

ea

УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ, .содержащее эарядиый коиденсатор и первый резистор делителя напряжения, соединенные одними выводами через ключ с первнм выводом источника питания, второй вывод которого, соединен с обшей шиной, нуль-орган, одним из входов соединенный с другим выводом зарядного конденсатора и началом первого провода связи, резисторный датчик, один выводкоторого соединен с вторым резистором делителя напряжения и общей шиной, а другой вывод соединеи с эмиттером регулирующего транзистора, коллектор которого соединен с концом первого провода линии связи, а база .соединена с концом второго провода линии связи и вторым выводом второго резистора делителя напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй регулирующий транзистор, вспомогательный источник ЭДС и дополнительный дели-тель напряжения, причем вход второго регулирующего транзистора соединен с вторым выводом первого резистора основного делителя напряжения, выход соединен с началом второго провода линии связи, а управляю9 щий вход соединен с первым выводом вспомогательного источника ЭДС, второй вывод которого соединен с другим выводом зарядного ко.нденсатора, нуль-орган соединен вторым входом с вторыми выводами резисторов дополнительного делителя напряжения, первый резистор которого первым выводом соединен с обшей шиной, а второй резистор первым выводом э: соединен с первым выводом зарядного конденсатора. 4ib .1 05