Цифровой измеритель сопротивления Советский патент 1982 года по МПК G01R27/02 

(5) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем для сбора и передачи информации с резистивных датчиков.

Известны измерительные системы сбора и передачи данных с датчиков сопротивления, содержащие блок питания, преобразователи сопротивления в напряжение, нормирующие преобразователи, преобразователи напряжения в код, в которых для устранения влияния помехи, наводимой от сети переменного тока, длительность основного интервала изменения выбирается равной или кратной периоду помехи 11 .

Однако наличие низкочастотных и постоянных помех (напряжение смещения усилителей, контактная и термоЭДС в линии связи и коммутаторах)

существенно влияет на точность измерения.

Наиболее близким к прелагаемому является цифровой измеритель сопротивления, содержащий блок питания, подключенный к одному из входов переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен со входом преобразователя сопротивления в напряжение, выход

10 которого через нормирующее устройство соединен со входом инвертирующего устройства, трехпозиционный ключ,

выходы которого подключены соответх

ственно ко входу и выходу инвертиру15ющего устройства и к выходу переключателя, а вход соединен со входом интегратора, блок управления, вход которого соединен с выходом интегратора,,а выходы - с управляющи20ми входами ключей„

В устройстве полная компенсация напряжения смещения усилителей по3стоянного тока и паразитных ЭДС достигается за счет того, что основной такт работы разбит на два рав ных интервала. В течение первого из них блок питания отключается и на вход интегратора подается проинвертированное суммарное значение напряжения .смещения усилителей постоянного тока и паразитных ЭДС. В течение второго интервала подключается блок питания и на вход интегратора подается сигнал, пропорциональный Измеряемому резистору, совместно с помехой, но уже без инверсии 2 Недостатком известного устройства является низкая -помехоустойчивость пе отношению к наводкам от сети переменного тока 8лияние сетевой помехи с частотой Гц компенсируется не полностью. Увеличение уровня подавления такой помехи в определенной мере может быть достигну то за счет уменьшения времени интег рирования, но это ограничено влиянием переходных процессов, возникающих в измерительной цепи при переключени ях. Цель изобретения - повышение точ ности измерения за счет устранения влияния гармонической помехи. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель сопротивления, содержащий блок питания, подключенный к одному из входо переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с входом преобразователя сопротивления в напряжение, выход которого со динен с входом первого нормирующего блока, трехпозиционный ключ, оди из входов которого соединен с выходом переключателя, два других входа соединены соответственно с входом и выходом инвертирующего блока, а вых подключен к входу интегратора, выхо которого соединен с входом блока управле ния, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам переключателя и трехпозицион ного ключа, введены второй нормиРУ ющий блок и второй переключатель, причем вход второго нормирующего бл ка подключен к выходу преобразователя сопротивления в напряжение, а выход соединен с одним из входов вт рого переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого нормирующего блока, выход второго 2 ереключателя соединен с входом инертирующего блока, а его управляюий вход подключен к третьему выходу блока управления Блок питания выполнен в виде источника заданного тока, в качестве нормирующих блоков используются преобразователи напряжения в ток, а инвертирующий блок представлен в виде инвертора тока. На сьиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 графики зависимостей для М-, и М/з соответствующие Т0 1ПО1() С. Цифровой измеритель сопротивления содержит блок 1 питания, первый переключатель 2, измеряемый резистор 3, преобразователь k сопротивления в напряжение, первый и второй нормирующие блоки 5 и 6, второй переключатель 7, инвертирующий блок 8, трехпозиционный ключ 9) интегратор 10 и блок управления 11. Устройство работает следующим образом. Коэффициенты масштабирования нормирующих блоков 5 и 6 находятся в соотношении (1-i-) , где п и m - коэффициенты мас1чтабирования соответственно первого и второго нормирующих устройств, f 2cosujp,TQ; где ujp- частота помехи. Первый такт интегрирования разбит на четыре равных по длительности промежутка времени TO. В течении первого промежутка времени первый переключатель 2 подключается к общей шине и на вход интегратора 10 через инвертирующий блок 8 и первый нормирующий преобразователь А поступает проинвертированное значение помехи. В течение второго промежутка времени первый переключатель 2 подключается к выходу блока 1 питания, второй пере-, ключатель 7 - к второму нормирующему Ьлоку 6, а трехпозиционный ключ 9 