Устройство для измерения сопротивлений Советский патент 1989 года по МПК G01R17/10 G01R27/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения и контроля активного сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет накопления измерительных интервалов.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит объект 1 контроля, сопротивление 2 соединительных проводов, клеммы 3 и 4 для подключения объекта контроля, источник 5 измерительного напряжения, одним вьгао- дом подключенный к общей шине, а .другим - к одному из выводов резистор- пого делителя, образованного резисторами 6 и 7, и к одному из выводов образцового резистора 8, другой вывод которого соединен с первым неподвижным контактом ключа 9, компаратор 10, один из входов которого соединен со средним выводом делителя, второй вход компаратора 10 соединен с клеммой 3 и вторым неподвижным контактом ключа 9, подвижный контакт которого соединен с одним из выводов образцового конденсатора 11, другой вывод которого соединен с общей шиной и одним из выводов переменного резистора 12, другой вывод которого соединен с вторым выводом резисторного делителя, общая шина через токовый элемент 13 соединена с клеммой 4, выход компаратора 10 соединен с входом управляемого делителя 14 частоты и с одним из входов элемента И 15, выход которого соединен с одним из управляющих входов ключа 9 и с входом элемента 16 задержки, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с друСП

to

гим управляющим входом ключа 9, другой вход элемента ИЛИ 17 соединен с клеммой 18 начальной установки устройства, первыми входами триггеров 19 и 20 и с одним из входов элемента ИЛИ 21, второй вход триггера 19 соединен с выходом управляемого делителя 14 частоты, выход триггера 19 соединен с другим входом элемента И 15 и с одним из входов элемента И 22, другой вход которого соединен с выходом генератора 23 импульсов, выход элемента И 22 соединен с подвижным контактом ключа 24, первый неподвижный контакт которого соединен со счетным входом счетчика 25 импульсов, вход установки нуля которого соединен с шиной установки нуля, а выходы счетчика 25 импульсов соединены с первыми входами блока 26 сравнения кодов, выход которого соединен с вторым входом триггера 20 и с одним из входов элемента И 27, другой вход которого соединен с выходом триггера 20, выход элемента И 27 соединен с другим входом элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с входом установки нуля счетчика 28 импульсов, счетный вход ко- JTOporo соединен с вторым неподвижным контактом ключа 24, выходы счетчика 28 импульсов соединены с вторыми входами блока 26 и с первыми входами выходных элементов И 29, вторые входы которых соединены с выходом управляемого делителя 4 частоты.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии образцовый конденсатор 11 заряжен через образцовый резистор 8 и контакты ключа 9 до значения источника 5 измерительного напряжения. Показания счетчиков 25 и 28 равны нулю. Перед началом измерения производятся подготовительные операции по записи кода в счетчик 25. Выбирают значение измеряемого сопротивления объекта контроля R 0.

В момент t на клемму 18 начальной установки устройства поступает импульс (фиг. 2а), который Переводит триггеры 19 и 20 в состояние l (фиг. 2д), проходит через элемент ИЛИ 21 на вход установки нуля счетчика 28 импульсов, сбрась вает его предыдущие показания и проходит через элемент ИЛИ 17 на управляющий вход ключа 9, в результате чего замыкаются подвижный и неподвижный контакты.

Образцовый конденсатор 11 начинает разряжаться через токовый элемент 12 и соединительные провода по закону (фиг. 26) (t -t,)

и, Ее

где Е - измерительное напряжение источника 5;

СргСдбр- постоянная времени цепи разряда;

- емкость образцового конденсатора 11;

г - сопротивление соединительных , проводов.

В этот же момент t, положительный потенциал на выходе триггера 19 открывает элементы И 22 и 15, и импульсы с частотой f с выхода генератора 23 импульсов через элемент И 22 и подвижный и первый неподвижный контакты ключа 24 поступают на счетный вход счетчика 25 импульсов (фиг. 2е). Напряжение Uj. подается на один из входов компаратора 10, ко второму входу которого подводится напряжение с резисторов 7 (R7) и 13, ( это напряжение определяется соотношением

,

и,

R - R,3- Rt

где R - сопротивление резистора 6.

