Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов Советский патент 1987 года по МПК G01R19/00 

11

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для массовой поверки и разбраковки нормальных элементов.

Цель изобретения - повышение точности путем поразрядного уравновешивания разности ЭДС нормальных элементов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов; на фиг. 2 - электрическая принципиальнаях схема аналоговой части устройства; на фиг. 3, 4 и 5 - укрупненная блок-схема алгоритма функционирования процессора; на фиг. 6 - временная диаграмма процесс уравновешивания разности ЭДС нормальных элементов.

Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов содержит коммутатор 1, входные клеммы которого соединены с парами нормальных элементов, находящихся в термостате 2, а выход связан с первым входом компаратора 3. Второй вход компаратора 3 через делитель 4 связан с выходом управляемого источника 5 калиброванных напряжений Управляющие входы источника 5 и коммутатора 1 подключены соответственно к первому и второму управляющим выходам процессора 6. Вход цифрового вольтметра 7 через двухпозиционный переключатель 8 связан с выходом коммутатора 1 и выходом компаратора 3. Управляющий вход переключателя 8 соединен с третьим управляющим выходом процессора 6. Выход цифрового вольтметра 7 связан с процессором 6. Последний содержит блок 9 ввода-вывода связанный с блоком 10 микропрограммного управления, арифметико-логи- ческим устройством 11, оперативно-запоминающим устройством 12 и блоком 13 печати. Блок 10 связан с арифметико-логическим устройством 11 и оперативно-запоминающим устройством 12, связанным также с арифметико-логическим устройством 11.

Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов работает следующим образом.

Исследуемые нормальные элементы после установки в термостате 2 выдерживаются при заданной температуре в соответствии с (1).

5

0

5

0

5

5

0

При измерении разности ЭДС нормальных элементов выбор пары осуществля- etcя с помощью комммутатора 1 управляемого процессором 6 в соответствии с программой. При этом на выходе коммутатора 1 появляется измеряемая разность ЭДС выбранной пары нормальных элементов.

Измерение осуществляется в два такта.

В первом такте процессор 6 устанавливает переключатель 8 и положение q. При этом цифровым вольтмет- ром 7 измеряется разность ЭДС выбранной пары и определяется ее знак. Измеренная разность ЭДС используется при определении первого значения напряжения компенсации для предварительной его установки на источнике 5 калиброванных напряжений во избежание перегрузки нормальных элементов. Затем посредством процессора 6 осуществляется установка переключателя 8 в положение 5 . И во втором такте с помощью процессора 6 в процессе многократного сравнения измеряемой разности нормальных элементов со значением компенсирующего напряжения циклически отрабатывается компенсирующая величина напряжения.

Измеряемая разность ЭДС нормальных элементов по величине не превышает + 100 10 В. С

0 где

5

помощью вольтметра 7 в этом диапазоне напряжений можно достоверно получить только две значащие цифры значения разности. По- лученньп результат представляет собой

и,, (1)

U - предел погрешности цифрового

вольтметра 7;

и, - действительное значение измеряемой разности. Для использования однополярного напряжения компенсации в источнике 5 предварительно измеренная разность ЭДС нормальных элементов берется с недостатком, т.е. с помощью процессора 6 измеренному значению присваивается значение (фиг. 6)

.й

и с учетом (1) граничные значения

fUo при +й;

с,

при . (2)

Первое значение напряжения компенсации, устанавливаемое на источнике 5 калиброванных напряжений, представляет собой сумму предварительно

измеренной разности ЭДС и значения первой ступени компенсац11и, увеличенную в k раз (где k - коэфф гииент деления делителя), т.е, на ныходе источника 5 калиброванных напряжений устанавливается значение не более 100 мВ. Источник 5 калиброванных напряжений воспроизводит это значение за время измерения с высокой точностью и достаточной стабильностью. Делитель 4 напряжения имеет коэ(Ьфи- циент деления k и погрешность коэффициента деления 0,0002%. На его выходе компенсирующее напряжение составляет величину порядка 100 мкВ. Это значение подается на вход компаратора 3, имеющего чувствительность 0,01 мкВ. На другой его вход подается измеряемая разност) ЭДС нормальных элементов. Компаратор 3 работает в режиме нановольтового усилителя. На его выходе формируется аналоговый сиг нал (напряжение недокомпенсации) по величине, равный разности измеряемой разности ЭДС нормальных элементок н первого значения напряжения компенсации, усиленной в п раз (где п - коэффициент усиления уси.чителя компаратора. Это напряжение (около 1 В) поступает на цифровой вольтметр 7, который в этом такте используется 1 ольк 5 как нуль-индикатор и индикатор смены знака напряжения недокомпенсаг;ии по отношению к предварительно измеренной разности ЭДС нормальных элементов и.

Предположим, что предварительно определенное значение разности совпало с граничным значением LV-b,

т.е.

,

Тогда в соответствии с (2) предварительно измеренному значению процессором 6 будет присвоено значегше Ua-2u (см. фиг. 6). Первое значение компенсирующего напряжения U представляет собой сумму

и () + Ш,, ,

где ли - значение первой ступени компенсации (см.фиг.6).

За первую ступень компенсации Uц,, принято значение 4,5 мкВ с делением на 2 для последующих ступеней. Количество ступеней принято равным . Значение последней ступени равно 0,004395 мкВ, т.е, до таких порядков будет уточняться значение измеряемой разности, что обеспечива

0

с

ется высокой чувствительностью компаратора 3.

