Компаратор сопротивлений Советский патент 1981 года по МПК G01R27/00 G01R17/06 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в частности для измере ния сопротивлений. Известен компаратор сопротивлени содержащий источник питания, усилитель постоянного тока, два компарируемых сопротивления и выходное уст ройство ГООднако этот компаратор характеризуется ограниченной точностью, так как выходное устройство кроме полезного сигнала содержит сигнал начального смещения, обусловленный смещени ем нулей усилителей, утечками, термо ЭДС и другими факторами. Известен также компаратор сопротивлений, содержащий источник импуль сов питания, усилитель постоянного тОка, компарируемые резисторы, масштабный усилитель с цепью обратной свйзи, ключ и корректирующий усилитель t2l. Недостатком известного компаратора сопротивлений является то, что хотя в нем и осуществляется коррекция сигнала начального смещения, однако из-за наличия внещних или внутренних периодических помех сигнал коррекции содержит составляющую периодической помехи, которая является источником погрешности компаратора, т.е. ограничивает его точность. Цель изобретения - повышение точности измерения. . Поставленная цель достигается тем, что в компаратор сопротивлений, содержащий источник импульсов питания, соединенный с первыми потенциальными и токовыми зажимами образцового и измеряемого резисторов,второй токовый. зажим измеряемого резистора соединен с выходом усилителя постоянного тока, первый вход которого подключен к первому потенциальному зажиму измеряемого резистораi второй вход подключен ко второму потенциальному зажиму образцового резистора, ко второму токовому зажиму которого подключен вход питания усилителя постояйного тока, масштабньй усилитель, первый вход которого подключен ко второму потенциальному зажиму измеряемого резистора, второй вход и вход питания которого объе;щнены и соединены через цепь обратной связи и первый ключ с его выхо дом, цепь обратной связи также подключена к первому потенциальному зажи му образцового резистора, первый конденсатор, один выход которого соединен с первым входом первого корректирующего усилителя и с первым ключом, второй вывод - со вторым -входом и входом питания первого корректирующего усилителя и со вторым входом масштабного усилителя, введены суммирзпощий элемент, вторые ключ, конденсатор и корректирующий усилитель, выход которого соединен с первым входом сум мирующего элемента, второй вход которого соединен с выходом первого .кор- ректирукнцего усилителя, а выход - с цепью обратной связи масштабного усилителя, первый вывод второго конденса тора соединен с первым входом- второго корректир щего усилителя и через вто рой ключ с выходом масштабного усилителя, второй вывод второго конденсатора соединен со вторым входом и входом питания второго корректирзпощего усилителя и со вторым входом первого корректирующего усилителя. Суммирующий элемент целесообразно выполнить в виде резистора с выводом от середины. На чертеже представлена блок-схем предлагаемого компаратора сопротивле ний. Компаратор содержит источник 1 им пульсов питания, измеряемый резистор (Ry), образцовый резистор 3 (Rf() усилитель 4 постоянного тока, масшта ный усилитель 5, цепь 6 обратной свя зи, первый ключ 7, первый кондейсатор 8, первый корректирующий усилитель 9, суммир5 ощий элемент 10, второй ключ 11, второй конденсатор 12, второй корректирующий усилитель 13, зажимы 14 и 15. Источник 1 импульсов питания подключен к соответствующим токовым -и по тенциальиым зажимам измеряемого и образцового резисторов 2 и 3, при этом измеряемый резистор 2 включен в цепь обратной связи усилителя 4 постоянного тока, а второй вход и вход питания усилителя 4 постоянного тока соединены между собой через выводы образцового резистора 3. Элементы 1-4 образуют активный мост, выходной сигнал которого усиливается масштабным усилителем 5. К выходу масштабного усилителя 5 через ключ 7 подключены первый конденсатор 8 и первый вход первого корректирующего усилителя 9 или подключена цепь 6 обратной связи, а через ключ 11 второй конденсатор 12 и первый вход второго корректирующего усилителя 13. Выходы корректирующих усилителей 9 и 13 соединены со входами суммирующего элемента 10, выход которого подключен к цепи 6 обратной связи. Работа схемы компаратора сопротивления осз цествляется в два цикла, В первом цикле коррекции ключи 7 и 11 находятся в положениях, изображенных на чертеже, при этом на зажимах 14 и 15 имеется сигнал помехи и г UcM-HUsin2Tf t, (1) где IL. - напряжение начального смещения, обусловленное смещением нулей усилителей и источни, ками термо-ЭДС в схеме; f - частота периодической помехи;и - амплитудное значение напряжения периодической помехи. Напряжение на выходе масштабного усилителя 5 определяется выражением (для упрощения принято, что коэффициенты передач корректирующих усилителей 9 и 13 равны единице, а напряжение на среднем выводе суммирующего элемента 10 - полусумме напряжения на его крайних выводах) 91. , (W ) (2) где fJv; - коэффициент передачи, цепи 6 обратной связи в режиме коррекции. Переход схемы ко второму циклу (измерению) осуществляется следующим образом. В некоторый момент времени i-, размыкается ключ 11 и на втором конденсаторе 12 запоминается напряжение U,U(lt Usin2Jrf ti) (3) В момент времени -fca. переключается ключ 7 и на первом конденсаторе 8 запоминается напряжение (U -bUsm2i-f,t) (4) S 4-ta p,fc При выполнении условия t

