Устройство для измерения сопротивления Советский патент 1993 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля параметров элементов электрических цепей, измерительных приборах универсального и специального назначения.

Цель изобретения -увеличение быстродействия и расширение области применения за счет измерения активного сопротивления цепей, содержащих реактивные элементы.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 4 - схема алгоритма работы вычислительного блока.

Устройство для измерения сопротивления (фиг. 1) содержит источник опорного тока 1, резистивный делитель 2, переключатель 3, управляемый делитель напряжения 4, аналого-цифровой преобразователь 5, вычислительный блок 6, блок управления 7, причем резистивный делитель 2 состоит из

последовательно соединенных измеряемого Rx и образцового RO резисторов, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, первый выход блока управления 7 соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения 4, выход которого соединен с входом аналого-цифро- вого преобразователя 5, выход которого соединен с информационным входом вычислительного блока 6, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления 7, третий выход которого соединен с управляющим входом переключателя 3, первый вход которого соединен с выходом источника опорного тока 1 и первым выводом резистивного делителя 2, третий вывод которого соединен с вторым входом переключателя 3, выход которого соединен с информационным входом управляемого делителя напряжения 4, вход начальной установки вычислительного блока 6 объединен с первым входом блока управления 7 и является входом Пуск

С

устройства, второй вход блока управления 7 является входом Сброс устройства.

Блок управления 7 (фиг. 2) содержит D- триггеры 8, 9 и 10, элементы И 11, 12 и 13, элемент ИЛИ 14, генератор импульсов 15, выход которого соединен с вторым входом элемента И 11, первый вход которого соединен с прямым выходом D-триггера 8, вход синхронизации которого соединен с выходом элемента ИЛИ 14, первый вход которого является первым входом блока управления 7, второй вход элемента ИЛИ 14 соединен с выходом элемента И 13, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 12, входом синхронизации D- триггера 9, выходом элемента И 11 и является вторым выходом блока управления 7, прямые выходы D-триггеров 9 и 10 соединены соответственно с первыми входами элементов И 12 и 13 и являются соответственно первым и третьим выходами блока управления 7, инверсные выходы каждого D-триггера соединены соответственно с информационным входом каждого D-триггера, входы установки нуля которых объединены и являются вторым входом блока управления 7.

Устройство для измерения сопротивления работает следующим образом.

По команде Сброс на прямых выходах D-триггеров 8, 9 и 10 устанавливается сигнал логического О. Этот сигнал поступает с выхода триггера 8 на вход элемента И 11 и препятствует прохождению импульсов с генератора 15 через элемент И 11. Сигналы логического О с выходов триггеров 9 и 10 поступают на управляющий вход управляемого делителя напряжения 4,. коэффициент деления которого устанавливается равным 1 /2, и на управляющий вход переключателя 3, который подключает среднюю точку рези- стивного делителя 2 к входу управляемого делителя напряжения 4.

По команде Пуск вычислительный блок 6 переходит к началу выполнения программы.

По заднему фронту импульса, поступающего на клемму Пуск устройства, на прямом выходе D-триггера 8 устанавливается сигнал логической 1, который открывает элемент И .11 для прохождения импульсов с генератора 15.

На выходе управляемого делителя напряжения 4 устанавливается напряжение Ui UCM + loRo/2, где I0 - ток на выходе источника опорного тока 1; UCM - напряжение смещения измерительного канала; переключатель 3 - управляемый делитель напряжения 4.

Аналого-цифровой преобразователь 5

преобразует напряжение Ui в код N 1 KUi,

где К - коэффициент преобразования АЦП 5.

Первый импульс с выхода элемента И 11

(момент времени ti на фиг. 3) поступает на управляющий вход вычислительного блока 6, формируя запрос на ввод, и код NI с выхода АЦП 5 записывается в вычислительный блок 6.

По заднему фронту этого импульса на выходе D-триггера 9 устанавливается сигнал логической 1, который поступает на управляющий вход управляемого делителя напряжения 4, коэффициент деления кото:

рого устанавливается равным 1/1.

На выходе управляемого делителя напряжения 4 устанавливается напряжение U2 UCM + loRo. Аналого-цифровой преобразователь 5 преобразует напряжение Ua в

K0flN2 KU2.

Второй импульс с выхода элемента И 11 (момент времени ta на фиг. 3) поступает на управляющий вход вычислительного блока 6, формируя запрос на ввод, и код N2 с

выхода АЦП 5 записывается в вычислительный блок 6;

Одновременно этот импульс поступает через открытый элемент И 12 на вход синхронизации D-триггера 10.

По заднему фронту этого импульса на выходе D-триггера 9 устанавливается сигнал логического О, который устанавливает коэффициент деления управляемого делителя напряжения 4 равным 1 /2; а на выходе

D-триггера 10 устанавливается сигнал логической 1, который подключает вход дели- теля 2 к входу управляемого делителя напряжения 4.

На выходе управляемого делителя напряжения 4 устанавливается напряжение

из UCM + lo(R0 + Rx)/2.