Автоматическое управление измерительным устройством реализуется с помощью процессора 6, функционирование которого осуществляется в соответст ВИИ с алгоритмом (фиг. 3, 4 и 5).

В начальный момент времени блок 10 через блок 9 выдает команду на переключатель 8 об установлении в положении а (блок 14), затем с блока 10 через блок 9 процессора 6 на коммутатор 1 поступает сигнал о выборе 5 нормальных элементов (блок 15).

Измеренное значение и знак разности ЭДС с вольтметра 7 через блок 9 (блок 16) поступает в оперативно-за- поминаю цее устройство 12 (блок 17) процессора 6.

После записи в устройстве 12 предварительно измеренного значения напряжения блок 10, которьп обеспечивает выполнение последовательности микроопераций в соответствии с кодом текущей команды и организует выборку команд программы в соответствии с выполняемым алгоритмом, подает команду через блок 9 на источник 5 установления на нем первого сформированного значения напряжения компенсации, увеличенного в k раз (блок 18). После получения сигнала - ответа с источника 5 об установлении значения напряжения компенсации с блока 10 через блок 9 на переключатель 8 поступает команда переключения в положение ё (блок 19) для точного урав- иовещивания. На вольтметр 7 с компаратора 3 поступает напряжение недокомпенсации (разность между напряжением компенсации источника 5 и разность ЭДС двух нормальных элементов с коммутатора 1). Измеренное значение напряжения недокомпенсации вольтметра 7 поступает в процессор 6 (блок 20 и блок 21). Информативным параметром для ана1П1за я арифметико- логическом устройстве 11 является знак измеренного значения напряжения недокомпенсации (блок 21). Если смены знака по сравнению с предварительно измеренной разностью ЭДС двух нормальных элементов . к соответст0

5

0

U6

g ВИИ с соотнощением (2) не произошло, то к значению напряжен1гя компенсации в арифметико-логическом устройстве добавляется значение второй ступени компенсаций AU, , показанное па

1

фиг. 6 (блоки 23 и 24), и блок 10 вы дает команду на установление на источнике 5 следующего значения напряжения компенсации, увеличенного в k раз (блок 25). Если же смена знака произошла, то напряжение первой ступени компенсации сбрасывается (блок 22), т.е. значение следующего значения компенсации добавляется к предварительно измеренной разности ЭДС пары нормальных элементов. Циклы отработки компенсирующего напряжения продолжаются до последней ступени компенсации, после чего последнее значение напряжения компенсации, равное измеренной разности ЭДС пары НЭ, записывается в оперативно-запоминающее устройство 12 (блок 26). Затем блок 10 выдает команду в арифметико- логическое устройство 11 на анализ номера пары нормальных элементов (блок 27). Если пара не последняя, на переключатель 8 с процессора 6 поступает команда переключения в положение а (блок 1А) затем команда на коммутатор 1 подключения следующей

пары нормальных элементов (блок 15). I

Определение значения разности ЭДС повторяется до последней пары нормальных элементов (блок 27), после чего все результаты измерений отпечатываются блоком 13 печати (блок 28).

5

10

t5

37786

Позиции 29-32 обозначают связи между соответствуюпшми блоками, изоб- ояженными на фиг. 4 и 5. Формула изобретения Устройство для автоматизированного измерения разности ЭДС нормальных элементов, содержащее KoMNryTaTop с входными клеммйми для подключения поверяемых и образцовых нормальных элементов, процессор и цифровой вольтметр, соединенный с входом процессора,, первый управляющий выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, отличающее ся тем, что, с целью повьщ1ения точности, в него дополнительно введены компаратор, делитель, управляемый источник калиброванных напряжений и управляемый двухпозиционный переключатель, при этом выход коммутатора соединен с первым входом компаратора и первым входом двухпозиционного переключателя, управляющий вход источника калиброванных напряжений соединен с вторым управляющим выходом процессора, а выход источника через делитель - с вторым входом компаратора, выход которого подключен к второму входу двухпозиционного переключателя, выход которого соединен с цифровым вольтметром, а управляющий вход - с третьим управляющим выходом процессора .

/ О

ь

Фиг 2

к Йапьтиетру 7

-;VНачало

ИстаноКка переключа. - темя S положение а

BiiiSop пары из

Запись информации о знаке и значении разности ЗДС 8 ОЗИ

Подала 1-го значение

напряжения компенсации но икн

19X

Переключение коммутатора в положение

выУор спупени уроВмовеши вания

Передача значения напряжения компенсации на икн

ВвоЙ игкрормации. о iHuvsHuu напряжения неНокампенсации с цд

( Останв J

HanptimtHut

Изобретение служит для повышения точности измерения путем поразрядного уравновешивания разности ЭДС нормальных элементов. Устройство содержит коммутатор 1, термостат 2, процессор 6, цифровой вольтметр 7, блок 9 ввода-вывода, блок 10 микропрограммного управления, арифметико- логическое устройство 11, оперативно- запоминающее устройство 12 и блок 13 печати. Для достижения цели в устройство введены делитель 4, управляемый источник 5 калиброванных напряжений, управляемый двухпозиционный переключатель 8 и образованы новые функциональные связи. 6 ил. с S (Л оо со оо а 10

-i

J.

Uflt

Составитель А.Пучковский Редактор Е.Копча Техред М.Дидык Корректор А.Зимокосов

Заказ 6013 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

tJ, UUK uUKj Лик