Устройство для измерения отклонения сопротивления от заданного значения Советский патент 1990 года по МПК G01R27/02 

R

R

N

-первый токозадающий резистор;

- образцовый резистрр

-дрейф напряжения смещения третьего операционного усилителя J 2 ,

Напряжение на втором входе диффеенциального усилителя равно RX

и,

(U + &) +д

Кл

ч,

(3)

(1 +

V

+ и.

CMRt

(4)

Определим результат двухтактного интегрирующего преобразователя выходного напряжения дифференциального усилителя в код как Цеых-Э.ч

N

L2.

и„

T-f

(5)

Изобретение относится к технике измерения параметров электрических цепей. Устройство для измерения отклонения сопротивления от заданного значения содержит источник 1 опорного напряжения, переключатель 2, операционные усилители 3,5,12,18, токозадающие резисторы 4,6, образцовый резистор 11, измеряемый резистор 17, дифференциальный усилитель 19, источник 20 напряжения смещения, коммутатор 21, интегратор 22, нуль-орган 23, блок 24 управления, генератор 25 импульсов, селектор 26, реверсивный счетчик 27, регистр 28, индикатор 29 и блок 30 индикации знака. Устройство обладает повышенной точностью измерения. 4 ил.

де

U - Rfl А напряжение на инвертирующем входе второго операционного усилителя 5,

дрейф напряжения смещения второго операционного усили-20 теля 5,

измеряемое сопротивление; сопротивление второго токо- задающего резистора; дрейф напряжения смещения четвертого операционного усилителя 18.

25

Таким образом, напряжение на выходе дифференциального усилителя равно

iWa.j lu

.ir

+ ь,

N N, -N

де N4 - результат преобразования выходного напряжения дифференциального усилителя в код при закороченном входе 45 измерительной схемы; Na - результат преобразования выходного напряжения дифференциального усилителя в код при подключенном к JQ входу измерительной схемы источника образцового напряжения ;

вмх.Э.Чи ,

вшх.Эцг соответстВУК1Щие кодам N и „ К выходные напряжения дифференциального усилителя. Из выражения (6) следует, что результат преобразования инвариантен

5

0

5

0

где

U, 1

напряжение источника опорного напряжения; , - постоянная времени интегратора в первом и четвертом тактах преобразования - постоянная времени интегратора во втором и пятом тактах преобразования; f частота следования импульсов с генератора 25 импульсов .

Учитывая, что результат измерения определяется как разность результатов двух двухтактных интегрирующих преобразований, проведенных при закороченном и подключенном к источнику опорного напряжения входе измерительной схемы, запишем этот результат как

ьг Цвых.Э у.ь Ибоц. Э.э.г

Ч

и.

Tf

к значению опорного напряжения и к дрейфам напряжения смещения операционных усилителей, используемых в измерительной цепи. Кроме того, данная схема позволяет производить измерение при разных токах, протекающих через образцовый и измеряемый резисторы. Значение тока задают первым и вторым токозадающими резисторами. Значение этого тока можно определить из соотношений:

I R, Х

Up

R,

(7)

где 1Ч - ток, протекающий через образцовый резистор;

I

I7 - ток, протекающий через измеряемый резистор. Значением резисторов В и Rq задают номинальное значение измеряемого резистора

15

R,

R N R 2.В 4

R,R3

(8)

При этом результат измерения равен отклонению измеряемого резистора от заданного значения Бном. При этом значение R N может значительно отличаться от значения Rx.

Блок управления работает следующим образом.

Делитель 50 частоты формирует им- пульсы с периодом следования Т. Значение Т выбирают кратным периоду помехи, воздействующей на вход устройства. Три преобладании помех частотой 50 Гц питающей сети значение Т 20 мс. На выходах кольцевого счетчика 38 формируются шесть сдвинутых во времени импульсов длительностью Т. Передним фронтом импульсов, поступающих с первого и четвертого выходов кольцевого счетчика 38, вто- рой RS-триггер 40 устанавливается в единицу, что приводит к замыканию ключа коммутатора 21, подключающего выход дифференциального усилителя 19 к интегратору 22. Передним фронтом импульсов, поступающих с второго и пятого выходов кольцевого счетчика 38, третий RS-тр иггер 41 устанавли- эается в единицу, что приводит к сбросу в ноль второго FS-триггера 40, и вместо дифференциального усилителя к интегратору 22 подключается источник 1 опорного напряжения. Кроме того, с инверсного выхода третьего RS-триггера 41 на выход четвертого элемента ИЛИ 48 поступает разрешение приема сигналов нуль-органа 23. Четвертый RS-триггер 42 устанавливается в единицу сигналом срабатывания нуль-органа 23, что приводит к установке в ноль третьего RS-триггера 41 и к входу интегратора 22 вместо ис™ точлика 1 опорного напряжения подключается выход нуль-органа 23. Происходит обнуление интегратора 22. Четвертый RS-триггер 42 находится в единичном состоянии до момента перехода в единичное состояние второго RS-триггера 40, после чего он сбрасывается в ноль. Первый RS-триг10

