"Мост-мультиметр сопротивления Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения и воспроизведения электрического сопротивления положительного и отрицательного значений.

Известны универссшьные мосты Уитстона для измерения и воспроизведения положительного электросопротивления, содержащие четырехплечую мостовую измерительную цепь, в одно плечо которой включен объект измерения (внешняя цепь), в два других плеча - масштабные мультирезисторы, в четвертое плечо - магазин сопротивления (или проводимости), в одну диагональ этой мостовой цепи включен нуль-орган, в другую диагональ источник напряжения.

В указанных неавтоматических измерительных мостах роль устройства управления выполняет человек - оператор 1 .

При автоматизации этого устройства взамен оператора и в качестве блока управления может быть использован микропроцессор, один вход которого соединен с выходом нуль-органа, а выходы соответственно связаны с входами каналов управления

масштабных и магазинного плеча мостовой цепи

Однако при указанном минимуме связей - каналов управления между перечисленными блоками количество функциональных возможностей этого устройства огр аничено.

Цель изобретения - расширение функционгшьных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в мост-мультиметр сопротивления, содержащий мостовую измери- тельную цепь, в одно плечо которой включен объект измерения, в другое плечо - масштабный резис тор, в тре-. тье плечо - магазин проводимостей, в четвертое плечо - звездообразный масштабный мультирезистор, нуль-орган, включенный в индикаторную диагональ мостовой измерительной цепи, источник- напряжения, включенный в диагональ питания мостовой измерительной цепи, елок управления, один вход которого соединен с выходом нуль-органа, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами магазина проводимостей и звездо. образного масштабного мультирезистора, введен коммутатор, а пятое плечо мостовой измерительной цепи образовань лучом-резистором звездообраз него масштабного мультирезистора, включенным между зажимом объекта измерения и средним выводом звездообразного масштабного мультирезистора, при этом коммутатор включен параллельно пятому плечу, управляе кий вход коммутатора соединен с третьим выходом блока управления, четвертый вход которого соединен с управляемым входом источника напряжения.

На чертеже и-зображена электрическая схема предлагаемого моста-мультиметра сопротивления.

На этой схеме штрихпунктирными линиями показаны каналы управления, между элементами мультиметра сопротивления.

Мост-мультиметр сопротивления содержит источник 1 с регулируемым при помощи канала 2 управления напряжением Б и нуль-орган 3 с выходным каналом 4 управления (один из входов блока 9 управления). Источни 1 и нуль-орган 3 включены в разные диагонали мостовой цепи. Объект 5 измерения с неизвестным сопротивленем RJJ (или внешняя цепь с напряжением у) подключаются через входные зажимы в одно плечо измерительной цепи мультиметра сопротивления. Первый масштабный резистор б с провдимостью G образует второе плечо измерительной цепи моста-мультиметра сопротивления.

Звездообразный масштабный мультирезистор 7cm лучами-резисторами с сопротивлениями

„(Р) „() R(W)

Со)

.R к , к , . . . , к

(р).

,(Р)

-1где R- А Р, , . . . ,т - целые числа, А - основание принятой системы счисления, образует еще два противоположных указанному масштабному плечу, остальных масштабных плеча мультиметра, одно из которых с сопротивлением входит в состав измерительной цепи при всех возможных применениях мультиметра, другое - с сопротивлением

«1Р-) )(2)

Противоположное объекту измерения (внешний цепи) отсчетное плечо измерительной цепи мультиметра выполнено в виде магазина 8 проводимости с показаниями

(3)

и

2.

показание кажде X, дого из всех разрядов шкалы магазина, проводимость одной ступени старшего разряда магазина. J

Блок 9 управления содержит вход 10 для выбора режима работы +RJ , вход 11 для выбора режима работы -R вход 12 для выбора режима работы +К вход 13 - для установа мантиссы х ,х 2, ;. . ,Ху, значений сопротивления RX, Rо при RP, вход 14 для установа порядка (Р) масштабного множителя шкалы мультиметра, вход 4 для ввода в блок 9 управления информации от нуль-органа 3.

Блок 9 управления содержит также канал 2 управления источником 1 в режимах -RO и +RM . канал 15 управления масштабным мультирезистором 7 при помощи прямого кода мантиссы

j ,( )

ИЛИ дополнягацего блока мантиссы

х ,.; + (5)

канал 16 управления порядком (Р) масштабных плеч мультиметра, влияющих на масштаб шкалы мультиметра, канал 17 управления контактом-, исключаквдим из измерительной цепи мультиметра третье масштабное плечо с сопротивлением

Пятое плечо шунтируется контактами коммутатора 18.

Мультиметр рес1лизует следующие три программы:

+ Rj - измерение положительных сопротивлений,

-RP - воспроизведение отрицательных сопротивлений,

-(-RSI - воспроизведение положительных сопротивлений.

