Цифровой многоточечный измерительный мост Советский патент 1984 года по МПК G01R17/10 

1 Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использова при дистанционном измерении парамет ров, представленных в виде активных проводимостей посредством реохордов термисторов, термо- и тензорезисторов и т.п. Известен вдфроворЧ многоточечный измерительный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой обр зов.ано измерительными резисторами, например тензорезисторами, включаемыми в плечо через коммутатор, а три. плеча образованы постоянными резистора.ми, блок цифрового уравновешивания, содержащий регистр и цифровую проводимость, образованную разрядными резисторами и разрядными переключателями, источник питания, один полюс которого соеданен с одной вершиной диагонали питания, нуль-орган, один вход которог.о соединен с одной вершиной измеритель ной диагонали непосредственно, другой вход соединен со второй вершиной измерительной диагонали через переключатель, а выход соединен с входом блока управления, выходы которого со динены с управляющими входами перекл чателя и блока цифрового уравновешивания, дополнительные переключатели управляющие входы которых соединены между собой и выходом блока управления, три шины цифровой проводимости подключены к четырем вершинам мостовой схемы через дополнительные переключатели, а второй полюс источника питания - ко второй вершине диагонали питания через дополнительный переключатель lj К недостаткам этого устройства следует отнести необходимость четыре проводной линии связи, что затрудняе его использование при дистанционньк: измерениях, а также сложность алгоритма компенсацииi который требуед для своей реализации вычислительных операций или вычислительного устройства. , Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифр вой многоточечный тензометрический мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано тензорезистором, включаемым в плечо через коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, два основных цифровых узла, каждый из которых 47J содержи регистр, соединенный с циф ровой проводимостью, включенной параллельно постоянному резистору, источник питания, включенный в диагональ питание мостовой схемы, нульорган, один вход которого соединен с одной вершиной измерительной диагонали мостовой схемы, а выход соединен с блоком управления, выход блока управления соединен с входом регистров цифровых узлов, переключатель, устройство перезаписи и два дополни т ель ньЬс цифровьпс узла, каждый из которых содержит регистр, соединенный. с цифровой проводимостью, включенной параллельно цифровой проводимости основных цифровых узлов, вход устройства перезаписи, включенного между регистрами дополнительных цифровых узлов, соединен с выходом блока управления, другой вход нуль-органа через переключатель соединен со второй верши,ной измерительной диагонали мостовой схемы .z .. Недостатками известного устройства являются ограниченное применение для дистанционных измерений как с вынесенным- на объект коммутатором, так и с коммутатором, размещенным в устройстве, потому, что в первом случае .необходимо размещение источника питания моста на объекте и четырех соединительных проводов, а во.втором случае - трех соединительных проводов сложность алгоритма уравновешивания, предусматривающего использование четырех цифровых узлов, запоминающего устройства,- устройства перезаписи информации и сдвига регистра, i4To увеличивает время измерения. Цель изобретения - сокращение времени измерения. Эта цель достигается тем, что в цифровой многоточечньм измерительный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой образовано клеммами для подключения измеряемых резисторов, включаемых д плечо через коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, основной и вспомогательный цифровые блоки, каждый из которых содержит регистр, соеди ненный с цифровой проводимостью, источник питания, включенный в диагональ питания мостовой схемы, нульорган, один вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали мостовой схемы, блок управле31ния, вход которого соединен с выходом нуль-органа, а первый выход с входом регистра вспомогательного цифрового блока, переключатель, введены первый и второй дистанционный переключатели, каждый из которых состоит из замыкающих контактов и соединенных последовательно включающей и отбойной обмоток, зашунтированных диодами, аноды которых подключены к точкам соединения обмоток, а катоды - к другим