Если , -- , то при и и JJ

получаем

Si-l-Rii, RT Rfa- t

0,5.

0

5

0

5

По мере разряда конденсатора 11 напряжение и уменьшается и через промежуток времени, равный С/2, становится равным напряжению Up. В момент t равенства этих напряжений компаратор 10 вырабатьшает импульс (фиг. 2в), который через открытый элемент И 15 поступает на другой управляющий вход ключа 9 и замыкает подвижный и первый неподвижный контакты. Образцовый конденсатор 11 вновь заряжается через образцовый резистор 8 до значения источника 5 измерительного напряжения. Этот же импульс с элемента И 15 проходит через элемент 16 задержки и элемент ИЛИ 17 на управляющий вход ключа 9 и замыкает подвижный и второй неподвижньй контакты. И вновь в момент tg начинается разряд кон- денсатора 11. Время задержки элемента 16 задержки выбирается таким, fo- бы конденсатор I1 успел зарядиться

51

до значения источника 5 измерительного напряжения. Это время строго фиксировано, так как резистор 8 и конденсатор 11 выбираются Образцовы- ми. Процесс заряда и разряда повторяется периодически. Последовательность импульсов с выхода компаратора 10 поступает на вход управляемого делителя 14 частоты, на управляющие входы которого подается код коэффициента деления k делителя. С приходом k-ro импульса на вход делителя 1А на его выходе формируется импульс (фиг. 2г), который переводит триггер 19 из состояния 1 в состояние О (фиг. 2д). Элементы И 15 и 22 закрываются, и счетчик 25 импульсов прекращает подсчет импульсов. Если {1/2, то число импульсов М, поступавших на счетчик 25 определяется как

М - - ч- (k-l)t,. ,

2 -ээ где tjj - время задержки импульсов в

элементе 16 задержки.

Информация о количестве импульсов М, поступивших на счетчик 25, остает ся в нем на все время измерений, пока вновь не возникнет необходимость калибровки устройства. Информация может быть стерта подачей импульса на вход установки нуля счетчика 25.

При подключении к клеммам 3 и 4 измеряемого сопротивления объекта 1 контроля замыкают подвижный и второй неподвижный контакты ключа 24.

Работа устройства при этом полностью аналогична описанной, ио в данном случае импульсы с выхода генератора 23 импульсов через элемент И 22 и замкнутые контакты ключа 24 поступают на счетный вход счетчика 28 импульсов (фиг. 2 ж, 3, и, к, л). При этом число импульсов N, поступа

10ЩИХ на счетчик 28 запишется как N I + (k-l)t33 ,

где 1 () - постоянная цепи

разряда.

Код на выходе счетчика 28 импуль- сов соответствует числу поступивших на его вход импульсов до тех пор, пока не станет равным коду числа импульсов, записанному в счетчике 25 импульсов. При совпадении кодов на входах блока 26 сравнения кодов на его выходе формируется импульс (фиг. 2м), которьш проходит через открытый элемент И 27 и элемент ИЛИ 21 на вхо

36

установки нуля счетчика 28 импульсов, при этом код на его выходах будет соответствовать нулю поступивших импульсов, и счет начинается заново (фиг. 2н). Этот же импульс с выхода блока 26 сравнения кодов поступает на вход триггера 20, который через некоторое время переходит в состояние О. Элемент И 27 закрывается и этим самым происходит блокировка подачи повторного импульса с блока 26 сравнения кодов на вход установки нуля счетчика 28 импульсов. Число импульсов , записанное в нем, получается равным

i - г

где (R,+r);

1 С,,рГ;

г - сопротивление соедините проводов;

R - значение сопротивления та 1 контроля.

