Устройство для измерения сопротивления постоянному току Советский патент 1981 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения сопро1ивления ггостоянному току, Известен преобразователь сопротив ления в напряжение г содержащий отрица тельный усилитель, охваченный отрицательной обратной связью через первый и второй образцовые резисторы, к выходу оперсщионнс.-о усилителя подключ ен третий образцовый резистор, ко второму выводу которого подключены измеряемый резистор, второй вьшод которого соединен с шиной, и четвертый образцовый резистор, второй вывод которого соединен с неинвертирукщим входрм операционного усилителя и пятым образцовым резистором причем ко второму вьшоду пятого образцового резистора подключен источник опорного напряжения, соединенный с общей ишной С11 Н«достаткгии1и данного преобразователя являются ограниченные точность и диапазон преобразования из-за нали .чия большого числа образцовых резисторов, между, которыми Яёобходимо со. блпдать определенные соотношения jVJfH обеспечения высокой линейности преобразования, кроме того источник опорного напряжения значительно нагружается при измерении малых величин сопротивления. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения сопротивления, применяемое в приборах повышенной точности и содержашее операционный усилитель, два образцовых и измеряемый резисторы, прецизионный генератор тока, аналого-цифровой преобразователь двухтактового интегрирования и источник опорного напряжения, включенный между обшей шиной и первым входом АЦП двухтактного интегрирования, второй вход которого соединен с иеинвертирующим входом операционного усилителя, с первкм выводомгЪбразцового резистора, второй вывод которого соединен с выходе операционного усилителя, и измеряемого резистора, второй вывод которого соединен с обей шиной, а между выходом и инвертаругацим входсж опер.ационного усилителя включен плавающий источник опорного напряжения, созданный втоуллл образцовьм резистором и прецизионшм генератором тока f 2|. Недостатке этого уртройства является ограниченная точность измереия сопротивления, определяемая порешностями образцовых резисторов, ачеством прецизионного генератора ока и источника опорного напряжеия .

Цель изобрегения - повышение точости измерения.

Поставленная цель достигается тем, то в устройство для измерения сопротивления постоянному току, содержащее операционный усилитель, образцовый езистор, аналого-цифровой преобразователь двухтактного интегрирования и источник опорного напряжения, первый выходной зажим которого соединен с бщей шиной, второй выходной зажим с первым входом аналого-цифрового преобразователя двухтактного интегрирования, второй вход которого соединен с клеммой для подключения измеряемого резистора, с неинвертирующим входом операционнЪго усилителя и с первым выходом образцового резистора, второй вывод которого соединен с выходом операционного усилителя, вторая клемма для подключения измеряемого резистора соединена с общей шиной, введены два запоминающих конденсатора, четыре ключа и блок управления, причем первый выходной зажим источника опорного напряжения соединен также через первые два ключа с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого также соединен через третий и четвертый ключи с вторым выходным зажимом источника опорного напряжения, первый запоминающий конденсатор включен параллельно входам второ го и третьего ключей, второй запоминакядий конденсатор включен между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, управляющие входы первого и четвертого ключей соединены с пер- вым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего ключей. На чертеже приведена схема устройства для измерения сопротивления постоянному току.

Устройство содержит операционный усилитель 1, между выходом и инвертирукадим входом которого подключен второй запоминающий конденсатор 2, ключи 3-6, источник 7 опорного напряжения , АЦП 8 двухтактного интегрирования, измеряемый резистор 9, об- . разцовый резистор 10, второй запоминающий конденсатор 11, блок 12 управления ,

Устройство работает 5 1еяукяцим образом.

Пары ключей 5,6 и 3, 4 переключаются в противофазе, при зги-п кании ключей 3; 4 и размыкании ключей 5,6 опорное напряжение источника 7 запоминается с конденсатором 11, затем ключи 3, 4 размыкаются, и опорное напряжение с конденсатора 11 передается конденсатору 2, на котором создается постоянное напряжение, равное через несколько тактов опорному и постоянно приложенное между выходом и инвертирующим входом операс ционного усилителя 1, т.е. конденсатор 2 выполняет роль плавающего источника опорного напряжения. Операционнь1й усилитель 1 выполняет функцию стабилизатора тока, величина кйто„ рого определяется образцовым резистором 10, поскольку на этом резисторе поддерживается напряжение, равное опорному. Через измеряемый резистор 9 течет постоянный ток, создающий - на нем падение напряжения, преобразуе 5 мое в АЦП двухтактного интегрирования в цифровой код.

Результат преобразования сопротивления в напряжения определяется выражением Q 0 . V Vo|i , (1)

где V-x - падение напряжения на измеряемом, резисторе 9; VQ - опорное напряжение источника 7; 25 R - сопротивление измеряемого

резистора 9; RQ - сопротивление образцового

резистора 10.

Результат измерения АЦП двухтактного интегрирования 8 определяется выражением

v.

(2)

NV

где N , N.( - количество счетных импульсов, пропорциональное соответственно прямому и обратному интегрированию,

С учетом выражения (1) v.

.ё

Ns

т.е. точность измерения сопротивления определяется точностью образцового резистора 10,

Технико-экономический эффект заключается в повь&иении точности измерения за счет уменьшения количества оставляющих результирующей погрешности измерения, причем введение запомйнаняцих конденсаторов и ключей упрощает схему получения плавающего

источника напряжения, В устройстве для управления ключами возможно использование любых противофазных сигналов, например, тактовых импульсов, блока управления в составе АЦП, т,е. возможно исключение отдельного блока управления. Кроме того, источник опорного напряжения в нем практическим не нагружен и может быть высокоомным, а введение новых элементов позволяет использовать

иеизолированный источник опорного напряжения, т,е, создать общую точку по цепям питания операционного усилителя, источника опорного напряжения, измеряемого резистора и общей

входной шины АЦП,

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления постоянному току, содержащее операционный усилитель, образцовый резистор, аналого-цифрового преобразователь .двухтактного интегрирования и источник опорного напряжения, первый выходной зажим которого соединен с общей шиной, второй выходной зажим с первым входом аналого-цифрового преобразователя двухтактного интегрирования, второй вход которого соединен с клеммой для подключения измеряемого резистора, с инвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом образцового резистора, второй вывод которого соединен с выходом операционного усилителя, вторая клемма для подктвочер ля измеряемого резистора соединена с общей шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, введены два запоминающих конденсатора, четыре ключа и блок управления, причем первый выхощной зажим источника опорного напряжения i соединен также через первые два ключа с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого также соединен через третий и четвертый

ключи с вторым выходньм зажимом источника опорного напряжения, первый запоминающий конденсатор включен параллельно входам второго и третьего ключей, второй запоминающий конденсатор включен между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, управляющие входы первого и четвертого ключей соединены с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гутсиков в, С. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л,, 1975, с.48, рис.226,

2.Описание прибора ДМ 501 фирмы Tektronix.

HKZIbM--