Устройство для определения сопротивлений и их отношения

Устройство для определения сопротивлений и их отношения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано при создании приборов для контроля сопротивления резисторов и их отношения при разработке омметров для измерения больших и малых сопротивлений. Устройство содержит источник 1 эталонного напряжения, балластный резистор (Р) 4, аналогоцифровой преоб.разователь (АЦП) 7, магазин 8 сопротивлений, вычислительный блок 9j ключи 2,3, измеряемые Р 5, 6. Ключи 2 и 3 замыкаются. С помощью магазина 8 сопротивлений последовательно устанавливаются М значений его сопротивлений, а на выходе АЦП 7 - соответствующие значения цифрового кода. Получают М уравнений , связывающих эти значения, которые приведены в описании изобретения . Затем ключ 2 переводят в разомкнутое положение и вновь производят измерения. В результате ряда измерений при переключении ключей 2 н 3 получают ряд уравнений, позволяющих определить сопротивления и их отношения из сравнения измеряемых Р 5 и 6 с эталонными. Точность измерений обусловлена стабильностью балластного Р 4, магазина 8 сопротивлений , источника 1 эталонного напряжения и отсутствием погрешности АЦП 7. 1 з.п. ф-лы, I ил. С (

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Д1! 4 G 01 R 27/00 }

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3995337/24-21 (22) 24. 1 2. 85 (46) 07.10.88. Бюл. № 37 (72) С.Ю.Лапунов и А.В.Полоник (53) 621 . 31 7 . 7 53 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 454506, кл. G 01 R 27/00, 1 973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЙ И ИХ ОТНОШЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано при создании приборов для контроля сопротивления резисторов и их отношения при разработке омметров для измерения больших и малых сопротивлений, Устройство содержит источник 1 эталонного напряжения, балластный резистор (Р) 4, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 7, магазин 8 сопротивлений, вычислительный блок 9, ключи 2,3, измеряемые P 5, 6. Ключи 2 и 3 замыкаются, С помощью магазина 8 сопротивлений последовательно устанавливаются М значений его сопротивлений, а на выходе АЦП 7 — соответствующие значения цифрового кода. Получают М ураннений, связывающих этн значения, ь ко то рые прив ед ены в описании изобретения. Затем ключ 2 переводят в разомкнутое положение и вновь производят измерения. В результате ряда измерений при переключении ключей

2 и 3 получают ряд уравнений, позволяющих определить сопротивления и их отношения из сравнения измеряемых P 5 и 6 с эталонными. Точность измерений обусловлена стабильностью балластного P 4, магазина 8 сопротивлений, источника 1 эталонного напряжения и отсутствием погрешности АЦП 7. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

1429049 (3) 50

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано при создании приборов для контроля сопротивлений резисторов и их от"

5 ношения при разработке омметров для измерения как больших, так и малых сопротивлений.

Целью изобретения является повышение точности определения сопротив- 1п лений при сохранении разрядности аналого-цифрового преобразователя.

На чертеже представлена структур-! ная схема устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 эталонного (опорного) напря1 жения, ключи 2 и 3, дополнительный балластный резистор 4, измеряемые резисторы 5 и 6, аналого-цифровой преобразбватель 7, магазин 8 сопротивлений К вычислительный блок 9, первую и вторую клеммы 10 и 11 для подключения исследуемых резисторов .и общую шину 12 устройства. При этом выход источника 1 соединен с пер- 25 вым выводом резистора 4; второй вывод которого соединен с входом преобразователя 7 и входом магазина 8, выход преобразователя 7 соединен с входом вычислительного блока 9, выход магазина 8 соединен с первым выводом резистора 5 и входом ключа 2, второй вывод резистора 5 соединен с вь ходом ключа 2, первым выводом резисторов и входом ключа 3, второй вывод резистора 6 и выход ключа 3 соединены с общей шиной 12 устройства.

Устройство работает следующим образом.

На первом этапе измерений ключи 2 и 3 замыкаются. В этом случае на вход аналого-цифрового преобразова.теля 7 поступает напряжение с выхода делителя, образованного резистором 4 и магазином 8. Связь между значением цифрового кода на выходе преобрае зователя 7 и значением сопротивления R магазина 8 определяется выражением

R = -<(и + У<и)), . <>) 2

Представим нелинейность P(U) в виде полинома степени К

R - (11 + А U + ...+ А U, (2)

R 2 << о

С помощью магазина 8 последовательно устанавливаются М значений его сопротивлений R,, К,..., К„„. На выходе преобразователя 7 имеем соответствующие значения цифрового кода

U, U U, „. Значения цифрового кода вводятся в вычислительный блок

9. Исходя из соотношения (2). получим

М уравнений, связывающих значения сопротивления магазИна 8 со значениями цифрового кода, «

R, — U)2 + А,U 2 +.. ° + А <-<11<2)

Затем переключатель 2 переводится в разомкнутое положение. С помощью магазина 8 устанавливаются последовательно те же самые значения сопротивлений, при этом значение сопротивления первого измеряемого резистора 5 суммируется к каждому значению сопротивления магазина 8.