подключается к выходу ключа 7. В этом случае измеряемый сигнал, снимаемый с выхода преобразователя сопротивления в напряжение, вместе с помехой через нормирующий блок 6 поступает на вход интегратора 10 без инверсии. В третьем промежутке времени переключатель 2 и трехпозиционный ключ 9 возвращаются в предыдущее состояние и тогда проинвертированное значение помехи поступает на вход интегратора 10 через 59 нррмирующий блок, в четвертом пром жутке времени первый переключатель 2 вновь подключается к блоку 1 питания, второй переключатель 7 к выходу первого нормирующего преобразователя k, а вход трехпозиционного ключа подключается к выходу вт рого переключателя 7. В этом случае измеряемый сигнал вместе с по мехой поступает на вход интегратора 10, минуя инвертирующий блок 8. Во втором такте измерения происходит спи-сывание накопленного на интеграторе 10 значения напряжениЯо Для этого его вход через трехпозиционный ключ 9 и входной переключатель 2 подключается к выходу блока питания Определяют величину входного си| нала на выходе интегратора 10 в кон це первого такта, обусловленную по мехой. В соответствии с указанным выше алгоритмом работы и с учетом масштабирующих коэффициентов нормирующих блоков 5 и 6 имеем 1 Г HuJ-t M)-, , . от () (°е. j4ujV4) / jU)Tob / -j ы.М1-е/ е 46/Соответственно модуль этой величины определяется как UUj.sin - l2cosu)Vf|. Из полученного выражения видно, что значение 1будет равно нулю, как и в прототипе для помехи посто янного характераио 0. Кроме того, появление для помехи дополнительно го множителя (ZcosujTo- ),.дает воз иожность обеспечить еще один ноль на какой-либо другой частоте. Для этого достаточно выбрать ПОСТОЯННУ равной 2со5и)пТр, г;де f ,у частота, на которой хотят получить дополнительный ноль. Для обеспечения подобного эффек та в прототипе необходимо было бы выбрать значение TO, равное период помехи, что ограничивает быстродей твие на уровне 25 изм/с. В предлааемом устройстве это ограничение тпадает. /1лительность интервала O выбирается из требуемого быстроействия и некоторых практических соображений, а затем просто подсчиывается значение определяющее коэффициент масштабирования П2 норирующего устройства 6. Уровень подавления помехи для предагаемого устройства М2 определяется по формуле Wa -20Чlт S V( o-2cosu) Предлагаемое устройство позволяет получить полное подавление как для помехи постоянного йида (напряжения смещения усилителей постоянного тока, контактных и термо-ЭДС), так и гармоническую помеху определенной частотЫо Причем необязательно, чтобы длительность интервала измерения находилась в строгом соответствии с периодом помехи. Получение нуля передачи на определенной частоте при заданном TQ, как было показано выше, достигается выбором соответствующего значения , Применение предлагаемого устройства очень выгодно при построении многоканальных ИИС, где большое число каналов требует от измерительного устройства высокого быстродействия. Исследование усилителей постоянного тока в таких ИИС обуславливает необходимость компенсации влияния постоянной,помехи, а наличие длинной линии связи требует подавления помехи наводимой от сети. Известно, что наличие в измерительном тракте ключей может вызвать появление дополнительной погрешности, связанной с влиянием их остаточных параметров. С целью устранения этой погрешности предлагается использование блока 1 питания в виде источника заданного тока, нормирующие устройства в виде преобразователей напряжения в ток, а инвертирующее устройство в виде инвертора Формула изобретения 1. Цифровой измеритель сопротивления, содержащий блок питания, подключенный к одному из входов переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с вжодом преобразователя сопротивления в

напряжение, выход которого соединен с входом первого нормирующего блока, трехпозиционный ключ, один из входов которого соединен с выходом переключателя, два других входа соединены соответственго с входом и выходом инвертирующего блока, а выход подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом блока управления, первый и второй выходы /которого подключены к управляющим входам переключателя и трехпозиционного ключа, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй нормирующий блок и второй переключатель, причем вход второго нормирующего блока подключен к выходу преобразователя сопротивления в напряжение а выход соединен с одним из входов второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого

нормирующего блока, выход второго переключателя соединен с входом инвертирующего блока, а его управляющий вход подключен к третьему выходу блока управления.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1,Т.Н.Алиев и др. Многоканальные измерительные системы для исследования прочности сложных объектов. Известия вузов. Приборостроения,

1980, № 1,

2.Авторское свидетельство СССР № k6k867, кло G 01 R 27/00,, 1975. 10 20 J/) 0 50 6S u-i.l 0 & 9Q т 7/