Устройство для измерения сопро-ТиВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01R27/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ,,..,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивлений, в частности для измерения сопротивлений датчиков, например термометров сопротивления. По основному авт.св. № 781709 известно устройство для измерения сопро тивления, содержащее эталонное сопротивление, параллельно соединенные с ним конденсаторы, источник напряжения подключенный к конденсаторам через ключевые элементы, и. коммутатор, формирователь импульсов, преобразователь длительности импульса в код, счетчик импульсов и индикатор, причем оба конденсатора подключены через ключевые элементы параллельно входам формирователя импульсов, выход которого подключей ко входу индикатора через последовательно соединенные преобразователь . длительности импульса в код и счетчик импульсов. Формирователь импульсов содержит два нуль-органа, инвертор и первьш элемент совпадения, а преобразователь длительности импульса в код - генератор импульсов и второй элемент совпадения, причем выходы нуль-органов подключены ко входам первого элемента совпадения непосредственно и через инвертор, вторые входы нуль-органов соединены между собой, а к одному из входов второго элемента совпадения подключен генератор импульсов Q. Однако при использовании, например, в качестве измеряемого сопротивления металлического термометра сопротивления устройство позволяет измерять лишь положительные-температуры, так как оно работоспособно при условии, когда измеряемое сопротивление больше или равно эталонному сопротивлению. При отрицательных температурах сопротивление, термометра становится меньше значения эталонного сопротивления и на выходе формирователя импульсов устанавли38вается нулевой сигнал при любьк значениях сопротивления термометра в области отрицательных температур. Таким образом, известное устройство не позволяет измерять значения сопротивления термометра при минусовых температурах. Цель изобретения - расширение дина мического диапазона измерений. Доставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения сопротивления, содержащем эталонное сопротивление, параллельно соединенные . с ним конденсаторы, источник напряжения, подключенный к конденсаторам через ключевые элементы, и коммутатор формирователь импульсов, преобразователь длительности импульса в код, счетчик импульсов и индикатор, причем оба конденсатора подключены через ключевые элементы параллельно входам формирователя импульсов, выход которого подключен ко входу индикатора через последовательно соединенные преобразователь длительности импульса в код и счетчик импульсов, формирователь импульсов содержит два нуль-органа, два инвертора, три элемента 2И-НЕ, регистратор полярности, причем первые входы нуль-органов соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя импульсов, вторые входы нуль-органов объединены и подключены к корпусу, выход первого нуль органа соединен с первыми входами регистра ора полярности, первого элемента 2И-НЕ и через первый инвертор с первым входом второго элемента 2И-Н второй вход которого соединен с выходом второго нуль-органа и через второ инвертор со вторыми входами регистратора полярности, первого элемента 2Ивыход которого соединен с первым входом третьего элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента 2И-НЕ, а выход - с выхо дом формирователя импульсов. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерени сопротивления; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его рабрту. Устройство содержит измеряемое сопротивление, например термометр 1 сопротивления, эталонное сопротйвлейие кондейсаторы 3 и 4, ключевые элементы 5-10, источник II напряжения, коммутатор 12, формирователь 13 импульсов, состоящий из нуль-органов 14 и 2 . 4 15, инверторов 16 и 17, элементов 2И-НЕ 18-20, регистратора 21 полярности, например, состоящего из триггера 22 и индикатора 23 знака, преобразователь 24 длительности импульса в код, выполненный, например, в виде стабильного генератора 25 импульсов и элемента 26 совпадения, счетчик 27 импульсов, индикатор 28. Работа устройства сводится к двум полуциклам: подготовительному и измерительному (фиг. 2, интервалы t-, и соответственно). В подготовительный полуцикл коммутатор 12 замыкает ключевые элементы 6, 7, 9 и 10 (фиг. 2а, интервал tj7 t2 ) и размыкает ключевые элементы 5 и 8 (фиг. 26, интервал ). При рассмотрении работы устройства принято, что наличие положительного напряжения на ключевом элементе устанавливает его в положение замкнуто, отсутствие напряжения - в положение разомкнуто. Конденсаторы 3 и 4 через замкнутые ключевые элементы 6 и 7 за-ряжаются до напряжения источника 11 (фиг. 2 в, г, интервал ветственно). На выходе нуль-органов 14 и 15 устанавливается нулевой потенциал, так как ключевые элеменг ты 9 и 10 замкнуты (фиг. 2 д, е, интервал t- t соответственно), на выходах инверторов 16 и 17 устанавли1ИГ. 2 ж.