выводам обмоток, ключ и дополнительный постоянный резистор, включенный последовательно с одним из постоянных резисторов, при этом источник питания включен в диагональ питания через переключатель, вход которого соединен с вторы выходом блока уйравления,цифровая проводимость вспомогательного цифрового блока включена параллельно дополнитель ному постоянному резистору и последова тельно с цифровой проводимостью осно ного цифрового блока, включенной параллельно основному постоянному резистору, третий выход блока управл ния соединен с входом регистра основ ного цифрового блока,другой вход нул органа соединен со второй вершиной измерительной диагонали мостовой схемы непосредственно, замыкаюище контакты первого и второго дистанционных переключателей включены параллельно клеммам для подключения измерительного резистора и цифровой проводимости соответственно, вершина диагонали питания, соединяющая по- . стоянные резисторы, заземлена через ключ, вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, вто рые выводы отбойных обмоток дистанционных переключателей заземлены, а одни-лз вторых выводов включающих обмоток соединены с второр вершиной диагонали питания мостовой схемьц непосредственно, а другие - через коммутатор. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Устройство содержит клеммы для подключения измеряемого резистора 1, три постоянных резистора 2-4, дополнительный постоянный резистор 5, образующие пассивные плечи моста, ис точник 6 питания, соединительные про вода 7, коммутатор 8, обеспечивающий поочередньш опрос всех измерительных точек, переключатель 9, обеспечиваю7 , 4 щий переключение полярности диагонали питания моста, основной цифровой блок,.и вспомогательный цифровой блок 11, в состав каждого из которых входит цифровая проводимость, образованная разрядными резисторами 12 и ключами 13, регистрами 14, блок 15 управления, соединенный с нуль-органом 16, переключателем 9, ключом 17 и регистрами 14 цифрововых блоков 10 и 11, дистанционные переключатели 18 и 19, состояи5ие каждый из замыкающих контактов 20 и соединенных последовательно включающей 21 и отбойной 22 обмоток, зашунтиррванных диодами 23 и 24. Устройство работает следующим образом. В исходном положении замыкаюище Контакты 20 дистанционных переключателей и коммутатора 8 разомкнуты, регистры 14 находятся, в произвольном состоянии, определяемом предыдуш 1м измерениям. Перед началом измерения коммутатор 8 подключает к мостовой схеме через соединительные провода 7измеряемый резистор 1 и дистанициоЕ :ный переключатель 19. После этого по |сигналу блока 15 управления переклю{чатель 9 устанавливается в такое положение, при котором к вершине диагонали питания, соединенной с ключом 17, подключается отрицательный полюс источника 6 питания, а к противолежащей вершине диагонали питания.положительный полюс источника 6 питания, затем кратковременно aahtbiKaeT ключ 17. При этом срабатывают включающие обмотки 21 дистанционных переключателей 18 и 19, замыкающие контакты 20 которых замыкают измеряемый резистор 1, постоЯнньй резистор 4 и цифровую проводимость основного цифрового блока 10. После размыкания ключа 17 замыкающие контакты 20 остаются в замкнутом состоянии, подключая к измерительному плечу мостовой схемы сопротивления соединительных проводов 7,- контактов коммутатора 8 и замыкающего контакта 20 дистанционного переключателя 19, а к компенсационному плечу - проводимость замыкающего контакта 20 дистанционного пере-ключателя 18. После этого производится первое уравновешивание вспомогательным циф-ровым блоком 11 путем подключения через ключи 13 разрядных резисторов 12 по командам, поступающим на регистр 14 от блока 15 управления. Пр поступлении с выхода нуль-органа 16 сигнала равновесия мостовой схемы на вход блока 15 управления, первое уравновешивание прекращается. Состоя ние регистра вспомогательного цифрового блока 11 фиксируется, обеспечивая включение в компенсационное пле чо мостовой схемы проводимости, экви валентной проводимости измерительного плеча при закороченном измеряемом резисторе 1. Затем по сигналам блока 15 управ ления кратковременно срабатывает клю 17 и переключатель 9, одновременно изменяя полярность диагонали питания моста и заземляя положительный полюс источника 6 питания. Состояние вспомогательного цифрового блока .11 при этом не изменяется, а отбойньге обмотки 22 дистанционных переключателей 18 и 19 размыкают замыкающие контакты 20, подключая в измерительное плечо моста