Способ измерения сопротивления и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в системах автоматических измерений и контроля активного сопротивления.

Известен способ измерения сопротив- ления, основанный на подключении параллельно измеряемому ре.зистору образцового ко Нд енсатора, заряд которого осуществляется через нелинейный элемент, например стабилитрон, и фиксации време- ни разряда через измеряемый резистор .до момента достижения порога срабатывания нелинейного элемента, на который непосредственно за импульсом заряда подают линейно изменяющее напряжение противо- положной полярности, и измеряют время от начала формирования линейно изменяющегося напряжения до момента пробоя нелинейного .элемента.

Известно устройство измерения сопро- тивления, содержащее два конденсатора уровня, схему совпадения И, генератор импульсов опорной частоты,селектор,счетчик импульсов, усилитель постоянного тока, электронный ключ, управляемый сигналом с выхода схемы совпадения И, измеряемое сопротивление, балансное сопротивление, реостатно-емкостную цепь формирования линейно изменяющегося напряжения, линеаризирующий конденсатор, два источни- ка опорного напряжения.

Недостатком способа и устройства являются ограниченный диапазон измерения и уменьшение точности измерения при расширении диапазона.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения с одновременным повышением точности за счет использования фиксированных поддиапазонов измерения сопротивления путем воздействия на нели- нейный элемент сравнения, например регенеративный оптрон, для смещения максимума его вольт-амперной характеристики, вследствие чего изменяется его уровень порога срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения сопротивления, основанном на фиксации времени протекания тока через измеряемый резистор и нелинейный элемент до момента достижения порога сра- батывания нелинейного элемента, на которы подают линейно изменяющееся напряжение, и измерении времени от начала формирования линейно изменяющегося напряжения до момента срабатывания балансного элемента в виде диода регенеративного оптрона, дополнительно изменяют его уровень порога срабатывания.

Указанная цель достигается также тем, что в устройство измерения сопротивления.

содержащее логический элемент И, генератор импульсов опорной частоты, счетчик импульсов, электронный ключ, генератор линейно нарастающего напряжения, источник опорного напряжения, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, введены дифференцирующая цепь, регенеративный оптрон. элемент запрета, делитель напряжения, блок запуска, индикатор, причем первый вывод источника опорного напряжения соединен с первым выводом делителя напряжения и через ключ - с первым выводом регенеративного оптрона, а второй вывод источника опорного напряжения соединен с вторым выводом делителя напряжения и вторым выводом регенеративного оптрона, третий вывод регенеративногооптрона через дифференцирующую цепь соединен с первым входом электронного ключа, выход которого соединен с управляющим входом элемента запрета и через последовательно соединенные логический элемент и счетчик импульсов с индикатором, второй вход электронного ключа соединен с выходом блока запуска, шиной сброса счетчика импульсов и входом запуска генератора линейно нарастающего напряжения, второй вход логического элемента соединен с генератором импульсов опорной частоты, четвертый вывод регенеративного оптрона через измеря- емое сопротивление, а пятый непосредственно соединены с соответствующими выводами элемента запрета, соединенное с генератором линейно нарастающего напряжения.

Известно, что регенеративный оптрон, содержащий два оптических излучателя, работающих на один фоторезистор, последовательно включенный с одним из излучателей, имеет падающий участок вольт-амперной характеристики с отрицательным динамическим сопротивлением. На фиг,1а приведена схема регенеративного оптрона, включающая светодиод подсветки 1, фоторезистор 2, светодиод 3 положительной оптической обратной связи, регулируемый источник питания 5 цепи регенеративного оптрона и измеряемое сопротивление 6. На фиг.16 представлено семейство вольт-амперных характеристик регенеративного оптрона при постоянных фиксированных значениях напряжения Uo элемента подсветки 1 и плавном изменении напряжения питания цепи регенеративного оптрона. Из семейства вольт-амперных характеристик следует, что с увеличением напряжения подсветки точка максимума вольт-амперной характеристики регенеративного оптрона, определяющая его порог

срабатывания, смещается вниз, что определяет опрокидывание оптрона при достижении на его фоторезисторе 2 значительно меньшего напряжения. Если изменять сопротивление б включением последовательно в цепь регенеративного оптрона 2 и 3, то линия нагрузки будет менять угол наклона в соответствии с выражением а arctg Rx. Ha характеристике фиг. 16 представлены три линии нагрузки для трех различных сопротивлений Rx с углами наклона а , а.г и аз . Из соотношения вольт-амперных характеристик и линии нагрузки следует, что при измерении больших сопротивлений уровень напряжения подсветки следует увеличивать, а при измерениях мал ых сопротивлений - снижать.

Таким образом, меняя ступенчато уровень напряжения на выходе источника 4, подключенного к светодиоду подсветки 1 регенеративного оптрона 2 и 3, можно получить фиксированные диапазоны измерения сопротивления при линейно нарастающем напряжении цепи питания регенеративного оптрона 2 и 3 путем отсчета времени от начала формирования линейно нарастающего напряжения до достижения им точки максимума вольт-амперной характеристики, при которой срабатывание регенеративного оптрона.

