CZ319097A3 - Obvod a způsob pro měření odporu - Google Patents
Obvod a způsob pro měření odporu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ319097A3 CZ319097A3 CZ973190A CZ319097A CZ319097A3 CZ 319097 A3 CZ319097 A3 CZ 319097A3 CZ 973190 A CZ973190 A CZ 973190A CZ 319097 A CZ319097 A CZ 319097A CZ 319097 A3 CZ319097 A3 CZ 319097A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- resistance
- circuit
- capacitor
- voltage
- measured
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 111
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000006903 response to temperature Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
- G01K7/20—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/14—Measuring resistance by measuring current or voltage obtained from a reference source
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká obvodu pro měřeni odporu, který je použitelný pro měření odporu rezistivniho prvku odporového snímače a který podává výsledky měřeni v číslicové formě.
Dosavadní stav techniky .V oblasti měřicí.techniky se často používají odporové 10 snímače pro stanovení fyzikálních veličin. Jako příklad lze uvést měření teploty s měřícím odporem teploty, jehož hodnota odporu závisí na. teplotě. Měřicí odpory teploty jsou nabízeny jako polovodičová čidla a jako kovová čidla. Polovodičová čidla, známá jako NTC-odpory a jako PTC-odpory, se vyznačují 15' vysokou citlivostí a rychlou reakcí na'změny teploty. Kovová čidla ve formě .teplotního čidla s platinovým odporem nebo teplotního čidla s niklovým odporem mají naproti tomu výhody lepší časové konstanty, lepší reprodukůvatelnosti a také Lepší linearity. .Vzhledem k těmto výhodám a vzhledem k jeho robustnosti se v technologické měřící technice často jako standardní stavební prvky nabízejí výhodná čidla teploty s — p-latin-0Výnr-o-dp-Q-rienr“a---to~p’od“ó'zn’á_čě,ňím“PT^lOO'~se“'j’irrěnoviť’ýin· odporem 100 Ω při teplotě 0qC, PT 500 se jmenovitým odporem I 500 Ω při teplotě 0°C 'a PT 1000 se jmenovitým odporem 1000 Ω v ^^^a-^malýr^TěplofňT^^koeřrčientý-“příbrizné
0,39 %/K.
Při měřících situacích s velmi vysokými nároky na
J rozlišení měření odporu popřípadě teploty bylo nutné použití 30 doposud nákladných obvodů pro měření odporu oproti relativně cenově výhodných PT 100 čidel s platinovým odporem, která ale · 9999
mají omezenou citlivost. Pro podávání měřících výsledků v číslicové formě pro další zpracování prostřednictvím mikroprocesorů jsou takové měřící obvody obvykle opatřeny číslícovo analogovými převodníky s odpovídajícím rozlišením.
* ·· •9 9 * • · 9 •99
9 9♦ •
9·
9 9 9 99 9
U takových analogočíslicových převodníků se může jednat o integrované polovodičové modulové součástky. Integrované A/D převodníky s vysokým rozlišením jsou ale drahé a mají porovnatelně'vyšší spotřebu proudu, takže jsou nevhodné pro použití v měřících obvodech s baterií jako zdrojem provozního ' napětí. Často se obvody A/D převodníků používají zapojené podle metody dual-slope,' aby se docílilo analogo číslicového převodu s vysokým rozlišením. Obvody A/D převodníků tohoto typu potřebují jeden nebo více zdrojů konstantního proudu popřípadě operační zesilovače pro vytvoření lineárních průběhů napěťových hrán a dále více napájecích napětí.
Jeden relativně jednoduchý-způsob měření odporu s A/D převodem představuje tak zvaný způsob' převodu, odpor-čas, který může být proveden s relativně jednoduchým obvodem. Měření odporu podle běžného způsobu převodu odpor-čas je popsáno například v patentovém spisu DE 44 20 998 Al a v tomto popisu jej krátce vysvětlíme ve spojení s odkazy na
V prvním kroku se přes referenční odpor Ri nabije kondenzátor 100 s kapacitou C na provozní napětí UB dodávané z ' baterie 102. V druhém kroku se” přes ^referenční oďp'or Rx kondenzátor 100 vybíjí na zem při odpovídajícím přepnutí přepínače 104 z polohy A do polohy C. Časový čítač 106 se použije k tomu, aby měřil čas tx od začátku vybíjení kondenzátoru 1Q0 do časového okamžiku, ve kterém napětí U na kondenzátoru klesne na předem stanovenou referenční hodnotu napětí. Pro sledování průběhu vybíjení je upraven analogový komparátor 108, jehož vstup referenčního napětí je'spojen se snímacím bodem .napěťového děliče 110 dodávajícího předem nastavené referenční napětí a jehož vstupní přívod pro 5 sledování napětí je spojen s kondenzátorem. Výstupní signál z komparátoru 108 spouští a zastavuje Čítání časového y čítače 106.
