Устройство для измерения сопротивления

Устройство для измерения сопротивления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск к

Соцнапистичесиик

Рес ублик (! 1j10049 t 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(5I)M. Кл. (22) Заявлено 20.07.81 (2l ) 3320240/18-21

Я 01 Й 27/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Геаудвретееккый кемктет ссср ае делам кзабретекий и еткрытий

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 15.03.83

Щ) УЛК621,317, .73 (088.8) ф т т

В. И. Скурихин и В. Т. Кондратов

К т 7 т ю с

1

Ордена Ленина институт кибернетикйМФ-. краии ой С(:Р

/ (72}. Авторы изобретения (7l) Заявитель.Р (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1.

Устройство относится к информационно-преобразовательной и измерительной технике и может быть использовано при измерении сопротивления материала заготовки в процессе синтеза алмазов, со5 противления контакта при точечной сварке, сопротивления нагревателей, контакт- ных и других ниэкоомных сопротивлений.

Известно устройство для измерения сопротивления, содержащее источник опор. то ного напряжения, преобразователь ток-на. пряжение, бпок сравнения, блок управления и отсчетно-регистрирующее устройство $1).

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерений и .. ограниченный диапазон измерения значений сопротивлений.

Недостатки обусловпены наличием ме-. тодической погрешности измерения сопро- 20 тивпения, так как оно реализует способ измерения, не исключающий апияннй под,водящих проводников на результат измерения, а также недостаточная точность

2 измерения обусловлена нестабильностью характеристик элементов схемы: транзис тора и диодов.

Ииапазон измеряемых соцротивпений ограничивается допустимым значением коллекторного тока транзистора.

Наиболее бпизким к изобретению является устройство дпя измерения сопротивления, содержащее источник опорного напряжения, сумматор, выход которого подключен к последовательно соединенным измеряемому и калиброванному резисторам, повторитель, соединенный входом с выходами калиброванного и измеряемого резисторов и с входом блока для обработ- ки, а выходом - с одним иэ входов сум1 матора, а также ключ, входы которого подсоединены к источнику опорного напряжения и к блоку обработки соответственно, а выходы — к суммирующему и вычитающему входам сумматора f2).

Недостатками данного устройства яв» ляются низкая точность измерения и огранйченный диапазон измерения значений

l2 4 ра 2 напряжения и трансформатора 3, преобразователь 4 ток-напряжение, пресс 5, исполнительный механизм 6 пресса, образцовый и исследуемый резисторы 7 и

8, первый и второй фильтры 9 и 10, фазовращатель.11, первый и второй формирователи 12 и 13 управляющих импульсов, первый и второй ключи 14 и 15, блок 16 управления, сумматор 17, аналого-цифровой преобразователь 18, микропроцессор 19, преобразователь 20 сопротивление-код, устройство 21 вводавывода, отсчетно-регистрирующее устройство 22, образующих блок вычисления.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сети поступает через регулятор 2 напряжения на первичную обмотку трансформатора 3. С помощью последнего оно трансформируется Ro заданного значения и поступает с первого выхода вторичной обмотки трансформатора

3 на вход первого фильтра 10 и через преобразователь 4 ток-напряжение на электрический вход пресса 5.

Второй выход трансформатора 3 подключен к земляной шине. Необходимое значение выходного напряжения источника 1 опорного напряжения устанавливается сигналом, поступающим с первого выхода блока 16 управления, на управляющий вход регулятора 2 напряжения.

Допустим, что на вход первого фильтра 10 и электрический вход пресса 5 поступает напряжение )1() = y „ n (w a "1 )

В первый такт измерения под пресс 5 устанавливают (вручную или автоматически) образцовый резистор 7 сопротивлением выполненный, например, в форме куба, из токопроводяшего материала.

С помощью исполнительного механизма 6 пресса управляемого сигналом с втое рого выхода блока .16 управления, устанавливают давление пресса 5, достаточное для обеспечения надежного контакта токопровддяших проводников между контактируемыми поверхностями матрицы пресса 5 и торцами образцового резистора 7.

