Устройство для измерения сопротивления Советский патент 1982 года по МПК G01R27/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к цифровым приборам для измерения сопротивления на постоянном токе. Известно устройство, содержащее источник постоянного напряжения, делитель напряжения, разрядный и образцовый резисторы, разрядный и зарядный ключи, переключатель, дифференциальный усилитель, интегратор тока, нуль-орган, триггер и блок управления. Это устройство позволяет устранить влияние на рес льтат измерения нестабильности напряжения источника постоя ного напряжения tl . Однако существенным недостатком известного устройства является влияние на результат измерения аддитивной составляквдей погрешности аналого-цифрово го преобразователя за счет входных дрейфов усилителя и интегратора, что значительно сгшжает точность измерения особенно низкоомш к сопротивлений. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является цифровой омметр, содержащий последовательно соединенные токозадающий, измеряемый и образцовый резисторы, общие выводы которых подключены к общей щине, второй вывод образцового и один вывод токозадающего резисторов подключены соответственно к выходам источника напряжения, о&ше выводы токозадаюцего и измеряемого резисторов и второй вывод образцового резис1ора подключены к соответствукадим входам переключателя, к выходу которого последовательно подключены интегратор, нуль-орган, селектор, к второму входу селектора подключен генератор тактовых импульсов, блок управления, выход которого соединен с упрашгакзпщм входом Переключателя, первый вход - с выходом нупь-органа, второй вход - с вторым входом генератора тактовых импульсов, второй вход нуль-органа под11лючен к общей щине, цифровой отсчетный блок 2}.

Недостатком известного техничесшэго решения является узкий диапазон измерения, особенно низкоомных резисторов, чгго определяется соизмеримостью значений сопротивлений образцового и измеряемого резисторов.

Цель изобретения - повьпиение точности измерения при расширении диапазона измерения,,

Поставленная цепь достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления, содержащее последовательно соединенные источник тока и образцовый резистор, второй вывод которого соединен с корпусом, а первый вьшод - с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с первой входной клеммой для подключения измеряемого резистора, первый выход - с входом интегратора, выход которого соединен через нуль-орган с входом селектора.к второму ВХОДУ которого подключен выход генератора тактовых импульсов, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, цифровой отсчетный блок, второй вход нуль-органа, соединен с корпусом, введены второй образцовый резистор, реверсивный счетчик, усилитель, причем первый вывод образцового резистора соединен с корпусом и с третьим входом переключателя, второй Вывод соединен с второй входной клеммой для подключения измеряемого резистора и с 4eTBepTbnvi входом переключателя, второй и третий выходы которого соединены с входа1 «1 усилителя, выход которого соединен с вторым входом ин тегратора, выходы селектора соединены .соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, вы ходь которого соединены соответственно с информационными входами цифрового отсчетного блока н с сигнальным входом блока управления, второй и третий выход которого соединены соответственно с управпякнцими входами селектора и цифрового отсчетного блока,

На фиг. 1 приведена блок-схема уст ройства для измерения сопротивления; на фиг. 2 - диаграммы напряжения.

Устройство для измерения сопротивле ния содержит последовательно соединенные иалерительный резистор 1, источник 2 тока, первый образцовый резистор 3 и второй образцовый резистор 4, переключатель 5, связанный своими четырьма входами соответственно: первым - с общими выводами измерительного резистора 1 и источника 2 тока, вторым - с общими Выводами измерительного рюзис- тора 1 и второго образцового резистора 4, третьим - с корпусом и четвертым- с общими выводами источника 2 тока и первого образцового резистора 3, первы два выхода переключателя 5 связаны с входом усилителя 6, а третий выход соединен с одним из ЕКОДОВ интегратора 7, к другому входу которого подключен выход усилителя 6, выход интегратора 7 соединен с входом нуль-органа 8, выход которого подключен к одному из входов селектора 9, соответствующие выходы которого связаны с вычитакяцим и суммирукшщм входами реверсивного счетчика 10, а выходы последнего соединены соотвеаственно с сигнальным входом блока 11 управления и информационными входами цифрового отсчетного блока 13. К другому входу селектора 9 подключен выход генератора 12 тактовых импульсо причем выходы блока 11 управления соединены с управляющими входами переключателя 5, селектора 9 и цифрового отсчетного блока 13.

Устройство. работает следующим образом.

При включении устройства сигналы с блока 11 управления переводят переключатель 5 в положение, соответствующее подключе1шю второго образцового регистра 4 к входу усилителя 6, а вход селектора 9 отключают от выхода генератора 12 тактовых импульсов. . При этом на вход интегратора 7 с выхода усилителя 6 поступает напряжение равное

,,СзК„±идр),(-1)

где Кч, - коэффициент усиления усилителя 6;

D - ток источника тока 2; RJJ- сопротивление второго образцового резистора 4; Одр- значение входного дрейфа усилителя 6,

Причем значение сопротивления RO выбирается таким, чтобы падение напряжения на нем при заданном значении тока 3 всегда было больше возможного значения напряжения дрейфа, т.е. ЭВ 5 идр|илк (DRo )0.