I Ve třetím kroku se kondenzátor 100 znovu nabije přes odpor Rý na napětí Us baterie, načež ve čtvrtém kroku probíhá IQ vybíjení kondenzátoru .100 přes meřený odpor Rx na zem pri odpovídajícím nastavení přepínačů 104 a 112. Časový čítač 106 stanoví čas tx mezi začátkem této poslední vybíjecí fáze a časovým okamžikem, ve kterém napětí na kondenzátoru klesne pod předem nastavené referenční napětí.
Hodnota Rx měřeného odporu Rx závisí při zanedbání přechodových odporů analogových přepínačů 104 a 112 na změřených časech vybíjení tx a tx a také na hodnotě referenčního odporu R: a to podle následujícího vztahu:
Rx = R1.tx/t1
Vybíjecí časy tx, tx odpovídající výsledkům čítání
být převzaty výpočetním obvodem pro stanovení hodnoty odporu e
I
1____?_5
Rx podle shora uvedeného vztahu.
Při—způsobu-^převodu—odpor-čas—se—aie—ne vyhnil ťe-1 ně- —· současně měří, přechodové odpory přepínačů 104, 112 pro ''aktivaci různých' alternativních cest vybíjení. Pokud jsou například kladeny větší nároky na přesnost při měření změn odporu platinového odporu Rx pro.měření teploty, pak musí být přechodové odpory přepínačů 104, 112 ve srovnání se změnami • 4 ·· · odporu v důsledku teplotního účinku zanedbatelně malé, alespoň ale kolem několika ιηΩ, což lze ovšem jen velmi obtížně realizovat. Při měřeních teploty s vysokoohmovými .NTC- nebo PTC-odpory s velkými teplotními koeficienty a s 5 hodnotami odporů o velikosti řádově od 10 kil by mohly být vlivy přepínacích odporů všeobecně tolerovány. Při použití teplotního čidla s platinovým odporem, který je v důsledku výrobní techniky trvale nízkoohmový, jako měřeného odporu, představují ale přechodové odpory přepínačů 104, 112 ve 10 známém obvodu podle obr. 3 problémy.
V patentovém spisu DE 44 20 .998 Al se navrhuje doplňující třetí vybíjení uvedeného kondenzátoru přes- další . referenční . odpor a odpovídající · čítání překročení referenčního napětí komparátoru,' aby se . eliminovaly odpory přepínačů vyhodnocením . výsledků měření tohoto třetího vybíjecího kroku, přičemž se předpokládá, že uvedené odpory přepínačů jsou stejně velké. Způsob měření, který je popsán v patentovém spisu DE 44 ' 20 998 Al, je vhodný například., pro měření teploty s NTC-odporem, například, v elektrickém o rozdělovači nakladu na teplo.
Rozlišeni měřeni odporu závisí při daném rozlišení c’1ř ani’ na vy bij ecí* ~ca šové“ konstant ě” pri“ ’ výbíj en í‘~ kondenzátoru 100. Má-li být čítání prováděno například- s rozlišením přibližně 1 ps, .jak je s běžnými mikroprocesorovými čítači možné, pak by pro dosažení dostatečně vysokého rozlišení měření odporu při použití odporů pro měření teploty mely být vybíjecí časy alespoň 10 ms.
Při použití nízkoohmového teplotního čidla s platinovým odporem jako měřeného- odporu Rx v obvodu podle obr. 3 vzniká problém, že pro realizaci odpovídajícím
| · «··« | ||
| • • ♦ · · • · » • · « · · | • i • · • · ♦ « ·· · | • * * • · · · • ·♦ t |
způsobem velkých odpor Rx musí velikosti řádově časových konstant při vybíjení mít nabíjecí od 10 do 100 praxi dosažitelné pouze jako kondenzátory. Jejich vylučují použitelná vícenásobném nabíjení .baterii.
. kondenzátor 100 přes měřený kapacitu o pF. Takové kondenzátory jsou v tantalové nebo elektrolytické značné svodové proudy a paměťové efekty měření. Dále je nevýhodou, že při kondenzátory tohoto typu silně zatěžují převodu odpor-čas s měřený odpor nemůže obvodu pro eliminaci
To také ' omezuje možnost
Další nevýhoda běžného způsobu obvodem podle obr. 3 spočívá . v tom, že být. zapojen, ve čtyřvodičovém uspořádání vlivu odporu přívodů, nízkoohmových teplotních čidel s platinovým odporem, když jsou nutné dlouhé přívody ke vzdálenému místu Přívody k vnějŠímu. čidlu s odporem Rx rušeny rušivými. · napětími. To působí překlopení a tím na měření, času, čímž ovlivněny výsledky měřeni.
