Способ измерения сопротивлений и устройство для его осуществления
Патент 1104440
Авторы
Классы МПК
Способ измерения сопротивлений и устройство для его осуществления
Иллюстрации
Реферат
1. Способ измерения сопротивлений путем преобразования измеряемого сопротивления в пропорциональный ьременной интервал, в котором формируют ТОК, интегрируют его, о т л и ч а ют и и с я тем, ЧТО, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, формируют напряжение, пропорциональное току, суммируют erq с напряжением, пропорциональным интегральному значению тока, и результирующее напряжение сравнивгиот с опорным напряжением, причем ток формируют пропорциональным суммарномус значению измеряемого и образцового сопротивлений. «Л 4 4;
СОЮЗ СОВЕ гониХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
-РЕСПУБЛИН
3(50 G 01 R 27/00
Ф
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 ч
1 ! М
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3421242/18-21 (22) 13.04.82 (46) 23,07.84. Бюл. 9 27 (72) Н.А.Горяйнов (53) 621.317.333(088.8) (56) 1. Вольтметр В7-27. TO 2.710.005 с. 16-58 рис. 5, 6.
2. Авторское свидетельство СССР
Ю 601633, кл. G 01 R 27/00 (прототип) . (54) СНОСОВ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1, Способ измерения сопротивлений путем преобразования измеряемого
„„SU„„1104440 A сопротивления в пропорциональный ьременной интервал, в котором формируют ток, интегрируют его, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, формируют напряжение, пропорциональное току, суммируют erq с напряжением, пропорциональным интегральному значению тока, и результирующее напряжение сравнивают с опорным напряжением, причем ток формируют пропорциональным суммарному . значению измеряемого и образцового сопротивлений.
1104
2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее регулирующий элемент, переключатель, компаратор, подключенный первым входом к первому входу интегрирующего элемента, источники опорного и измери— тельного напряжений, клеммы для подключения измеряемого объекта, одна из которых соединена с первым выходом источника питания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что н него введены образцовое сопротивление, датчик напряжения, усилитель обратной связи и ключ, при этом один из выводов образцоного сопротивления подключен к другой клемме для подключения измеряемого сопротивления, а другой вывод к одному из входов регулирующего элемента и к первому нходу усилителя об440 ратной связи, выход которого подключен к второму входу регулирующего элемента., а второй вход — к источнику измерительного напряжения, выход регулирующего элемента через переключатель подключен к первым выводам ключа, интегрирующего элемента и первому компаратору, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а третий вывод переключателя подключен к вторым выводам ключа и интегрирующего элемента, а через датчик напряжения — к второму выводу источника питания, причем управляющие выводы переключателя и ключа подключены к входу устройства, выходом которого является выходом компаратора.
Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в системах автоматического измерения
H контроля активного сопротивления.
Известен способ измерения сопротивления, основанный на преобразовании измеряемого сопротивления в постоянное напряжение, которое преобразуется во временной интервал, а затем в цифровой код с помощью ана- 10 лого-цифрового преобразователя (АЦП) (1).
Недостатком способа является сложность аппаратурной реализации, которая возрастает с уменьшением диапазона сопротивления. Это обусловлено тем, что при измерении малых сопротивлений (единицы ом) приходится преобра-, зовывать весьма малые падения напряжения (единицы милливольт), что представляет определенную техничес- 20 кую трудность.
Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения сопротив-. ления, основанный на преобразовании измеряемого сопротивления во временной интервал, путем заряда эталонного конденсатора током, пропорциональным измеряемому сопротивлению t23
Недостатком известного способа янляется ограниченный диапазон из- 30 мерения сопротивлений в.области малых значений, так как при уменьшении измеряемых сопротивлений возрастает ток в измеряемом объекте, что в ряде случаев недопустимо. При этом 3 увеличивается скорость заряда конденсатора и, следовательно, погрешность измерения за счет конечного быстродействия как сравнивающего блока (компаратора), так и регулирующе" 40 го элемента. При измерении сопротивлений порядка 0,1-10 Ом резко уменьшается падение напряжения на измеряемом сопротивлении, что делает практически невозможным измерение из-за дрейфа параметров регулирующего элемента, Кроме того н а ре зул ьт ат из мер ени я влияют паразитные реактивные составляющие измеряемой цепи, так как ток в измеряемой цепи устанавливается в процессе измерения.
Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения сопротивлений, содержащее регулирующий элемент, вход которого через датчик (измеряемое сопротивление) подключен к корпусу и к одному из выводов первого. резистора (источника измерительного напряжения), другой вывод которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, а через диод с одним выводом второго резистора, выход регулирующего элемента подключен к первому входу компаратора, к которому через конденсатор (интегрирующий элемент) подключен выход источника питания, двухпозиционный ключ и дополнительный резистор (источник опорного напряжения), включенный между выходом источника питания и другим выводом второго резистора, причем каждый из двух выводов последнего связан с соответствующим входом ключа, выход которого соединен со вторым входом компаратора, а управляющий
1 ход ключа подключен к выходу сравни; ающего элемента f23.
Недостатками известного устройстна являются ограниченный диапазон измерения сопротивлений в области малых
1 104440 выводу источника питания, причем управл яющи е выводы переключат еля и ключа подключены к входу устрой.:ч яа, выходом которого является выход компар атора.
На чертеже приведена структурн ая схема устройства для осуществления предлагаемого способа.
У ст рой ст во содержит и з мер яе мое сс.— противление 1, сопротивление 2 подводящих проводон, образцовое сопротивление 3, регулирующий элемент 4, усилитель 5 обратной связи, источник б измерительного напряжения, переключат ель 7, ключ 8, инте грирующий элемент 9, датчик 10 напряжения, источник 11 опорного напряжения, компаратор 12, источник 13 питания, паразитную емкость 14, входную клемму
15 устройства, клеммы 16 и 17 подключения измеряемой цепи, выходную клемму 18 устройства. При этом источник
13 питания через последовательно соединенные клеммы 16 и 17 для подключения измеряемой цепи и образцовое сопротивление 3 подключен к входам регулирующего элемента 4 и усилителя 5 обратной связи, выход которого подключен к второму входу регулирую- щего элемента 4, выход которого через переключатель 7 подключен к одному из выводов интегрирующего элемента 9, одному из выводов ключа 8 и одному из входов компаратора 12, к второму входу. которого подключен источник 11 опорного напряжения, при этом второй выход переключателя 7 подлючен к другому выводу ключа 8, друому выводу интегрирующего элемента и через датчик 10 напряжения к втоому выводу источника 13 питания, ричем .управляющие входы переключатея 7 и ключа 8 подключены к входной лемме 15, а к второму входу усили еля 5 обратной связи подключен исочник б измерительного напряжения.
Кроме того, в устройство для осуществления способа, содержащее регулирующий элемент, переключатель, компаратор, подключенный первым входом р к первому входу интегрирующего эле- 40 мента, источники опорного и измерил тельного напряжений, клеммы для под- ключения измеряемого объекта, одна из которых соединена с первым ныхот дом источника питания, введены об- 45 разцовое сопротивление, датчик напряжения, усилитель обратной связи и ключ, при этом один из выводов образцового сопротивления подключен к другой клемме для подключения измеряе50 мого сопротивления, а другой вывод к одному из входов регулирующего
I элемента и к первому входу усилителя обратной связи, выход которого подключен к второму входу регулирующего элемента, а второй вход — к источнику из мерительного напряжения, выход регулирующего элемента через переключатель подключен к. первым выводам ключа, интегрирующего элемента и первому входу компаратора, второй вход ко-60 торого подключен к источнику опорного напряжения, а третий вывод переключателя подключен к вторым выводам ключа и интегрирующего элемента, а через датчик напряжения — к нторому g5
Устройство работ ает следующим образом.
В исходном состоянии ключ 8 замкнут и шунтирует интегрирующий элемент 9, напряжение на нем равно нулю.