Напряжение U-j интегрируется интегратором 7 в течение интервала Т, длительность которого выбирается равной периоду напряжения помехи (сети питания устройства) и задается блоком 11 управления. В конце интервала Т на выходе инrerpjaropa 7 возникает напряжение ,}Oidt K 4K pRo U p)T, (1) rfleKj,-2. - коэффициент преобразования интегратора 7. После окончания интервала Т сигналы блока 11 управления переводят nepesaiioчатель 5 в положение, соответствующее подключению ко входу интегратора 7 первого офазцового peaicTopa 3, а выход селектора 9 подключают к вычитающему входу, реверсивного счетчика 1О для прохождения импульсов от.г енератоpa 12 тактовых импульсов, В этот момент к входу интегратора 7 прикладывается напряжение U . снимаемое с первого образцового резистора 3, противоположной полярности к напряжению Uj ,(3) где 3 - ток источника тока; Я - сопротивление первого образцово го резистора 3. Причем значение сстротивления R выбирается значительно больше сопротивления RQ , т.е. и и. Напряжение U2.интегрируется интегратором 7 в течение интервала времени tj до момента тока интегратора не тится в исходное состояние, т.е. пока не выполнится равенство t U-u--к„Ьяа --Ки:з11-ь (4 ° . Таким образом, интервал времени нетрудно определить приравнивания (2) и (4) откуда К, t V.) Момент окончания интервала l-f фиксируется нуль-органом 8, выходной сигнал которого закрьшает селектор 9 и прохождение импульсов от генератора 12 тактовых импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика 10 импульсов. В реверсивном счетчике 10 зафиксируется код числа (фиг. 2) . ,,-( где - частота следования импульсов от генератора 12 тактовых импульсов. Затем сигналы блока 11 управления переводят переключатель 5 в.положение, соответствующее подключению к входу усилителя 6 последовательно соединенные измерительный резистор 1 и второй образцовый резистор 4. При этом с выхода усилителя 6 на вход интегратора 7 поступает напряжение ,)идр. (; где RX значенне сопротивления иамеряefMoro {Резистора 1; RO - значение сопротивления вторсяго офазцового резистора 4. Напряжение U интегрируется wwterратором 7 в течение интервала Т, длительность которого выбирается равной периоду и задается блоком. 11 управления. В конце интервала Т на выходе интегратора 7 возникает напряжение: 3-KvilM HK,t CRx+Ro) (в) о коэффициент преобразования интегратора 7. После окончания интервала Т сигналы блока 11 управления переводят переключатель 5 в положение, соответствующее подключению к входу интегратора 7 первого образцового резистора 3, а выход селектора 9 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика Ю для прохождения импульсов от генератора 12 тактовых импульсов. В этот момент к входу интегратора 7 прикладывается напряжение 04 снимаемое с первого образцового резистора 3, противоположной полярности к напряжению.3R,49) Напряжение 1)4 интегрируется интегратором 7 в течение интервала времени fea. до момента, пока тггегратор 7 не возвратится в исходное состояние, т.е. пока не вьшолнится равенство ,jDRat--Kv,:)Rt2, ог в момент, когда на суммирующий вход реверсивного счетчика 10 поступит количество импульсов.- KJ , равное количеству импульсов, поступивших на вычитающий вход, реверсивный счетчик 10 переходит в нулевое состояние. В мсшент перехода реверсивного счетчика через ноль, что фиксируется блоком 11 управления, последний своим сигналом дает разрешение на считывание результата цифровым отсчетным блоком 13. Момент окончания интервала -Ь фиксируется нуль органом 8, который своим сигналом закрывает селектор 9, и поступление импульсов на суммирующий вход реверСИВНОГЧ5 счетчика Ю прекращается. 7 .9 Приравнивая (8 ) и (10) нетрудно (отределить интервал времени J- )UApJT 2.-:)а (от момента перекода через ноль реверсивного счетчика 10 до момента оконча ния интервала -tg). В момент окончания интервала време ни 4.«г на суммирующий вход реверсивног счетчика 1О поступит количество импульсов f Q-t а и в нем зафиксируется код числа (фиг. 2) VNa-N,,T.e.N,.-- R --KRx, - коэффиишент преобразовагде К ния аналого-цифрового преобразования. Результат измерения индицируется цифровым отсчетным блоком 13. После чего блок 11 управления своими сигналами переводит устройство в исходное состояние и цикл измерения повторяется. Как видно из (12), результат измерения не зависит от значений RO 3 U и др., достаточно обеспечить только их стабильность на время одного цикла измерения, что практически всегда выполняется. Таким образом, за счет введения второго образцового резистора 4 и . реверсивного счетчика 10, а также алгоритма работы в изобретении по сравне нию с известным устройством значитель повьппена точность измерения и расширен нижний предел диапазона измерения, пос кольку устранено влияние входного дрейфа усилителя, что особенно важно при малых значениях сопротивлений. Нижний предел измерения практически ограничивается погрешностью дискретности. Формула изобретения Устройство для измерения сопротивления, содержащее последовательно соеSдиненные источник то1ш и образцовый резистор, второй вывод которого соединен с корпусом, а первый вывод - с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с первой входной клеммой для подключения измеряемого резистора, первый выход - с входом интегратора, выход которого соединен через нуль-орган с входом селектора, к второму входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов, блок управления, вьпсод которого соединен с управля1сщим входом переключателя, цифровой отсчетный блок, второй вход нульоргана соединен с корпусом, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности измерения при расширении диапазона измерения, введены второй образцовый резистор, реверсивный счетчик, усилитель, причем первый вывод образцового резистора соединен с корпусом и с третьим входом переключателя, второй вывод соединен с второй входной клеммой для подключения измеряемого резистора и с четвертым входом переключателя, второй и третий выходы которого соединены с входами усилителя, вы-ход которого соединен с вторым входом интегратора, выходы селектора соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены соответственно с информационными входами цифрового отсчетного блока и с сигнальным входом блока управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно с улравлякгцими входами селектора и цифрового отсчетного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 601632, кя. QOI R 27/ОО, 1976. 2.Патен США № 3875503,. НКИ 324-62, 1975.

Фиг.1