з. вается логическая единица интервал t t-j. соответственно), на выходе элементов 2И-НЕ 18 и 19 устанавливается логическая единица (фиг. 2 и, к, интервал t,2 соответственно) , а на выходе элемента 2И-НЕ 20 устанавливается логический нуль (см. фиг. 2 л, интервал t t)Триггер 22 регистратора 21 полярности может быть выполнен в виде D-триггера, работа которого сводится к следующему. При наличии перепада нуль единица на его тактовом входе прямой выход триггера принимает значение информащюнного входа, а при .налиод1и перепада единица-нуль на тактовом входе прямой выход триггера сохраняет предыдущее значение. Поэтому на прямом выходе триггера 22 уста- . навливается логический нуль (фиг.2 м, интервал t р t ), а на инверсном выходе - логическая единица (фиг. 2 н, интервал to t2. ). В измерительный полуцикл работы устройства (фиг. 2, интервал t tg) ключевые элементы 5 и 8 замкнуты, а ключевые элементы 6, 7, 9 и 10 разомк нуты. Конденсаторы 3 и 4 начинают раз рял аться через сопротивления 1 и 2 2 в, интервал 2, 4. и фиг. 2 интервал t ). О. В рассматриваемом случае сопротивление измеряемого сопротивления 1 больше эталонного сопротивления 2, т в рассматриваемом случае температура положительная. В соответствии с длительностью разряда конденсаторов 3 Нуль-орган 14 формирует импульс . (фиг. 2 д), а нуль-орган 15 - импульс t 3 ( 2 г) в соответствии с длительностью разряда конденсатора 4. Эти импульсы инвертируются инверторами 16 и 17 (фиг.2 ж, 3, интервалы t. соответственно), на выходе элемента 2И-НЕ 18 сохраняется значение логической единицы, (фиг.2 интервал t. ) В момент времени t на выходе элемента 2И-НЕ 19 устанавливается логиче .кии нуль, значение которого сохраняется до момента времени ii (фиг. 2 к) Эта длительность является инвертированной разностью длительностей изм.еря емого и эталонного сопротивлений 1, 2 которая получается на элемента 2И-НЕ 20 (фиг. 2 л, интервал t. 4) В тот ,же момент времени t прямой вькод триггера 22 принимает значение логической единицы,, так как измеряемо сопротивление 1 больше эталонного 2. Это состояние, сохраняется в интервале tp t (фиг. 2). Работа элементов устройства в этом интервале аналогична описанной выше, т.е. на выходе элемента 2И-НЕ 20 формируется длительность, равная разности длительностей измеряемого и эталонного сопротивлений 1 и 2, которая преобразуется в последовательный код преобразователем 24 длительности импульса в код, обрабатывается счетчиком 27 и индицируется индикатором 28. На прямом триггера 22 сохраняется значение логической единицы. В соответствии с состоянием выходов триггера 22, индикатор 23 знака индицирует однозначный знак, например плюс. Индикатор знака 23 может быть выполнен, например .в виде простейшего логического дешифратора и двух светодиодов. В интервал времени t t (фиг. 2 д) расг смотрено состояние, когда- измеряемое сопротивление 1 становится меньше эта826 . . лонного сопротивления 2, и тогда на выходе элемента 2И-НЕ 19 сохраняется значение логической единицы (фиг.2 к, t ), а на выходе элемента 2И-НЕ 18 возникает инвертированная разность длительностей измеряемого и эталонного сопротивлений I и 2, которая также проходит на -выход элемента 2И-НЕ 20 (фиг. 2 л, интервал ), т.е. при любых вариациях измеряемых сопротивлений, как в сторону значений больших эталонного, так и в сторону меньших, на выходе формирователя 13 импульсов формируются импульсы длительностью, равной абсолютной величине разности длительностей измеряемого и эталонного сопротивлений 1 и2. В момент времени t состояние выходов триггера 22 меняется на противоположнре. На прямом выходе триггера 22 устанавливается, значение логического нуля (фиг. 2м, t),. а на инверсном состояние логической единицы (фиг.2 н) и индикатор 23 знака меняет свое со„„ „„ „ индицировать как знак минус. в момент времени ig (фиг. 2) сопротивление измеряемого сопротивления 1 опять становится больше эталонного, что приводит к соответствуюшим изменениям сигналов на элементах формирователя 13 импульсов. Работа остальных элементов устройства аналогична описанной Bbmie. Формула изобретения Устройство для измерения сопротивления по авт.св. № 781709, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений, формирователь .импульсов содержит два нуль-органа, два инвертора, три элемента 2И-НЕ, регистратор полярности, причем первые входы нульорганов соединены соответственно с первыми вторым входами формироватет ля импульсов, вторые входы нуль-органов объединены и подключены к корпусу, выход перзого нуль-органа соединен с первыми входами регистратора полярности, первого элемента 2И-НЕ и через первый инвертор с первьм входом второго элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго нуль-органа и через второй инвертор со вторыми входами регистратора поляр-.

ности, первого элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента 2И-НЕ, а выход - с выходом формирователя: импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Г 781709,по эаявке № 2566588/18-21, кл. G 01 R 27/02, 09.0-1,78 (прототип)..