На блок-схеме (фиг.2) представлено устройство, реализующее предлагаемый способ. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, выход которого подключен к делителю сопротивления 2. Для переключения поддиапазонов измерения сопротивления к общей шине делителя 2 через переключатель 3 подключен элемент подсветки 4 регенеративного оптрона 5, 6, последовательно с которым включено измеряемое сопротивление 7, а вся последовательная цепь подключена через схему запрета 8 к выходу генератора пилообразного напряжения 9. Фоторезистор регенеративного оптрона 5 подключен через дифференцирующую цепь 10, 11 к входу электронного ключа 12, выполненного по схеме RS-триггера. выход которого подклю- че к первому входу схемы совпадения 13, а к второму входу этой схемы подключен генератор 14 импульсов опорной частоты. Выход схемы И подключен к счетному входу счетчика импульсов 15, к сбросовой шине счетчика подключен выход блока запуска 16, а выход счетчика подключен к цифровому индикатору 17. Кроме того, выход блока запуска 16 подключен к схеме запуска генератора 9 линейно нарастающего напряжения и к входу S электронного ключа 12.

Устройство работает следующим образом. Устанавливают с помощью переключз- теля 3 ориентировочный диапазон измерения сопротивления, тем самым зада- 5 вая точку максимума (порог срабатывания) регенеративного оптрона, снимая часть напряжения с делителя 2, подключенного к выходу источника опорного напряжения. Осуществляют запуск устройства с по0 мощью блока 16 либо нажатием кнопки, либо включением генератора пусковых импульсов, при этом через схему запуска производится запуск генератора 9 линейно нарастающего напряжения, открывание

5 электронного ключа 9, сброс счетчика импульсов 15. Перепад напряжения на выходе электронного ключа 12 открывает схему запрета 12 и дает разрешение на прохождение импульсов от генератора 14 импульсов

0 опорной частоты через схему совпадения 13 на счетный вход счетчика импульсов 15. Таким образом, начинается одновременно рост линейно изменяющегося напряжения питания регенеративного оптрона 5 и б и

5 счет импульсов опорной частоты счетчиком 15. При достижении напряжения питания регенеративного оптрона, соответствующего точке максимума вольт-амперной характеристики, происходит срабатывание

0 оптрона, при котором ток цепи броском возрастает от значения I до значения h (фиг. 1 б). Дифференцирующая цепь 10 и 11 формирует из броска тока дифимпульс, с помощью которого ключ 12 на RS-триггересрабатыва5 ет, закрывая одновременно прохождение импульсов опорной частоты через схему совпадения 13 и схему запрета 8, отключая источник питания от цепи .регенеративного оптрона, что препятствует возникновению

0 перегрузочных режимов. Таким образом, количество импульсов, прошедших через схему И, оказывается пропорциональным интервалу времени роста линейно нараста5 ющего напряжения до порога срабатывания регенеративного оптрона, который, в свою очередь, определяется углом наклона нагрузочной прямой в выбранном диапазоне измеряемого сопротивления, т.е. величиной

0 измеряемого сопротивления Rx.

Следует отметить, что оптрон с положительной оптической обратной связью имеет крайне высокую чувствительность по току и напряжению в цепи питания, что позволяет

5 получить, кроме всего прочего, оысокую разрешающую способность измерения сопротивления, а введение фиксированных поддиапазонов измерения позволяет расширить весь диапазон измерения с сохранением высокой разрешающей способности.

Формула изобретения

1. Способ измерения сопротивления, основанный на протекании тока через балансный элемент и измеряемые сопротивления и сравнении падения напряжения от этого тока с линейно изменяющимся напряжением, а также измерении времени от начала формирования линейно-изменяющегося напряжения до момента достижения порога срабатывания, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, при выполнении балансного элемента в виде диода регенеративного оптрона, дополнительно изменяют его уровень порога срабатывания. .

2. Устройство для измерения сопротивления, содержащее логический элемент И. генератор импульсов опорной частоты, счетчик импульсов, электронный ключ, генератор линейно-нарастающего напряжения, источник опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, в него введены дифференцирующая цепь, регенеративный опт- рон, элемент ЗАПРЕТ, делитель

напряжения, блок запуска, индикатор, причем первый вывод источника опорного напряжения соединен с первым выводом делителя напряжения и через ключ - с первым выводом регенеративного оптрона, а второй вывод источника опорного напряжения соединен с вторым вы водом делителя напряжения и вторым выводом регенеративного оптрона, третий вывод регенеративного оптрона через дифференцирующую цепь соединен с первым входом электронного ключа, выход которого соединен с управляющим входом элемента ЗАПРЕТ и через последовательно соединенные логический элемент И и счетчик импульсов - с индикатором, второй вход электронного ключа соединен с выходом блока-запуска, шиной сброса счетчика импульсов и входом запуска генератора линейно-нарастающего напряжения, второй вход логического элемента И соединен с генератором импульсов опорной частоты, четвертый вывод регенеративного оптрона через измеряемое сопротивление, а пятый - непосредственно соединены с соответствующими выводами элемента ЗАПРЕТ, соединенного с генератором линейно-нарастающего напряжения. U

Использование: в измерительной технике в системах автоматических измерений и контроля активного сопротивления. Сущность изобретения: устройство, реализующее способ, содержит источник (1) опорного напряжения, делитель сопротивления (2), переключатель (3), элемент(4) подсветки регенеративного оптрона (5,6), последовательно с которым включено измеряемое сопротивление (7), схему запрета (8), генератор пилообразного напряжения (9), дифференцирующую цепь (10, 11), электронный ключ 12, схему совпадения (13), генератор импульсов опорной частоты (14), счетчик импульсов (15), блок запуска(16). Преобразование сопротивления во временной интервал операций -управление уровнем порога срабатывания нелинейного элемента, например регенеративного оптрона, путем ступенчатого изменения напряжения на элементе подсветки оптрона и подачи на его цепь питания линейно нарастающего на- . пряжения позволяет расширить диапазон измерений и повысить точность. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

/; 4 V/