Аналого-цифровой преобразователь 5 преобразует напряжение из в код N3 КУз. Третий импульс с выхода элемента И 11 (момент времени t3 на фиг. 3) поступает на управляющий вход вычислительного блока б, формируя запрос на ввод, и код Мз запи- сывается в вычислительный блок б, Одновременно этот импульс поступает через открытый элемент И 13 и элемент ИЛИ 14 на вход синхронизации D-триггера 8.

По заднему фронту этого импульса на выходе D-триггера 8 устанавливается сигнал логического О, который препятствует прохождению импульсов с генератора 15 через элемент И 11.

В вычислительном блоке формируется код

N

вых

Мз.-Ni КРз-KUi

N2- Ni KU2-KU1

UCM + ( lo ( Ro + Rx ) ,,, , l0Ro ----- ------ ( Uc

.+

lo Ro

+

UCM -H0Ro-(UcM

Rx

Ъ

пропорциональный измеряемому сопротивлению Rx.

Управляемый делитель напряжения 4 может быть выполнен на основе программируемого усилителя. В качестве аналого- цифрового преобразователя 5 используется параллельный АЦП. В качестве вычислительного блока б может быть использована микроЭВМ или специальное программно- управляемое вычислительное устройство.

Частота следования импульсов тимп с генератора 15 должна быть такой, чтобы

Тимп т-- - tnp, где tnp - время преобраТимп

зования аналого-цифрового преобразователя 5. Длительность импульса т.зап. поступающего на клемму Пуск устройства, выбирается такой, чтобы t3an tnp.

Предлагаемое устройство обладает более высоким быстродействием по сравнению С устройством-прототипом. Время измерения в устройстве-прототипе складывается из двух интервалов (ta - 12) и (ti - to) и равно

Тизм1 (t3 - t2) + (t1 - to)

Un(Rx+Ro)

KUoRx :

т.е. зависит от соотношения между измеряемым Rx и образцовым Ro резисторами, величины порога срабатывания Un генераторного порогового блока, величины напряжения Uo с источника опорного напряжения и постоянйой времени интегрирования интегратора. При достаточно точных измерениях сопротивления Тизм.1 составляет милисекунды.

В предлагаемом устройстве время измерения определяется, в основном, временем преобразования tnp аналого-цифрового преобразователя и равно Тиэм..Пр, При достаточно точных измерениях сопротивления и использовании АЦП параллельного типа Тизм,2 составляет десятки наносекунд,

Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства более чем в 103 - 10 раз выше по сравнению с устройством-прототипом.

Кроме того, предлагаемое устройство имеет более широкую область применения, т.к. позволяет измерять активные сопротивления цепей, содержащих реактивные эле

менты, например, сопротивление обмоток трансформаторов постоянному току. Устройство-прототип не обладает такой возможностью, т.к. в нем на резистивный 5 делитель подается линейно изменяющееся напряжение.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения сопротив10 ления, содержащее управляемый делитель напряжения, переключатель и резистивный делитель, состоящий из последовательно соединенных измеряемого и образцового резисторов, второй вывод которого соеди15 нен с общей шиной устройства, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения области применения за счет измерения активного сопротивления цепей, содержащих

20 реактивные элементы, в него введены источник опорного тока, анэлого-цифровой преобразователь, вычислительный блок и блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом управляё25 мого делителя напряжения, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с информационным входом вычислительного блока, управляющий вход которого соеди30 нен с вторым выходом блока управления, - третий выход которого соединен с управляющим входом переключателя, первый вход которого соединен с выходом источника опорного тока и первым выводом резистив- ного делителя, третий вывод которого сое35 динен с вторым входом переключателя, выход которого соединен с информационным входом управляемого делителя напряжения, вход начальной установки вычислительного блока объединен с первым

40 входом блока управления и является входом , Пуск устройства, второй вход блока управления является входом Сброс устройства. :2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит пер45 вый, второй и третий D-триггера. первый, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ и генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с прямым

50 выходом первого D-триггера. вход синхронизации которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого является первым входом блока управления, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом

55 третьего элемента И, вторрй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И, входом синхронизации второго D-триггера, выходом первого элемента И и является вторым выходом блока управления, прямые выходы второго и третьего D- триггеров соединены соответственно с первыми входами второго и третьего элементов И и являются соответственно первым и

версные выходы каждого D-три нены соответственно с инфор входом каждого D-триггера, вхо ки нуля которых объединены и я

третьим выходами блока управления, ин- 5 рым входом блока управления.

версные выходы каждого D-триггера соединены соответственно с информационным входом каждого D-триггера, входы установки нуля которых объединены и являются вто

Использование: в электроизмерительной технике для измерения сопротивления. Сущность изобретения: устройство для измерения сопротивлений содержит источник опорного тока, резистивный делитель, переключатель, управляемый делитель напряжения, анэлого-цифровой преобразователь, вычислительный блок, блок управления. Увеличение быстродействия и расширение области применения достигаются использованием АЦП параллельного типа и возможностьюизмерения активного сопротивления цепей, содержащих реактивные элементы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

КВьтск. Jynpafa. Шоку делит, напру Кперекл.