В результате замыкания цепи, состоящей из последовательно соединенных сопротивлений Г1 токопроводяших проводников и сопротивления, f образцового резистора 7 (и суммарным сопротивлением

; Г - = Г + Ро ), в цепи потечет ток

3 10049 сопротивлений, обусловленные реализуемым способом измерещ я и являются следствием методической погрешности измерения, а именно: впиянием сопротивлений соединительных проводников,значения которых могут быть соизмеримы с исследуемым сопротивпением.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерения значений сопротивлений. е

Поставленная .цель достигается тем, что в устройство дпя измерения сопротивления, содержащее источник опорного напряжения, включающий последовательно соединенные регулятор напряжения и !5 трансформатор, преобразователь ток-напряжение, пресс, блок управления, первый выход кдторого соединен с управляющим входом регулятора напряжения, второй вход подключен к входу исполнительного 20 механизма пресса, выход которого соединен с входом пресса, содержащего контактные матрицы для подключения образцового и измеряемого резисторов, при этом электрический вход пресса соеди- 25 нен через преобразователь ток-напряжение с первым выходом трансформатора источника опорного напряжения, второй выход которого соединен с земляной шиной, введены преобразователь сопротив- 5р ление — код, аналого-цифровой преобразователь, первый и. второй. формирователи управпя ющих импульсов, фазовраша тель, два фильтра, первый и второй ключи, и блок вычисления, причем вход первого

35 ключа и первого формирователя импульсов через первый фильтр соединен с одним иэ выходов источника опорного напряжения, а второго ключа и второго формирователя импульсов - через последовательно соединенные второй фильтр и фазовращатель с потенциальным выходом преобразователя ток-напряжение, управляющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к выходам второго и первого формирователей управляющих

I импульсов, выходы ключей соединены с входами сумматора, выход которого че.— рез аналогаь-цифровой преобразователь соединен с одними входами вычислитель50 ного блока, другие входы которого соединены с выходами преобразователя сопротивление-код, входы которого соединены с поперечными контактами для,подключения образцового резистора.

На чертеже приведена функциональная

SS электрическая схема устройства.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, состоящий из регулято „(t) = 3 „sl n (2 ) (- ) обусловленный напряжением (1 ).

5 1004

С помощью преобразователя 4 ток-напряжение ток цепи преобразуется в пропорциональное напряжение, которое посту пает на фильтр 9. С помощью фильтра 9 отфильтровываются паразитные продукты преобразования тока - постоянная составляющая напряжения и высшие гармоничеськие составляющие. В результате на вход фазоврашателя 11 поступает напряжение

912 4 код сопротивление ро образцового резистора 7. Код Np сопротивления го поступает в память микропроцессора 19 через устройство 2 1 ввода-вывода.

Во второй такт измерения с помощью блока 16 управления устанавпивается рабочее напряжение на выходе источника 1 опорного напряжения, равное

ФО

Под пресс 5 устанавливают исспедуемый (материал) резистор 8 сопротивением гх- .

С помощью исполнительного механизма пресса 6, управпяемого сигналом со второго выхода блока 16 управления, обеспечивают определенный закон нарастания (и спада) давления и его. верхнее значение.

В результате замыкания пепи, состоящей иэ последовательно соединенных со-, противления г . проводников и сопротивения t<, исследуемого резистора 8 (суммарное сопротивление которой 1 „+v (), в цепи потечет ток

2 где ф. "- коэффициент пропорциональносл ти (меньший единицы при бопьших значениях тока).

С помощью фазовращателя 11 в напряжение вносится дополнительный фазовый .сдвиг 4 а результат затем иивертируется.

Выходное напряжение фазоврашателя )

11

U>(t)= % 3 М+1- (,+Ч,))= ф Д Ип(ы1 Ч ), (1) 2у поступает на входы второго ключа 15 и второго формироватепя 13 управляющих импульсов.

Одновременно выходное напряжение (1) поступает через первый фильтр 10 на входы первого ключа 14 и первого формирователя 12 управляющих импульсов, С помощью формирователей 12 и 13 управляющих импульсов осуществляется формирование коротких импульсов управления работой ключей 15 и 14 соответственно. Эти импульсы формируются в моменты перехода напряжений через нулевой уровень (0 (Ц. ) и U (t„>)-0((т. е. в моменты времени

t! = — (Ч .+(и-1)И) i (в) Зй обусловленный напряжением (5).

С помошью преобразователя 4 ток-напряжение ток (6) цепи преобразуется в пропорциональное напряжение, которое также фильтруется с помощью фильтра 9 и поступает на вход фазоврашателя 11.

is виде

С помощью фазоврашателя 11 в напряжение (7) также вносится допопнительный фазовый сдвиг а результата затем инвестируют. Выходное напряжение фазовращателя 1 1

О,(1)*-(Э,в п(-(V>+,))=

=-g 13 ьМ (wt- ), (B) 111 Ы (Ь (1)TI) л

rae i=2@ — 1, n=1,2,3, „.

В моменты времени 1. и Ь.И соот( ветственно, замыкаются ключи 14 и 15 и на вход аналого-цифрового преобразоваЯ теля 18, через сумматор 17 поступают выборки из сигнапов (1) и (4), которые преобразуются и код и поступают через устройство 21 ввода-вывода в память микропроцессора 19.