К клеммам 16 и 17 устройства через сопротивление 2 подводящих проводов подключается измеряемое сопротивление 1. Через измеряемое сопротивление
1, сопротивление 2 подводящих проводов, образцовое сопротивление 3, регулирующий элемент 4, переключатель
7, датчик 10 напряжения и источник
13 питания протекает ток где значений из-за большой погрешности измерения; вызванной резким уменьшением падения напряжения на измеряе— мом сопротивлении, а также конечным быстродействием компаратора и регулирующего элемента влияние на результат измерения паразитных реактивных составляющих (емкостей и индуктивностей) в измеряемой цепи (датчике), так как ToJ: в ней устанавливается fl момент начала преобразования; значи- 10 тельное увеличение анпаратурных затрат при увеличении числа к онтролируемых датчиков сопротивления, так как на каждый датчик требуется регулирующий элемент и резистор. В противном случае на результат измерения большое влияние оказывает сопротивление подводящих проводов.
Цель изобретения — расширение диапазона измерения в области низкоомных сопротивлений и понышение точности измерения, Поставленная цель достигается тем, что при способе измерения сопротивлений путем преобразования измеряемого сопротивления в пропорциональный временной интервал, в котором формируют ток и интегрируют его, формируют напряжение, пропорциональное току, суммируют его с напряжением, пропорциональным интегральному значению тока, 30 и результирующее напряжение сравнивают с опорным напряжением, причем ток формируют пропорциональным суммарному значению измеряемого и образцового сопротивлений. — измерительное напряжение ис— о точника 6;
R„ — H Me eMot conpотивление;
) 104440
Составитель Н.Михалев
Редактор О.Юрковецкая Техреду.Касталевич Корректор С черни
Заказ 5205/32 Тираж 711 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 на входе элемента 4 необходимо поддерживать напряжение на уровне 100110 мВ, прн этом дрейф напряжения смещения усилителя 5, равный 1 мВ, увеличивает погрешность измерения до
1%. 5
Таким образом, нестабильность параметров усилителя 5 и регулирующего элемента 4 в предлагаемом устройстве влияет на погрешность измерения сопротивлений в меньшей степени, о
Введение датчика 10 напряжения позволяет учесть влияние на результат измерения как образцового сопротивления
3, так и сопротивления 2 подводящих проводов. При многоканальной системе измерения подводящие провода должны быть прокалиброваны.
Так как до появления команды начала измерения на клемме 16 устройства выход. регулирующего элемента .4 через переключатель 7 и датчик 10 напряжения подключен к источнику 13 питания, то переходной процесс при подключении измеряемой цепи с паразитной емкостью 14 протекает быстро
4а счет малого переходного сопротив ления цепи заряда, В момент t появ- . ления команды начала измерения в измеряемой цепи переходный процесс отсутствует, так как напряжение на ней поддерживается постоянным. Благодаря 30 этому устройство обладает высоким быстродействием и полным отсутствием влияния паразитных реактивностей на результат измерения.
Предложенный способ измерения со- 35 противлений и устройство для его ocyществления позволяют расширить диапазон измерения сопротивлений в об- ласти низкоомных сопротивлений за счет увеличения измерительного напряжения без увеличения тока, протекающего через измеряемое сопротивление, при этом падение напряжения на измеряемом сопротивлении не измеряется.
Повышается точность измерений за счет компенсации влияния сопротивления подводящих проводов и активного сопротивления элементов устройства. на результат измерения, Увеличивается скорость измерений за счет исключения влияния параэитных реактивных составляющих на результат измерения и большой скорости переходного процесса в момент подключения измеряемой цепи, Упрощается аппаратурная реализация за счет снижения требований к измерительному усилителю и отсутствию отдельного аналого-цифрового преобразователя.
Технико-экономический эффект применения предлагаемого устройства заключается в том, что повышается точность измерения сопротивлений, особенно в области малых значений, а также значительно (в 10-50 раз) уменьшается время, затрачиваемое на измерение сопротивления. . Благодаря указанным преимуществам изобретение повышает эффективность автоматических систем измерения сопротивлений и сокращает время испытаний объектов контроля.