patentCLvého spisu DE 23 12 měřeni odporového' rozdílu přičemž měření odporového
Z· by použiti zejména měřeni.
by nadto mohly být přímo na okamžik mohly být. nepříznivě
C2 je znám způsob a dvou odporů pro měřeni rozdílu se použije při
858 obvod pro teplot, * “ '~e“l ek tro núck ém“ 'me' ř en r~mnb žs t v í ^ťepl á M Ob vod’pro ‘ mě r“ě“n í~“odp dru) “ který je znám z patentového spisu DE 23 12 858 C2, je tvořen sériovým zapojením z obou odporů pro měření teploty a ze dvou vTájěmhe' šťěj“ňě—'vél i kyčli- rěř ěrěňčnicfí odporů! které- — v sériovém zapojení leží mezi oběma odpory pro měření teploty, 'odpory je upraven přívod k sériový obvod je na svých obvod pro přepínáni pólů se Napětí na vnějších koncích ’ přičemž mezi oběma referenčními referenčnímu potenciálu. Tento 30 vnějších přívodech spojen přes zdrojem stejnosměrného napětí.
• · · sériového obvodu jsou přivedena přes oddělovací zesilovač a sčítací odpor ha vstup integrátoru, který zahrnuje integrační kondenzátor. Výstup tohoto integrátoru, je spojen se vstupem komparátoru, jehož referenční napětí je odebráno z místa v 5 sériovém obvodu mezi jedním odporem pro měření teploty a sousedním referenčním odporem. Výstup komparátoru je spojen s ¢. řídícím obvodem pro řízení obvodu pro přepínání pólů, t Dosáhneli výstupní napětí integrátoru referenčního napětí ’-1- komparátoru, pak vydá komparátor signál, který přepojí obvod pro přepojování pólů, takže zdroj stejnosměrného napětí je na sériový obvod připojen s obrácenou polaritou... Tím se’ otočí všechna napětí na Odporech a také směr nabíjecího proudu na integrátoru. Výstupní napětí integrátoru jde nyní zpočátku ve směru referenčního napětí, které bylo také otočeno proti 15 první nabíjecí fázi integračního kondenzátoru, doku tohoto napětí nedosáhne. Potom proběhne další změna pólů na vnějších přívodech sériového obvodu. Obvod podle patentového spisu DE 23 12 858 C2 představuje tudíž .oscilátor,, jehož frekvence (frekvence nabíjení a vybíjení integračního kondenzátoru.) je 20 úměrná rozdílu odporů pro měření teploty.·· Tato frekvence se měří měřičem kmitočtu připojeným na výstup komparátoru. Z . výsledku tohoto měření vyplývá vyhodnocení měření množství tepla.
Předkládaný vynález si klade za cíl vytvořit obvod —-----------—pro-měření-odporu-,—kter-ý—ge-levně—realizovatelný— s-nepatr-n-ým-i· nároky na zapojení, který má malou poruchovost a který dále umožňuje evidenci změn odporu s vysokým rozlišením také pro nizkoohmové měřené odpory a který může být zejména provozován s úsporou proudu.
·· · ·
Podstata vynálezu
Pro vyřešení shora uvedeného cíle zahrnuje obvod pro měření odporu podle předkládaného vynálezu na stejnosměrné ' napětí zdroje stejnosměrného napětí připojený sériový obvod z 5 nejméně dvou referenčních odporových jednotek a nejméně jednoho měřeného odporu, přičemž · každá z . referenčních odporových jednotek a každý měřící odpor je přes příslušnou dvojici vodičů odbočených ze sériového obvodu elektricky spojena s obvodem analogového multiplexeru, který pod řízením . 10 řídícího a vyhodnocovacího obvodu
a) střídavě elektricky, spojuje každou z dvojic vodičů a kondenzátorem, aby tento kondenzátor' vždy do dosažení rovnovážného nabitého stavu nabil na nabíjecí ' napětí reprezentované úbytkem napětí na odpovídající referenční ‘15 odporové jednotce popřípadě na odpovídajícím měřeném odporu, a
b) který po každém nabití kondenzátoru tento .kondenzátor od odpovídající dvojice vodičů elektricky odpojí a spojí s vybíjecím obvodem kondenzátoru, obsahujícím vybíjecí odpor, ' aby se kondenzátor vybil přes vybíjecí odpor, přičemž vybíjecí obvod kondenzátoru je spojen s číslicovým obvodem --—.------------ -rpr o - měř e ní—čas uv kťe r ý— zaz name ná v á~ v ybí jec í 'čas^Orh^zač áfku ' každé vybíjecí fáze.až do poklesu.napětí na kondenzátoru na předem stanovenou hodnotu' a předává jako číslicovou informaci _ _____
-------——-pro-“ •ΐΓίσζ'βίΓί·’’ do 'pamětí a 'dalšímu zpracování”' řídícím a vyhodnocovacím obvodem, a přičemž řídicí a vyhodnocovací obvod na základě nejméně tří naměřených hodnot vybíjecího času,' které jsou přiřazeny vybití kondenzátoru z nabitých stavů odpovídajících vždy’napěťovým úbytkům na jednotlivých referenčních odporových jednotkách a.na odpovídajícím měřeném ·· · odporu, vypočítá výsledek měření, který reprezentuje hodnotu odporu odpovídajícího měřeného odporu nebo popřípadě závisí na této hodnotě odporu.