15

20

25

3632212

гер 39 управляет переключателем 2, Единица на его выходе соответствует подключению подвижного контакта переключателя 2 к общей шине устройства. Этот триггер устанавливается в единицу передним фронтом импульса, поступающего с шестого выхода кольцевого счетчика 38. Установка в ноль производится сигналом срабатывания нуль-органа 23. Пятый RS-триггер 43 служит для формирования интервала времени, равного времени разряда интегратора 22 опорным напряжением. S-вход этого триггера работает по переходу из нопя в единицу. Пятый RS-триггер 43 переводится в единицу импульсами, поступающими с второго и пятого выходов кольцевого счетчика 38, а установка в ноль производится в момент срабатывания нуль-органа 23. Единица на выходе этого триггера разрешает прохождение импульсов с генератора 25 на суммирующий либо вычитающий входы реверсивного счетчика 27. Выбор входа реверсивного счетчика 27 осуществляется шестым RS- триггером 44. Единица на его прямом выходе соответствует выбору суммирующего входа реверсивного счетчика 27, а ноль - вычитающего входа. Установка этого триггера в единицу осуше- ствляется сигналом окончания цикла преобразования, формируемого формирователем 56 импульсов по переднему фронту импульса, поступающего с первого выхода реверсивного счетчика 38, и сигналом герехода через ноль реверсивного счетчика 27. Установка в ноль производится в момент начала четвертого такта преобразования путем подачи импульса на R-вход с четвертого выхода кольцевого счетчика.

Таким образом, на время разряда интегратора 22 во втором такте преобразования импульсы с генератора поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 27. По окончании второго такта в реверсивном счетчике фиксируется число импульсов N. В начале пятого такта разрешается прохождение импульсов На вычитающий вход реверсивного счетчика 27. Если

30

35

40

45

50

Rx RN, то ъремя разряда интегратора в пятом такте меньше времени его разряда во втором такте, т.е. «исло прошедших на реверсивный счетчик импульсов меньше в пятом такте Ы( . В шестом такте в реверсивном

счетчике записано число , а в блок 30 индикации знака записан ноль Если , то время разряда интегратора 22 в пятом такте больше его разряда во втором такте. Это означает, что число прошедших в пятом такте импульсов на реверсивный счетчик 27 больше числа t, т.е. по окончании пятого такта в реверсивном счетчике должен образовываться код N,-N, который для индикации требует преобразования в дополняющий код NJ доп. Перевод пятого RS-триггера 44 в единичное состояние сигналом перехода в ноль реверсивного счетчика 27 позволяет изменить вычитание числа импульсов Мг с N в суммирование, т.е. в момент достижения чис- лоимпульсным кодом значения N на- . чать формировать N., доп. путем суммирования импульсов разности Н,-Иг В шестом такте в реверсивном счетчике 27 находится код N3 доп., а в блок индикации знака записана едини- ца. Сигнал разрешения записи кода, находящегося в реверсивном счетчике 27, в регистр 28, и состояния шестого RS-триггера 44 в блок 30 индикации знака производится импульсом, по ступающим с формирователя 55 импульсов .

Формула изобретения

Q $ 0 5 0

5

Q 5 д

при этом источник опорного напряжения подключен к третьему входу коммутатора и к неподвижному контакту переключателя, управляющий вход которого соединен с блоком управления, второй неподвижный контакт переключателя соединен с другим выводом источника опорного напряжения и общей шиной, подвижный контакт переключателя соединен с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, неинвертирующие входы которых соединены через первый и второй токозадающие резисторы соответственно с общей шиной,выход первого операционного усилителя соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя и через образцовый резистор - с первым входом дифференциального усилителя и выходом третьего операционного усилителя, выход второго операционного усилителя с инвертирующим входом четвертого операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя, неинвертирующие входы третьего и четвертого операционных усилителей соединены с общей шиной, а выход источника напряжения смещения соединен с третьим входом дифференциального усилителя, причем зажимы для подключения измеряемого резистора соединены с инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя.

15

клеммой дифферецниального усилителя, выход второго операционного усилителя и неинвертирующий вход третьего операционного усилителя соединены с общей шиной, инвертирующий вход третьего операционного усилителя через четвертый резистор соединен с третьей входной клеммой.

я й

ьх , 30..,. - дд

3632216

четвертый элемент ИЛИ соединен с S- входом четвертого и R-входом первого RS-триггеров, выход четвертого элемента ИЛИ через четвертый импульсный трансформатор соединен с Р-входом пятого RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, выход пятого RS-триггера динен с первым входом селектора, первый выход кольцевого счетчика через первый формирователь импульсов соединен с входом установки в ноль реверсивного счетчика, шестой выход

)5 кольцевого счетчика через второй формирователь импульсов соединен с регистром и блоком индикации знака, четвертый выход кольцевого счетчика соединен с R-входом шестого RS-триг2Q гера, S-вход которого через пятый

элемент ИЛИ соединен с выходами первого формирователя импульсов и реверсивного счетчика, прямой выход шестого RS-триггера соединен с блоком ин25 дикации знака и вторым входом селектора, инверсный выход шестого RS- триггера соединен с третьим входом селектора.

I

en

1т 2т Зт 4т 5т 6т 1т 1т Зт 4т 5т Вт

IA

Фиг. А