Для реализации программы +RX к соответствующим входным зажимам подключают объект измерения 5 с измеряемым сопротивлением RX, при воздействии на вход 10 блока 9 управления, он включает коммутатор 18, исключает из измерительной цепи Iyльтимeтра пятое плечо с сопротивлением путем его шунтирования, т.е. реализации условия

.

R(P О

(6)

Кроме того, канал 2 управления отключен от источника 1.

Мультиметр сопротивления в результате реализации программы ., превращается в четырехплечий мост, в момент равновесия которого изкйряемое сопротивление

(Р).

1

G

+R

,

м

)

fP).

R +х

Vl

Новые функциональные возможности мультиметра реализуются при включении любой из остальных двух программ -RQ или +RV, .

Если на вход 11 подать программу -RO, то коммутатор 18 остается замкнутым, но организован канал управления «нУль-ооган 3 - блок 9 управления - источник 1 питания в результате восстановления управления в канале 2. Прсле подключения зажимов мультиметра к внешней цепи с напряжением и (при 0) нуль-орган 3 та управляет источником 1, чтобы сигнал в индикаторной диагонали моста ли О .(8) При этом падение напряжения на плече - масштабном резисторе б в с лу (8) равно входному напряжению мультиметра, т.е. J : G и откуда общий для этого плеча и пле ча-магазина проводимостей ток J GUПри условии (8) падение напряже ния на магазине проводимостей 4 J: (х ,Х2X и G) GU:(х,Х2,...,хи-G) (11) U: (х.х, . . . ,хи) равно падению напряжения на плече сопротивлением RfP, а именно I р (.Р -il.fv V v (17 IK - U.f.,X., ..., I откуда ток мультиметра со стороны соответствующего зажима I -U: х ,х,, .. ..) Далее, в соответствии с законом Ома, входное сопротивление мультиметра со стороны входных зажимов - ,х., . . . ,х„ R(pf , X.. R (Р) Для реализации 4yльтимeтpa сопр тивления как имитатора отрицательного сопротивления со шкалой (14) достаточно в качестве источника 1 использовать операционный источник питания. Если на вход 12 подать программ + Ky устройство 9 управления по каналу 17 дает команду на размыкание контактов коммутатора 18, в резуль тате чего по отношение к входным з жимам мультиметр выступает как агрегат меры А- RP 0 и имита тор отрицательного сопротивления -77 Г - R fP -1 1 образованный последовательным соед нением указанных меры и имитатора, поэтому имеющий итоговое сопротивлениеR A-RW- х- ,х,,, .. .,XH-RP (А - х.х,,XH) (1 +х .х, . . . ,Xj,- Блок 9 управления при реализаци программы +R преобразует прямой код х,х2,...,ху, на входе 13 в дополняющи код х-1 ,xi, . . . ,xv, на выход 15, чтобы результат (16) получился в прямом коде (см.формулу 15). Во всех трех описанных применениях шкалы мультиметра сопротивления отличаются только по знаку, что позволяет калибровать мультиметр известными способами как. мост и затем использовать его без дополнительных подстроек как магазин-имитатор отрицательного и положительного сопротивления со шкалами (14) и (15). Помимо уменьшения затра на метро логическое обслуживание на увеличении эффективности предлагаемого мультиметра сопротивления скажется то, что на компонентах и модулях моста-измерителя сопротивления без существенных схемных и конструктивных усложнений получают такие потребительские свойства мультиметра, как возможность применения в качестве широкодиапазонной и многоразрядной меры отрицательного сопротивления (14), так и идентичной по информационной способности меры положительного сопротивления (15). Формула изобретения Пост-мультиметр сопротивления, содержащий мостовую измерительную цепь, в одно плечо которой включен объект измерений, в другое плечо масштабный резистор, в третье плечо - магазин проводимостей, в четвертое плечо - звездообразный масштабный мультирезистор, нуль-орган, включенный в индикаторную диагональ мостовой измерительной цепи, источник напряжения, включенный в диагональ питания МОСТОВОЙ измерительной цепи, блок управления, один вход которого соединен-с выходом нульоргана, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами магазина проводимостей и звездообразного масштабного мультирезистора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен коммутатор, а пятое плечо мостовой измерительной цепи образовано лучом-резистором звездообразного масштабного мультирезистора, включенным между зажимом объекта измерения и средним выводом звездообразного масштабного мультирезистора, при этом коммутатор включен параллельно пятому плечу, управляемый вход коммутатора соединен с третьим выходом блока управления, четвертый вход которого соединен с управляемым входом источника напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шкурин Г.П. Справочник по электроизмерительным и радиоизмерительным приборам. М., Военное издательство МО СССР, 1960, с. 44

18

1