Obvod pro měření odporu podle předkládaného vynálezu může být levně realizován s volně dostupnými· stavebními prvky.
Protože kondenzátor se vybíjí stále přes stejnou vybíjecí cestu, odpory přepínačů, které u běžných způsobů převodu odpor-čas představovaly problémy, nehrají u obvodu pro měření odporu podle předkládaného vynálezu' žádnou roli.
Časová konstanta vybíjení kondenzátoru závisí na kapacitě kondenzátoru. a na hodnotě .odporu vybíjecího odporu a ne na měřeném odporu, takže také při měření s nízkoohmovým i_5 měřeným odporem může být použit kondenzátor s relativně menší kapacitou při současném.odpovídájícím dimenzování vybíjecího odporu.
Zvláštní· výhoda spočívá v tom, že během vybíjecích fází kondenzátoru jsou případné dlouhé a rušivému napětí vystavené přívody měřeného odporu izolovány od vybíjecí cesty a tím od k ní připojenému' obvodu pro měření, času.· Rušivá .pří yo.dů.
měřeného odporu na vybíjecí cestu kondenzátoru. Během každé nabíjecí fáze kondenzátoru je kondenzátor velmi dobře oddělen
I CH o d._ r usivých _ n.ap.ě.t. í - r.u š.i vých. _v.l i.v.ů_.._ ______________________________.
Další výhoda předkládaného vynálezu spočívá v tom, že strmost ' napěťového průběhu při vybíjení kondenzátoru v časovém okamžiku překročení předem stanovené hodnoty referenčního napětí je nezávislá na hodnotě každého měřeného
| » v | 9 » |
| • ♦· | • |
| • ·· · · | • |
| • | |
| • 9 9 99 | • · · |
♦ * · t * * ♦ 9 9 · ♦·· · • «4 · 9 9 9 9 >
odporu, což usnadňuje přesné vyhodnoceni tohoto časového okamžiku.
Obvod pro měřeni odporu podle předkládaného vynálezu dále předpokládá čtyřvodičové uspořádáni zapojeni měřeného odporu, čímž se v největší míře potlačí nejistota měření, vyplývající z odporů přívodů.
Podle ‘.potřeby je ale na druhou stranu také možný provoz měření s využitím dvouvodičového uspořádání obvodu měřeného odporu.
Hodnota Rx měřeného odporu závisí na změřených vybíjecích časech podle následujícího vztahu:
Rx = Rx . exp([tx - tj/ft, - tx] . lnfRj/RJ)(1)
15.
V tomto vztahu označuje: · tx změřený vybíjecí čas při vybijení kondenzátem z , nabitého stavu s nabíjecím napětím odpovídajícím úbytku napětí na měřeném· odporu, tx změřený vybíjecí čas . při'- vybíjení kondenzátoru z nabitého stavu s nabíjecím napětím odpovídajícím úbytku napětí na první referenční odporové jednotce, t2 změřený vybíjecí čas při vybíjení kondenzátoru z
O c ,
-___^nabi.t.eho.__.s.ta.v.U--...s__.nabíg.ecím__.napě.tim__odpovídajícím__úbytku_____ napětí na druhé referenční odporové jednotce,
Rx hodnotu odporu první referenční odporové jednotky,
R2 hodnotu odporu druhé referenční odporové jednotky.
Řídící a vyhodnocovací obvod vypočítává hodnotu odporu Rx podle algoritmu na základě tohoto shora uvedeného vztahu.
Mohlo by být vzájemně do série a k referenčním odporovým jednotkám v sériovém obvodu upraveno více měřených odporů a pro měření jejich hodnot odporů by mohl být prováděn v jednom měřícím procesu.
Shora uvedený vztah pro výpočet odpovídající hodnoty odporu tudíž zachovává svojí platnost,'. když Rx udává hodnotu odporu právě odpojeného měřeného odporu a tx udává vybíjecí čas kondenzátoru po nabití na úbytek napětí na odpovídajícím odporu.
Obvod pro'měření odporu podle' předkládaného vynálezu je tudíž vhodný také. pro. měření odporových rozdílů a odporových, poměrů. Pokud seru 'měřených odporů jedná o teplotní čidla, pak by mohly být v každém měřícím cyklu zjištěny teplotní rozdíly a teplotní poměry.
