Измеритель сопротивлений Советский патент 1990 года по МПК G01R17/00 G01R27/00 

(Л

с:

Изобретение относится к измерениям электрических величин и может быть использовано для измерения характеристик нелинейных сопротивлений терморезисторов, варисторов и т.д., а также может использоваться в медицине. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство содержит клеммы 1 и 2 для подключения измеряемого сопротивления, эталонное сопротивление 3, инвертирующий усилитель 4, повторитель 5, два источника 6, 17 опорного напряжения, блок 7 управления режимом, два сумматора 8, 9, два усилителя (УПТ) 10, 16 постоянного тока, два аттенюатора 11, 13, вычитатель 12, схему 14 сравнения, задатчик 15. 1 ил.

СЛ

i

ел гс

Изобретение относится к измерениям электрических величин и может быть использовано для измерения характеристик нелинейных сопротивлений терморезисторов, вариаторов, позисторов и т.п., а также может использоваться в медицине в устройствах осуществления акупунктуры и электролечения.

Целью изобретения является повыше- ние точности измерения.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит первую 1 и вторую 2 клеммы для подключения из- меряемого сопротивления (Р), эталонное сопротивление 3 (Rg ), инвертирующий усилитель 4, повторитель 5, первый источник 6 опорного напряжения, блок 7 управления режимом, первый 8 и второй 9 сумматоры, первый усилитель 10 постоянного тока (УПТ), первый аттенюатор 1, вычита- тель 12, второй аттенюатор 13, схему 14 сравнения, задатчик 15, второй усилитель 16 постоянного тока, второй источник 17 опорного напряжения.

Первая клемма для подключения измеряемого сопротивления соединена с обще$ шиной устройства, вторая клем ма соединена с первым выводом эталонного сопротивления и входом повторителя, выход которого соединен с входом внешнего регистратора, с вторым входом вычитателя и с вторым входом сумматора, первый вход которого через инвертирующий усилитель соединен с вторым выводом эталонного сопротивления и выходом первого УПТ, второй вход которого соединен с вы- ходом первого сумматора, а первый вход - с внешним регистратором, с первым входом первого аттенюатора и выходом второго сумматора, первый вход которого соединен с блоком уп- равления режимом, а второй вход - с первым источником опорного напряжения, задатчик соединен с первым входом вычитателя, выход которого соединен с первым входом второго аттенюатора, а его выход подключен к входу внешнего регистратора и через второй УПТ соединяется с внешним регистратором, первый вход схемы сравнения соединен с вторым источником опорного напряжения, а второй ее вход подключен к выходу первого атте нюатора, выход схемы сравнения соеди нен с вторыми входами первого и вто

рого аттенюаторов, вход задатчика соединен с выходом сумматора входом внешнего регистратора, входы регистраторов подключаются к устройству через первую - четвертую выходные клеммы.

Устройство работает следующим образом.

При подключении сопротивления Rr измеряемого объекта к клеммам 1 и 2 на него через эталонное сопротивление 3 поступает напряжение U3 с выхо; да УПТ 10 и через эталонное сопротивление 3 и измеряемое сопротивление RX протекает ток

Из

j

R3r+ R

(О

тогда напряжение на измеряемом сопротивлении Rx

п u3 Rf R RxR3T

(2)

а напряжение на эталонном сопротивлении 3

иэт U3 - b Rx

эт R х + R

(3)

Напряжение U, через инвертирующий усилитель 4 поступает на первый вход сумматора 8 (-Ъ 5), на второй вход которого поступает через повторитель 5 напряжение UR , и на выходе сумматора 8 напряжение U $ - -U + U # -U эт поступает на инвертирую , й вход УПТ 10, на неинвертирующий ьхоц которого поступает напряжение L через сумматор 9 от источника 6 опорного напряжения с напряжением U0. Напряжение U с выхода блока 7 управления режимом устанавливается равным нулю (U1 0). Напряжение Ug на инвертирующем входе УПТ 10 сравнивается с напряжением U4 на неинвертирующем его входе, сигнал( ошибки усиливается УПТ 10 и изменяет напряжение U3 на его выходе таким образом, чтобы выполнялось условие

U. U , const

(5)

тогда при

R эт const

(6)

из (3) и (1) с учетом (5) и (6)

I const U.

(7)

515

При этом напряжение на измеряемом сопротивлении Ry из (2) с учетом (7)

UP Ry. const R кл x v

что означает, что при всех изменениях сопротивления R при измерениях протекает стабильный постоянный ток I и напряжение на выходе повторителя 5 U у U R Rx с большой точностью, а напряжение на выходе сумматора 9 пропорционально току через измеряемое сопротивление R измеряемого объекта, напряжения с выхода повторителя 5 и с выхода сумматора 9 поступают на внешние регистраторы.

Напряжение с выхода сумматора 9 через управляемый первый аттенюатор 11 поступает на второй вход схемы 14 сравнения, на первый вход которой поступает напряжение U0nep с источника 17 опорного напряжения. Напряжение U на втором входе схемы 14 сравнения сравнивается с Ъ в напря- жением источника 17, сигнал ошибки усиливается и управляет коэффициентом передачи первого аттенюатора таким образом, что напряжение и bJK1 поддерживается равным U опар источника 17 с точностью лучше 1%.

U

опор

(8) (9)

Тогда из (8) с учетом (9)

«, -

(Ю)

где К - коэффициент передачи аттенюатора 1 1 .