на среднем выводе суммирующего элемента 10 формируется напряжение, не содержащее составляющей периодической помехи

.

-CM s-inaoTf lS- V

. гН Usin: ar iJ U -USin2JT,t -. U..-n2jrf t,:.. Между узлами цепи 6 обратной связ формируется напряжение . Upa исгл (6) В момент времени t на выходе источника 1 импульсов питания появляет импульс с амплитудой Е, -в результате чего с помощью усилителя 4 постоянно го тока формируется измеряемая функци т.е. полезньш сигнал UH |- (RX - N) (7) . я где RN - сопротивление образцового резистора 3; R - сопротивление измеряемого р зистора 2. Таким образом, в режиме измерения на зажимах 14 и 15 имеется сумма сигнал помехи СО и полезного сигнала (), W Uc,+ Usin2J f,t.S;(R, - R). (8) Поскольку в режиме коррекции между узлами цепи 6 обратной связи сформир вано напряжение (б), то напряжение н выходе масщтабного усилителя 5 равно .M.5 V«- i -F;:4eM-. ))vusinajrfQt -j5-где fby - коэффициент передачи цепи 6 обратной связи в режиме измерения. Если в качестве измерителя выходного напряжения масщтабного усилителя 5 используется интегрирующий преобразователь (не показан), подавляющий периодическую помеху, то результат измерения содержит только полезный сигнал Е ,„ „ (.R) где k .- коэффициент преобразования ин тегрирукицего преобразователя. Использование новых элементов (суммирующего элемента, вторых Ключа конденсатора и корректирующего усили8346016

теля в предлагаемом компараторе сопротивлений выгодно отличает его от известного, так как результат коррекции не содержит составляющей периодической помехи, которая явля.ется источником погрешности. Формула изобретения 1. Компаратор сопротивлений, содержащий- источник импульсов питания, соединенньм с первыми потенциальными и токовыми зажимами образцового и измеряемого резисторов, второй токовый зажим измеряемого резистора соединен с выходом усилителя постоянного тока, первый вход которого подключен к первому потенциальному зажиму измеряемого резистора, второй вход подключен ко второму потенциальному зажиму образцового резистора, ко второму токовому зажиму которого подключен вход питания усилителя постоянного тока, масштабный усилитель, первый вход которого подключен ко второму потенциальному зажиму измеряемого резистора, второй вход и вход питания которого объединены и соединены через цепь обратной связи и первый ключ с efo выходом, цепь обратной связи также подключена к первому потенциальному зажиму образцового резистора, первый конденсатор, один выход которого соединен с первым входом первого корректирующего усилителя и с первым ключом, второй вывод - со вторым входом и -входом питания первого корректируК1Щего усилителя и со вторым входом масщтабного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, введены суммирующий элемент, вторые ключ, конденсатор и корректирующий усилитель, выход которого соединен с первым входом суммирующего элемента, второй вход которого соединен с выходом первого корректирующего усилителя, а выход с цепью обратной связи масштабного усилителя, первый вывод второго конденсатора соединен с первым входом второго корректирукнцего усилителя и через второй ключ с выходом масштабного усипителя, второй вывод второго конденсатора соединен со вторым входом и входом питания второго корректирующего усилителя и со вторым входом первого корректирующего усилителя.

2. Компаратор по п. 1, о т л и чающийся тем, что суммирующий элемеит выполнен в виде резистора с вьгаодом от середины.

Источ,ники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 371530, кл. Q 01R 27/00, 1970.

2.Техническое описание и инструкция по -эксплуатации компаратора сопротивлений ид 68200 Невинномысского завода электроизмерительных приборов. Рис. 1, 5 (прототип).

) О