Podle jednoho dalšího provedení obvodu pro měření odporu podle předkládaného vynálezu je v' sériovém obvodu, z referenčních odporových jednotek a měřeného odporu upraven ů Ί O 1/¼ ΤΤιΓ. r 1/·/; cn: η ώγ γιγί r· am ·7 hanhn cti i m ίο iřn/rin ί ki k^XX J- J. -L y. -L 1 I u.
vyhodnocovacího.obvodu spínán takovým způsobem, že přerušuje tok proudu skrz sériový obvod v průběhu vybíjecích fází -kondenzátpru_.___Tp_tp____řeš_en.í_..má___tu . výhodu,____že v průběhu vybíjecích fází' kondenzátorů, které jsou ve srovnání s nabíjecími fázemi. delší, neprotéká skrz sériový obvod žádný proud, což vcelku omezuje, spotřebu proudu a při připojení baterie jako zdroje provozního napětí to prodlužuje její životnost.
Pro jednoduché vyhodnocení každého vybíjecího času se navrhuje, aby byl upraven komparátor spojený s vybíjecím odporem, který porovnává napětí na kondenzátoru s referenčním napětím odpovídajícím předem stanovené hodnotě a který 5 přivádí stop signál na obvod pro měření času, když napětí na kondenzátoru překročí 'předem stanovenou hodnotu, přičemž obvod ,pro měření času zahrnuje čítač čítající taktovací impulsy zdroje taktovacích impulsů, jehož čítači· provoz začíná prostřednictvím start' signálu synchronně sě začátkem 10, každé vybíjecí fázekondenzátoru a končí prostřednictvím stop signálu z komparátoru,· takže, každý výsledek čítání čítače reprezentuje naměřenou hodnotu vybíjecího času, normovanou podle trvání periody taktovacích signálů zdroje taktovacích signálů. - ...
Vybíjecí obvod kondenzátoru.' je- výhodně .vytvořen tak, že jeden z přívodů kondenzátoru.'je v průběhu vybíjecích fází spojen bezprostředně ·' se zemí a druhý přívod tohoto kondenzátoru je spojen s prvním vstupem komparátoru a dále také přes vybíjecí odpor se zemí.
Pro vytvoření referenčního napětí ' komparátoru je navržena dělička napětí, která je připojena paralelně k sériovému'* obvodů z referenčních odporových jednotek a z měřeného odporu, . popřípadě z měřených odporů, na zdroj 25 stejnosměrného napětí a jejíž'.odbočný bod děleného napětí je spojen s druhým vstupem komparátoru. Takto se jednoduchým prostředkem dosáhne toho, že mez komparátoru je pevnější částí provozního napětí přiloženého na sériový obvod z měřených odporů a z referenčních odporových jednotek, čímž se eliminuje vliv provozního napětí na výsledky měření.
• · · • *
Řídící a vyhodnocovací obvod může být jednoduchým způsobem realizován s použitím mikroprocesoru, ' přičemž časovač tohoto mikroprocesoru . může být využit pro měření času.
Referenční odporové jednotky mohou sestávat z jednotlivých odporů.
Alternativně . by mohly být referenční odporové jednotky vytvořeny také ze společného obvodu více
IQ jednotlivých.odporů.
Obvod' pro. měření odporu podle předkládaného vynálezu je velmi vhodný, pro použití jako obvod., pro. měření teploty, přičemž měřeným odporem je odpor pro měření teploty, zejména teplotní čidlo s platinovým odporem..
Předmětem předkládaného vynálezu je dále také způsob měření odporu definovaný v patentovém nároku. 11, který je proveditelný s použitím obvodu pro měření ..odporu podle předkládaného vynálezu.
Předkládaný vynález bude níže podrobněji vysvětlen s
.. ...
odkazy na připojené vykresy.
Přehled obrázků na výkresech
Obr.l znázorňuje schéma zapojení prvního příkladu provedení obvodu pro měření odporu podle 25 .
-------------„------,-------předkládaného-v-yna-l-ezu-,—-----------------------—
Obr.Ia představuje část schématu zapojení příkladu provedení podle obr.' 1 a slouží pro vysvětlení . různých konfigurací zapojení ' měřeného odporu;
• ·· * « * * v • · · · · · · ·♦· ·
•. ♦ · · · . · · ··· ·· »»»··«· ·« »
Obr. 2 znázorňuje schéma zapojeni druhého příkladu provedeni, obvodu pro , měření odporu podle předkládaného vynálezu;
Obr.3 znázorňuje schéma zapojení obvodu pro měření odporu, který je vytvořen podle běžného způsobu převodu odpor-čas.