При измерении Rx, когда выполняются условия (5) и (6), напряжение U4 на выходе задатчика устанавливает- ся равным нулю (U ц 0). Напряжение с выхода повторителя 5 через вычитатель 12 поступает на первый вход аттенюатора 13. При поступлении сигнала с выхода вычитателя 12 на вход управляемого аттенюатора 13 на его второй вход поступает напряжение с выхода схемы 14 сравнения, также изменяя его коэффициент передачи. Причем К. управляемого аттенюатора 13 изменяется пропорционально и синхронно с К, аттенюатора 11 (К4 - регулируемый коэффициент передачи аттенюатора 13).

16

Е широком диапазоне регулирования всегда выполняется условие

К

К.

(Ю

При этом напряжение на выходе второго аттенюатора 13 с учетом (5), (10) и (11) также будет пропорционально Rx и поступает на внешний регистратор.

Для измерения зависимости сопротивлений измеряемого объекта от прилр- женного напряжения или от тока, протекающего через измеряемый объект, на вход сумматора 9 поступает медленно изменяющееся напряжение U, с выхода блока 7 управления режимом. Тогда напряжение на выходе сумматора 9, поступающее на первый вход УПТ 10, будет равно U1 U0 + U, и напряжение на выходе повторителя 5 с учетом (6) будет равно

U5 MUe + Ui U2R

(12)

Это напряжение через вычитатель 12 (напряжение на втором его входе равно 0) поступает на первый вход второго аттенюатора 13. Напряжение U7 U0 + U1 с выхода сумматора 9 поступает на первый вход первого аттенюатора П. Тогла напряжение U U4RX поступающее на вход второго аттенюатора 13 на его выходе из (8) с учетом (12) будет

и,5 Rx

(13)

0

,

Напряжение U с выхода аттенюатора 13 поступает на внешний регистратор, позволяя снимать зависимость R X(U) исследуемого объекта в автоматическом режиме с большой точностью. Из (7) следует U$, что позволяет также снимать зависимость RX(I) измеряемого объекта.

При измерении малых измерений сопротивления RX измеряемого объекта в зависимости от приложенного напряжения или тока при U1 0 с блока 7 устанавливают задатчиком 15 напряжение U4 на первом входе вычитателя 12 таким образом, чтобы напряжение на его выходе и на выходе усилителя постоянного тока 16 было равно нулю, т.е. выполнялось условие

U r - IL

Hs - U5K и4Кх - И4К,

где К - коэффициент передачи, устанавливаемый задатчиком 15,

С блока 7 на вход сумматора подается медленно изменяющееся напряжение, при этом изменяется напряжение Uj, поступающее на первый вход УПТ 10 и на вход задатчика 15. В случае, если Rx не зависит от приложенного к нему напряжения, то напряжение Ut, поступающее через задатчик 15 на второй вход вычитателя 12, изменяется пропорционально напряжению U, поступающему на измеряемый объект и с выхода повторителя 5 на второй вход вычитателя 12 при этом напряжение на выходе вычитателя 12 и, соответственно,. УПТ 16 будет равно нулю. Если же сопротивление измеряемого объекта Ry зависит от приложенного к нему напряжения (или от тока, протекающего через него), то на выходе вычитателя 12 появится напряжение разбаланса

и п 4Ю - и2-к U2-(R - К ± 25R) U (± dR) (14)

где fdR - изменение сопротивления

Rx в зависимости от прило женного к нему напряжения или от тока, протекающего через него. Это напряжение поступает на первы

вход аттенюатора 13, и из (14), с

учетом (10) и (11) напряжение на его

выходе имеет вид

U

1Т

± ДК. -U К 2 ± 4R-U2--- /3R

Напряжение усиливается „ усилителем 16 и поступает на внешний регистратор, на второй вход кото- рого поступает напряжение с выхода повторителя 5 или с выхода сумматора 9, позволяя в автоматическом режиме снимать зависимость 4R(U), ДК(1) исследуемого объекта.

Устройство обладает широкими функциональными возможностями, обеспечивает все режимы измерений, связанные с изменением параметров сопротивления на постоянном токе. Устройство может также найти применение в медицине, например в рефлексотерапии, для поиска БАТ и определения их

. 0

5

5

0

50

55

функционального состояния по изменению сопротивления, причем в автоматическом режиме можно проконтролировать изменения сопротивления от величины протекающего тока. В режиме измерения приращения сопротивления облегчается задача поиска ВАТ.

Формула изобретения

Измеритель сопротивлений, содержащий входные клеммы для подключения измеряемого сопротивления, эталонное сопротивление, включенное между первой входной клеммой и входом инвертирующего усилителя, выход которого соединен с первым входом сумматора; первый источник опорного напряжения, второй сумматор, первый вход которого подключен к выходу блока управления, а выход - к первому входу первого аттенюатора, о тличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены повторитель напряжения, два усилителя постоянного тока, блок вычитания, второй аттенюатор, схема управления, задатчик, второй источник опорного напряжения, подключенный к первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого аттенюатора, а выход подключен к вторым входам первого и второго аттенюаторов, к выходу второго i аттенюатора подключена первая входная клемма, а через первый усилитель постоянного тока - вторая выходная клемма, первый вход блока вычитания соединен с третьей выходной клеммой, вторым входом первого сумматора и через повторитель напряжения - с первой входной клеммой, второй вход блока управления подключен к выходу задатчика, а выход блока управления соединен с первым входом второго аттенюатора, к четвертой выходной клемме подключен вход задатчика, выход второго сумматора и первый вход второго усилителя постоянного тока, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с входом инвертирующего усилителя, к выходу первого источника опорного напряжения подключен второй вход второго сумматора, а вторая входная клемма для подключения измеряемого сопротивления соединена с общей шиной.