В конечном итоге получаем Собр Кх 2

п f.k

Импульс с выхода управляемого делителя 14 частоты открывает выходные элементы И 29, с выходов которых снимается информация о числе п, записанном в счетчике 28 импульсов. Количество импульсов, записанное в счетчике 28 импульсов, соответствует только значению измеряемого сопротивления объекта 1 контроля.

Относительная погрешность измерения олределяется выражением

1

cf.

о ИЗМ

t c.t --Г . n-k

где k - коэффициент деления управляемого делителя 14 частоты; c/ j - относительная погрешность

периода квантующих импульсов; п - количество импульсов, зарегистрированное счетчиком 28. Пренебрегая сГ ввиду ее малости, рассчитаем во сколько раз повышается точность при k 1,2,3,... .- i/2 k

MJM.K 1 Следовательно, точность измерения увеличивается в k раз. Изменяя код на управляющих входах управляемого делителя частоты, мы можем задавать любой коэффициент деления k и тем самым выбираем требуемую точность измерений.

115

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивлений, содержащее клеммы для подключения объекта контроля, источник изме- рительного напряжения, первым выводом подключенный к общей шине, а вторым - к первым выводам резисторного делителя и образцового резистора, второй вывод которого соединен с первым неподвижным контактом первого ключа, компаратор, первый вход которого соединен со средним выводом резисторного делителя, а второй - с вторым неподвижным контактом первого ключа, первый триггер, выход которого соединен с первым входом первого эле- мента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый счетчик импульсов и клемму начальной установки устройства, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй счетчик импульсов, блок сравнения, второй триггер, второй и третий элементы И, первый и второй -элементы ИЛИ, выходные элементы И, управляемый делитель частоты, второй ключ, элемент задержки, переменный резистор, токовый элемент и образцовый конденсатор, первый вывод которого соединен с подвижным контактом первого ключа, а второй - с общей щиной и через токовый элемент с первой клеммой для подключения объ- екта контроля, причем второй вывод, образцового конденсатора соединен также с первым выводом переменного ре-|4 зистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом резисторного делителя, при этом вторая клемма для подклкгчения объекта контроля соедине- jHa с вторым входом компаратора, вход установки нуля второго счетчика импульсов соединен с шиной установки

8

нуля, подвижный контакт второго ключа - с выходом первого элемента И, первый неподвижный контакт - со счетным входом первого счетчика импульсов, второй неподвижный контакт - со счетным входом второго счетчика им- пульссв, первая группа входов блока сравнения кодов соединена с выходами первого счетчика импульсов, вторая группа входов - с.выходами второго 1счетчика импульсов, первый вход второго триггера соединен с клеммой начальной установки устройства, второй вход - с выходом блока сравнения ко- |Дов, первый вход второго элемента И соединен с выходом второго триггера, второй вход - с выходом блока сравнения кодов, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом второго э лемеита И, второй вход - с клеммой начальной установки устройства, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки нуля второго счетчика импульсов, первые входы выходных элементов И соединены с выходами второго счетчика импульсов, вторые входы - с выходом управляемого делителя частоты, вход которого соединен с выходом компаратора, выход - с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с клеммой начальной установки устройства, первьЛ вход третьего элемента И соединен с выходом компаратора - второй вход - с выходом первого триггера, выход третьего элемента И соединен с первым управляющим входом первого ключа и с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с клеммой начальной установки устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым управляющим входом первого ключа.

S

(/.

)

„ nL

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения и контроля активного сопротивления. Цель изобретения - повышение точности измерения-достигается путем накопления измерительных интервалов, а также введения второго счетчика импульсов, блока сравнения кодов, выходных элементов И, второго триггера, управляемого делителя частоты, переменного резистора, второго ключа, логических элементов И, ИЛИ. При этом точность измерения увеличивается в K раз. Изменяя код на управляющих входах управляемого делителя частоты, можно задавать любой коэффициент деления K и тем самым выбирать требуемую точность измерения. 2 ил.

I

k k L i

I

f) 0

v ) J

4wv

ц) 0

«f

JoL

4f j oL

z/c«t

ч) л

I/,

fc,

«) 0