Příklady provedení vynálezu 1
Na .obr. 1 ,je uvedeno schematické. znázornění zapojení prvního příkladu . provedení obvodu pro měření odporu podle předkládaného vynálezu.
Obvod 1 pro měření'odporu zahrnuje v sériovém obvodu 3 měřený odpor · Rx, první .referenční odpor R1Z druhý referenční odpor R2 ' a spínač 5, přičemž sériový obvod 3 je svými vnějšími, přívody připojen na baterii Ί_, která .tvoří zdroj provozního;napětí pro celý obvod 1 pro měření odporu.
Každý odpor Rx, R1 a R2 je přes jednotlivé dvojice 9, 10, ..11 vodičů spojen s odpovídájícími vstupními přívody řiditelného analogového multiplexeru 13,.. který je řídícím vedením 15 spojen s řídícím a vyhodnocovacím obvodem 17 . Pod řízením řídícího a vyhodnocovacího obvodu 17 může analogový muítiplexer 13 střídavě spojovat' každou z. dvojíc 9, 10, 11 vodičů a přívody ' kondenzátoru 19 připojeného k analogovému multiplexeru 13, což je prostřednictvím, čárkovaných čar schematicky naznačeno .pro případ' dvojice 9 vodičů. Při takovém dočasném spojení kondenzátoru 19 s každým jedním z odporů Rx, Rx nebo R, sériového obvodu 3 dochází k nabíjení kondenzátoru 19 na nabíjecí napětí odpovídající úbytku napětí na příslušném odporu Rx, Rx popřípadě R-.
* ·· · · ' « ♦ · · · « φ · ····' • ·· · · · · · ··♦ ·· ··· ·Φ·Φ ·· ·
Analogový multiplexer 13 je řídícím a vyhodnocovacím obvodem 17 dále řiditelný takovým způsobem, že spojuje přívody kondenzátoru ' 19 s výstupními přívody 21 a 23 analogového multíplexeru 13, jak je schematicky . znázorněno 5 čerchovanými čarami na obr. 1, přičemž v tomto ' posledně uvedeném provozním stavu analogového multíplexeru 13 není žádná z dvojic 9, 10 a . 11 vodičů' elektricky spojena s kondenzátorem 19.' .
Výstupní přívod 23 analogového multíplexeru 13 -je spojen bezprostředně se zemí, naproti tomu.výstupní přívod. 21 je spojen s vybíjecím - odporem RFi .a. s' prvním vstupem 25 napěťového komparátoru. .Vybíjecí odpor Rs spojuje výstupní ·< ”* přívod 21 analogového multíplexeru 13 se zemí odpovídající zápornému potenciálu baterie 7.' ;
Druhý vstup· 29 · komparátoru 27 je spojen s odbočným bodem 31. děličky 33 napětí, která sestává z odporů 35, 37. a která ' je připojena paralelně k sériovému' obvodu· 3 z referenčních odporů Ru R. a z měřeného odporu Rx na baterii Z· Dělička 33 napětí je dimenzována .tak, že referenční napětí ’ pro komparátor 27, odbočené na odbočném bodě. 31, je menší než úbytek napětí na nejmenším z odporů Ru R, nebo Rx v sériovém ...—. —_ot3vo'dtT’3·;-” .' - —·—· —· · -=~- · Komparátor 27 ' má na svém výstupu 39 úroveň H, když napětí na prvním vstupu 25 komparátoru 27 je větší než referenční napětí na druhém vstupu 29 komparátoru 27.. Jakmile napětí na prvním vstupu 25 komparátoru 27 ; klesne pod •referenční napětí na druhém vstupu 2 9 komparátoru 27, překlopí komparátor .27 výstup 39 ' na úroveň L. Binární výstupní signál komparátoru 27 se použije pro řízení čítacího provozu číslicového čítače 41, který čítá taktovací impulzy » · · · • · ·· ··« · · . · · · ·♦ ♦ · • · • · · « · .·· ♦
*/ >
'i· vytvořen jako obvod s Výstup 39 komparátoru 27 je- spojen čítače 41. Při přechodu' výstupního z úrovně L na úroveň H začne čítač zdroje 43 taktovacích impulzů, který je krystalovým oscilátorem.
se start/stop vstupem 44 signálu z komparátoru 27 s čítáním taktovacích impulzů ze zdroje 43 taktovacích impulzů. Průběh čítání se zastaví, když úroveň výstupního signálu z komparátoru.27 opět přejde z H na L. Každý výsledek čítání čítače 41 je pro uložení do paměti a vyhodnocení převeden do řídícího a vyhodnocovacího obvodu 17, u kterého pro další poukázat na mohou být se jedná o mikroprocesorový obvod.
to, že čítač -41 a zdroj 43 taktovacích impulzů součástmi . časovacího obvodu v mikroprocesorovém . Lze; tedy obvodu 17.