измеряемый резистор 1 и последовательно с ним сопротивления соединительных проводов 7 и. контактов коммутатора., 8, а в компенсационное плечо - резистор 4 и па па 1лельную ему цифровую проводимость основного цифрового блока 10. После возвращения ключа 17 и переключателя 18 в исходное положение блок 15 управления начинает второе уравновешивание посредством основного цифрового блока 10 аналогично первому уравновешиванию. При достижении равновесия мостовой схемы с выхода регистра 14 основного цифрового блока 10 снимается код, соответствующий значению измеряемого резистора 1, так как сопротивление соединительных проводов 7 контактов коммутатора 8 и частично замыкающих контактов 20 дистанционных переключателей 18 и 19 было скомпенсировано .в предыдущем цикле уравновеошвания и их- эквивалент остался включенный в компенсационное плечом. После окончания измерения коммутатор 8 подключает другой измеряемый резистор и соединительные провода, и работа устройства повторяется. В связи с тем, что изменение сопротивления Соединительных проводов 7, обусловленные.колебаниями их температуры, происходит значительно медленнее, чем процесс измерения, а сопротивления контактов коммутатора 8 в статике практически постоянны, погрешность измерения данным устройством определяется в основном шириной зоны нечувствительности нуль-органа 16 и разностью контактрых сопротивлений замыкающих контактов 20 дистанционных переключателей 18 и 19. Наличие в устройстве дистанционных переключателей 18 и 19, сохраняющих состояние замыкающих контактов 20 при / отсутствии питания обмоток 21 И 22, позволяет исключить дополнительную погрешность компенсации связанную с протеканием тока питания обмоток 21 и 22 в измерительном плече моста. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным более приспособлено для дистанхц онных измерений параметров, так как для era работы не имеет значения рйсположение .коммутатора. При этом воз1можно ; , каскадное включение коммутаторов, при котором первый избирает направлен ние, второй - группу измеряемые объектов, третий - измеряемый объектi Во всех случаях применения значительно сокращается количество соединительных проводов.

ЦИФРОВОЙ МНОГОТОЧЕЧНЬЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ, с од ержапрнй мостовую схему, одно плечо которой образовано клеммами для подключения измеряемых резисторов, включаемых в плечо через коммутатор, а три плеча образованы постоянными резисторами, основной и вспомогательньй цифровые блоки, каждый из которых содержит регистр, соединенный с цифровой .проводимостью, источник питания, включенный в диаго иаль питания мостовой схемы, нульорган , один вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали мостовой схемы, блок управления вход которого соединен с выходом нуль органа, а первый выход - с входом регистра вспомогательного цифрового блока, переключатель, о т л ичающийся тем, что, с целью- сокращения времени измерения, в него введены первый и второй дистанционные переключатели, каждый из которьж состоит из замыкающих контактов и соединенных последовательно включающей и отбойной обмоток, зашунтированных диодами., аноды которых подключены . к точкам соединения обмоток, а катоды - к другим выводам обмоток, ключ и дополнительньй постоянный резистор, вклкиенньй последовательно с Ь;}ним из постоянных резисторов,при этом ис, точник питания включен в диагональ питания через переключатель, вход которого соединен с: вторым выходом блока управления, цифровая проводимость вспомогательного цифрового блока включена параллельно .дополнительному постоянному резистору и последовательно с цифровой проводимостью основного цифрового блока, включенной параллельно основному постоянному резистору,третий выход блока управ-ч § ления соединен с входом регистра основного цифрового блока, другой вход нуль-органа соединен с второй верщи- ной измерительной диагонали мостовой схемы непосредственно, замыкающие контакты первого и второго дистанционных переключателей йключены парал лельно клеммам для подключения измеряемого резисторами цифровой прово;димости соответственно, вершина диагонали питания, соединяющая постоян sl ные ре зисторы, заземлена через ключ, 4 вход которого соединен с четвертым .выходом блока управления вторые вьгооды отбойных обмоток дистанционньрс переключателей заземлены, а одни из вторых выводов включающих обмоток соединены с второй вершиной диагонали питания мостовой схемы непосредственно, а другие - через коммутатор.