Одновременно в первый такт измере ния в цифровой код преобразуется с помощью преобраэоватепя 20 сопротивление-поступает на входы второго ключа 15 и, второго формирователя управляющих импульсов 13.

Одновременно выходное напряжение (5) поступает через первый фильтр. 10 па-входы первого ключа 14 и первого формирователя 12 управпяюших импульсов, Как и в первом, во втором такте осуществляют преобразование в код мгновенных значений напряжений (5) и (8) в ()>(t)=t Э„,„B1 (iut-V ), (З) 0Ф(ь=чт28114Уь мФ1 Щ= э„, ью (+-4 .), U>(+)=i " щ (() % ) (7) 12 8

Повышение точности в предложенном устройстве достигается также за счет вычислительной обработки кодов выборок с помощью микропроцессора.

7 10049 моменты+„.(и 4;g перехода через нуль, И и соответственйо, напряжений (8) и (5).1

Результаты преобразования вводятся в память микропроцессора 19 через устройство 2 1 ввода-вывода, С помощью микропроцессора 19 осу« шествляется обработка кодов выборок в соответствии с алгоритмом и „ gg) у

1Π—, ай,(9) о1 1-1 44 01 > 1 2 диапазон измерения значения сопротивления определяется динамическим диапазоном аналого-цифрового преобразователя и может быть достигнуто значения 10 .

1 где 1Чо и И 2 — число преобразованных в код пар выборок; и hl — мгновенные значения на-

1 . пряжений (1) и (5), измеренные и преобразованные в код в 1-й и 2-й такты измерения;

М2. N4 — мгновен е значения на- (0 пряжений (4) и (8) изме- ., ренные и преобразованные в код в 1-й и 2-й такты измерения;

Я " — код коэффициента преоб- 25

П разования тока в напряжение;

М g — код сопротивления образцового резистора 7.

В вы ажении (9) первый член, стоящий 30 в скобках, характеризует среднее значение сопротивления g > цепи,.в которую включен исследу:-мый резистор 8. Второй член — харак гериэует среднее значение сопротивления " - „ цепи, в которую вклю-З че н образцовый рези с тор 7.

Выражение (9) можно записать в виде

Р =(rE 1 )+ 0 ю . pat(r1+r2) -(r1+r0))+ 0

Как видно из выражения (10), обработка выборок; о алгоритму (9) обеспечивает исключение из результата измерения сопротивление г„ .токопроводяших проводников и сопротивпение ro образцового резистора 7.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерения эа счет исключения влияния сопротивления токопро50 водящих проводников и образцового резистора на результат измерения, а также повышение точности измерения за счет усреднения результатов измерения сопротивления цепи в каждый такт. Выбрав время такта (время усреднения), равное периоду помехи, можно исключить ее действие пу-. тем среднения реэулвтатов измерения сопротивления цепи эа это время.

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления, содержащее источник опорного напряжения, включа ющий последова тельно .Ф соединенные регулятор напряжения и трансформатор, преобразователь ток-напряжение, пресс, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом регулятора напряжения, второй вход подключен к входу исполнительного механизма пресса, выход которого соединен с входом пресса, содержащего контактные матрицы для подключения образцового и измеряемого резисторов, при этом электрический вход пресса соединен через преобразователь ток-напряжение с первым выходом трансформатора источника опорного напряжения, второй выход которого соединен с земляной шиной, о т— л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения значений сопротивлений, введены преобразователь сопротивлениекод, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй формирователи управляющих импульсов, фазовращатель, два фильтра, первый и второй ключи, и блок вычисления, причем вход первого ключа и первого формирователя импульсов через первый фильтр соединен с одним из выходов источника опорного напряжения, а второго ключа и второго формирователя импульсов — через последовательно соединенные второй фильтр и фаэовращатель с потенциальным выходом преобразователя токнапряжение, управляющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к выходам второго и первого формирователей управляющих импульсов, выходы ключей соединены с входами сумматора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с одними входами вычислительного блока, другие входы которого соединены с выходами преобразователя сопротивление — код, входы которого соединены с поперечными е

9 1004912 10 контактами для подключения образнового 1. Авторское свидетельство СССР резистора. % 601633, кл. Я 01 R 27/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 534702, кл. Cj 01 R 27/00, 1975 (прототип).

Составитель Jl. Сотникова

Редактор Н. Воловик Техред Л.Пекарь Корректор И. Шулла

Заказ 1876/57 Тираж 708 flодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4,