V následujícím popisu pro měření odporu podle obr. měřeného odporu Rx.
bude vysvětlena'funkce obvodu 1 při zjišťování hodnoty odporu
Měřicí cyklus začíná tím, že řídící a vyhodnocovací obvod 17 vydá přes datové vedení' 15 na analogový multiplexer 13 řídící tomu, aby dvojicí _9 ^kondenzát or., >L9signál, který analogový multiplexer 13 spojil přívody měřeného odporu Rx, vodičů, s přívody 'kondenzátoru '19.
přiměje k spojené s
Tím pro začíná_-nabí j_e.cí.w.fáze.,... -ve.^kteřé, ^š.e....nabige_.na. nabíjecí napětí odpovídající úbytku napětí na měřeném odporu Rx. Trvání nabíjecí fáze je odměřeno tak, aby se při nabití —konden-z-át-oru—l-9-dosáhlo--ro-v-nová-žného-stavu-.-' Potom- -řídí- řídící-----a vyhodnocovací obvod 17 analogový multiplexer 13 řídícím signálem, který analogový multiplexer 13 přiměje ktomu, aby elektricky odpojil dvojici 2 rodičů od přívodů kondenzátoru 19 a aby spojil tyto přívody kondenzátoru 19 a výstupními přívody 21 a 23 analogového multiplexeru·’ 13. Tím je potom »
»· ·
• · · ♦ nastavena vybíjecí fáze kondenzátoru 19, ve které se kondenzátor vybíjí přes vybíjecí odpor RFi na zem. Se začátkem vybíjecí fáze byl nastartován čítači provoz čítače 41, neboť úroveň výstupního signálu komparátoru 27 došla přiložením 5 . napětí kondenzátoru na vstup 25 komparátoru 27 k přechodu z L na H. Čítači provoz čítače 41. se opět zastaví, jakmile ·>- vybíjení kondenzátoru 19 dojde tak daleko, že .napětí na prvním vstupu 25 komparátoru 27 klesne pod referenční napětí na druhém vstupu 29 komparátoru 27 a komparátor 27 tudíž 10 překlopí úroveň výstupního signálu z H na L.
Řídícím a.· vyhodnocovacím obvodem 17 převzaté výsledky čítání odpovídají násobení . trváním periody taktovacích signálů zdroje 43..taktovacích signálů vybíjecího času ' tx kondenzátoru 19 při vybíjení z rovnovážného stavu s nabíjecím · , r napětím odpovídajícím úbytku. napětí na měřeném odporu Rx až do poklesu napětí na kondenzátoru 19 na referenční napětí komparátoru 27, odbočené' z děličky 33 napětí.
V následujícím kroku řídí řídící a vyhodnocovací obvod 17 analogový multiplexer . 13 takovým způsobem, že analogový multiplexer 13 spojí .dvojici 10 vodičů, přiřazenou prvnímu referenčnímu odporu R^ s přívody kondenzátoru 19, čímž se nastaví nová nabíjecí fáze kondenzátoruc19, ve které se kondenzátor 19 nabíjí až do dosažení rovnovážného stavu na nabíjecí napětí odpovídající úbytku napětí na prvním .referenčním odporu Rx. Po dokončení této druhé nabíjecí fáze kondenzátoru 19 přiměje řídící a vyhodnocovací obvod . 17 analogový multiplexer 13 k tomu, aby spojil přívody kondenzátoru 19 s výstupními přívody 21 a 23, aby vybil kondenzátor 19, přičemž je čítač 41 shora popisovaným způsobem uveden do.provozu, aby nyní zjistil vybíjecí' čas tx • · od začátku druhé vybíjecí fáze do časového okamžiku, ve kterém napětí na kondenzátoru 19 klesne pod referenční napětí komparátoru 27.
V dalším kroku spojí analogový: multiplexer 13' podle 5 ' odpovídajícího řízení prostřednictvím řídícího a vyhodnocovacího obvodu 17 dvojici 11 vodičů, přiřazenou druhému referenčnímu odporu·.R2, s přívody kondenzátoru 19, aby se nastavila třetí nabíjecí fáze, ve které.se .kondenzátor 19 nabíjí do dosažení rovnovážného stavu na nabíjecí napětí “0 odpovídající úbytku napětí na druhém referenčním odporu R:.
Nakonec se analogový multiplexer . 13 opětovně řídí tak, že spojí přívody kondenzátoru' 19 svýstupními přívody 21 a 23, aby nastavil, novou vybíjecí fázi kondenzátoru 19 se zjišťováním vybíjecího času t2, . přičemž ,t2 označuje čas od 15 .
začátku této vybíjecí fáze.· až do...časového..okamžiku, ve kterém napětí na kondenzátoru.. 19 klesne: pod referenční . napětí komparátoru. 27, které je odbočeno z děl íčky 33 napětí.