На выходе преобразователя 7 имеем соответствующие значения цифрового кода U22 Ф 1123 t ° ° ° j U2м.1Ф которые вводятся в вычислительный блок 9.

Затем с помощью магазина 8 устанавливается нулевое значение сопротивления. В этом случае происходит преобразование в постоянное напряжение сопротивления первого измеряемого резистора 5. На выходе преобразователя 7 eåì код U „ который вводится в вычислительный блок 9.

Исходя иэ уравнения {2) получим (М+1) уравнений, связывающих значения сопротивления магазина 8 в сумме с сопротивлением первorо измеряемого резистора 5 со значениями цифровaro кода, где E

U 3

А< 22 2

А<112м+< + ° ° (4) напряжение источника 1; сопротивление резистора 4; значение цифрового кода на выходе преобразователя 7; нелинейность преобразования„ включающая в себя нелинейность преобразователя 7.

R +R- =— U

RgГ

<х о

+ А„,Ы Д л

X м E 2м+<

«

+ А„,112мн) 40

Э

Вычитая уравнения сис темы (3) из соответствующих уравнений системы (4) и учитывая, что нулевому значению сопротивления магазина 8 соответст5 вует нулевое значение кода на выходе преобразователя 7, получим систему линейных уравнений вида к

U< P< А "?. ° ° ° A,Uà

2, . 10

11? — Бе Р, - А, (11 — 11 )

° u " Я

Ак-< 11 м 14мб4 ) (5) где P = P

Ео к К

С помощью вычислительного блока 9 из системы уравнений (5) определяются значения Р<, A„...,, А„, при условии, что К6 М + 1, Затем ключ 2 переводится в замкнутое положение, а переключатель 3 — в разомкнутое. При этом повторяется 25 аналогично предыдущему процедура измерения резистора 6, в результате которой получают систему уравнений вида

" - P АРз — ° ° -А -, U <

30 ?.

11ы - Бп = Ра- А (U« — Ug?)

i Pe- А (+ U +

° ° ° Аким+ 11змн )

Rex где P = — -E а К Оэ

U>, — код, соответствующий резистору К э — код, соответствующий сумме

М-го сопротивления магазина 8 и второго измеряемого резистора.

Из выражения (6) вычислется значение Р VÄ P /Р, определяют отношение К „/К;„ . При этом отношение измеряемых сопротивлений не зависит от нелинейности преобразования сопротивления в постоянное напряжение, нелинейности преобразования постоянного напряжения в цифровой код, мультиплнкативной погрешности преобразования сопротивление — постоянное напряжение и преобразования напряжение - код, а также от величины напряжения Е„ исI

49

4 точника 1 и сопротивления резистора 4, Используя найденные значения коэффициентов А,, А,..., А„ „ из соотношения (2) вычисляется точное значение сопротивления R и соответственно К при условии исполь к зоваиия источника 1 с точно известным значением напряжения Е и резистора 4 с точно известным значением сопротивления К

В случае отсутствия источника 1 с точно известным значением напряжения Е, используя в качестве резистора 5 или 6 эталонный, резИстор, легко находится значение сопротивления другого резистора 6 или 5.

Точность измерений обусловлена стабильностью резистора 4, магазина 8 сопротивлений, источника 1 опорного напряжения и отсутствием погреш ности аналого-цифрового преобразователя 7.

Формула изобретения

1 . .Устройство для определения сопротивлений и их отношения, содержащее источник эталонного напряжения, выход которого через балластный резистор соединен с. входом аналогоцифрового преобразователя, и ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения при сохранении разрядности аналого-цифрового преобразователя, в него введены магазин сопротивлений и вычислительный блок, при этом вход магазина сопротивлений соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого поДключен к входу вычислительного блока, выход магазина сопротивлений соединен с входом ключа и с первой клеммой устройства для подключения измеряемого резистора, вторая клемма которого соединена с общей шиной устройства и выходом ключа.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможнос" тей за счет обеспечения определения отношения сопротивлений резисторов, в него между второй клеммой устройства и его общей шиной введен второй ключ.