Устройство для измерения сопротивления Советский патент 1980 года по МПК G01R27/08 

1

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и предназначено для измерения больших сопротивлений, например сопротивления изоляции пе-. чатных плат.

Известен цифровой термометр, содержащий электрометрический усилитель с параллельно подключенным ключом и накопительным конденсатором, дискриминатор напряжения, переключатель, триггер управления, кварцевый генератор, счетчик импульсов и преобразователь число импульсов-напряжение, включенный в цепь обратной связи последовательно с накопительным конденсатором l .

Недостатком этого устройства является влияние сопротивления изоляции ключа на погрешность измерения.

Известно устройство для измерения сопротивления, содержащее генератор пилообразного напряжения, выполненный на операционном интегрирукяцем усилителе, нуль-орган, формирователь импульсов, управляющий переключателем, источник постоянного напряжения, мост сопротивлений, одним из плеч которого является измеряемый резистор 2 . .

Особенностью этого устройства является то, что входной резистор операционного интегрируюцего усилителя и резистор в цепи обратной связи, подсоединенный параллельно интегрирующему конденсатору, включены в смежные плечи моста со схемой подключения измеряемого резистора в двух, других плечах. При этом

10 резистор в цепи обратной связи операционного усилителя подсоединен через переключатель к общей шине. Этим достигается уменьшение требований к точности источника постоянного

15 напряжения, включенного в одну из диагоналей описанного моста.

Недостатки известного устройства заключаются в том, что, поскольку образцовое и измеряемое сопротивления образуют делитель, величина напряжения на измеряемом сопротивлении зависит от его значения, а это приводит к погрешности, обусловленной изменяющимся напряжением на

25 измеряемом сопротивлении изоляции,

величина которого, как известно, зависит т напряжения на нем. Кроме того, недостатками его являются низкое быстродействие, обусловлен30 нее тем, что в цепь разряда конденсагора включен резистор, минимальная величина которого ограничена как чувствительностью мостовой схемы, так и допустимой мощностью рассеивания на резисторах моста, а также сложно.сть схемной реализации нульоргана и интегратора ввиду того, что нуль-орган должен иметь большое входное сопротивление, большую величину допустимого синфазного и дифференциального сигнала, около 100 В,, а интегрирующий усилитель - большой динамический диапазон выходного напряжения, равный напряжению на измеряемом сопротивлении.

Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения сопротивления, содержащее источник напряжения .постоянного тока, интегрирующий усилитель , к выходу которого подключены последовательно соединенные нуль-орган и формирователь измерительного импульса, ко второму входу которого подсоединен блок запуска, и два последовательно соединенных и противофазно-управляемых с выходов формирователя ключа, причем выход второго ключа, один из полюсов источника напряжения и второй вход интегрирующего усилителя подсоединены к общей шине, введены источник опорного напряжения итретий ключ, причем источник опорного напряжения подсоединен ко второму входу нуль-органа, а третий ключ подсоединен между общей точ- кой упомянутых ключей и измерительным входом интегрирующего усилителя его управляющий вход соединен с управляющим входом первого ключа, а второй полюс источника напряжения и. измерительный вход интегрирующего усилителя соединены со входами устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Она содержит источник 1 напряжени постоянного тока, измеряемое сопротивление 2, операционный интегрирующий усилитель 3 с конденсатором 4, электронный переключатель, состоящий из электронных ключей 5,6,7, источник 8 опорного напряжения, нуль-орга 9, блок 10 запуска, формирователь 11 измерительного импульса.

Работа предлагаемого устройства основана на преобразовании тока, протекающего через измеряемое сопротивление 2 в пропорциональный интервал времени.

в исходном состоянии ключи 5, 7 замкнуты, ключ б разомкнут. Напряжение на выходе усилителя 3 равно нулю. При поступлении управляняцего сигнала с блока 10 запуска формирователь 11 изменяет свое состояние, при этом ключи 5,7 размыкаются.

а ключ б замыкается. Линейно нарастающее напряжение на выходе усилителя 3 сравнивается нуль-органом 9 с напряжением источника опорного напряжения 8 и при их равенстве формирователь 11 и ключи 5,6,7 возвращаются в свое первоначальное состояние, конденсатор 4 разряжается через замкнутые ключи 5,7, а на выходе формирователя 11 заканчивается формирование измерительного импульса.

В режиме измерения общая точка разомкнутых ключей 5,7 -через замкнутый ключ 6 подключается к общей шине Благодаря этому сопротивление изоляции разомкнутого ключа 5 подключается параллельно входу интегратора, а сопротивление изоляции ключа 7 параллельно выходу усилителя 3,и они не шунтируют конденсатор 4. Влияние сопротивления Rp разомкнутого ключа 5 на погрешность измерения 5 опредяется выражением

где К - коэффициент передачи усилителя;

С - величина емкости интегратор t - время интегрирования.

Полагая , С 10ф, R,

.

10 Ом, t

0,2 с, получим §i 0,002%.

Таким образом, устройство позволяет увеличить точность измерения за счет постоянства напряжения на измеряемом сопротивлении, снижения погрешностей интегрирующего усилителя и нуль-органа, уменьшения погрешностей, обусловленных сопротивлением изоляции ключей, а также увеличить быстродействие за счет уменьшения времени разряда конденсатора интегрирующего усилителя.

Формула изобретения . Устройство для измерения сопротивления, содержащее источник напряжения постоянного тока, интегрирующий усилитель, к выходу которого подключены последовательно соединенные нуль-орган и формиЕэователь измерительного импульса, ко второму входу которого подсоединен блок запуска, и два последовательно Соединенных и противофазно управляемых с выходов формирователя ключа/ причем выход второго ключа, один из полюсов источника напряжения и второй вход интегрирующего усилителя подсоединены к общей шине, от ли ч ающее с я тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, введены источник опорного напряжения и третий ключт причем источник опорного напряжения подсоединен ко второму входу нуль-органа, а третий ключ подсоединен между общей точкой

упомянутых ключей и измерительным входом интегрирукндего усилителя,его управляющий вход соединен с управляющим входом первого ключа, а второй полюс источника напряжения и измерительный вход интегрирующего усилителя соединены со входами устройства.

Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 448400, кл. G 01 R 27/02, 30.12.71.

2.Авторское свидетельство СССР 1 374553, кл. G 01 R 27/08, 20.03.73.