U obvodu pro měření odporu ' podle předkládaného vynálezu jsou referenční odpory a měřený, odpor v sériovém obvodu 3 protékány stejným proudem, takže jejich, jednotlivé úbytky napětí jsou . také, ' nezávisle na celkovém odporu sériového obvodu 2 a tím na celkovém proudu, v poměru jejich hodnot odporů.
________Hodnota Rx měřeného odporu . J<x_-_z á.v i.s.í______p.o.d l.e_ následující vztahu (1) na změřených.vybijecích časech tx, tL, t, a na hodnotách odporů RL aR2 referenčních odporů R2 a R::.
Rx = R1 . exp([tx - tj/ [t2 - tj . ln[R2/RJ) (1)
Řídicí a vyhodnocovací obvod 17 vypočítává hodnotu odporu Rx podle naprogramovaného algoritmu na základě tohoto vztahu (1) a podává výsledek v číslicové formě.
Spínač 5, vytvořený například jako tranzistor, v sériovém obvodu 3 bude řídicím a vyhodnocovacím obvodem 17 vždy při začátku odpovídající nabíjecí fáze kondenzátoru nastaven do vodivého stavu a se začátkem každé vybíjecí fáze kondenzátoru 19 bude nastaven do vysokoohmového stavu. V průběhu vybíjecích fází tudíž sériovým obvodem 3 neteče žádný proud, čímž se odpovídajícím způsobem redukuje spotřeba proudu celého obvodu pro měření odporu.
Obvod pro měření odporu .podle .obr. 1 může .být například vytvořen jako obvod pro měření teploty. V .takovém případě se u měřeného odporu Rx jedná o odpor pro měření teploty, například, o. teplotní čidlo- s platinovým odporem. Teplotní čidlo s platinovým:'· odporem, · které má teplotní součinitel přibližně' okolo 0,39 %/K se nabízí pod označením PT 100 se jmenovitou hodnotou odporu 100 Ω při teplotě.0’C, pod označením PT 500 se jmenovitou, hodnotou odporu 500. Ω. při teplotě 0°C, a pod označením .PT 1000 se jmenovitou hodnotou odporu 1000 Ω při teplotě 0°C a vyznačuje se obzvláště ~dT0 uhou “c as'o vpu'kon's ťanťo u“a -dc b r ou- r e p r o duko va t e i nos ťfr —
Na obr. 1 zahrnuje měřený odpor Rx čtyři přívody 50, 51, 52, 53, přes které je s odpovídajícími připojovacími svorkami 46, 47, 48 a 49, zahrnujícími platinu (není znázorněno), zbývající částí obvodu 1 pro měření odporu. Pro napěťové vyvedení upravené přívody 50 a 51 jsou přes připojovací svorky 46 a 47 spojeny s dvojicí 9 vodičů. Přes přívody 52 popřípadě 53, spojené s připojovacími svorkami £8 a 49, je měřený odpor Rx začleněn do sériového obvodu 3. Toto ______25
| 4 • 4 | 4« • · | • • « | • 4 | 44 t»ll |
| * | 4 4 | • 4 | • 4 · | |
| • | • *4 | 4 | • · 4 | |
| * | 4 4 | 4 4' | 44 4 4 | |
| 444 | • 4 | ··· | • 4444 | 4 « • 4 4 |
zapojení odpovídá čtyřvodíčovému měřícímu uspořádání, jak se provádí při běžném měření odporů, aby'se minimalizoval vliv odporů přívodů na výsledky měření.
Obvod pro měření odporu podle obr. 1 umožňuje ale také měření s dvouvodičovým uspořádáním měřeného odporu Rx, přičemž připojovací svorky 46 a 48 na jedné straně a připojovací svorky· 47 a 49 na druhé straně jsou prostřednictvím drátěných můstků, označených vztahovými značkami 55 popřípadě 56, spojeny nakrátko a přívody 50 a 51 mohou být vypuštěny.
Podle jedné varianty příkladu provedení znázorněného na obr. 1 je navržena možnost automatického rozeznání uspořádání přívodů měřeného odporu Rx a přepojení mezi čtyřvodičovým provozem měření a dvouvodičovým provozem měření. U jednoho takového provedení předkládaného vynálezu jsou podle obr. Ia připojovací svorky 47 a 47, které jsou upraveny pro odbočení napětí u čtyřvodičového provozu měření, spojeny s dvojicí 60 vstupních ' přívodů analogového multiplexeru 13,. přičemž připojovací svorky 48 a 4$ jsou spojeny s další dvojicí 58 vstupních přívodů analogového multiplexeru 13. Pro ověření uspořádání přívodů měřeného odporu Rx ^řidí' “řídící' 'a -•vyhodnocovací — obvod... .17.analogový multiplexer 13 takovým způsobem, aby dvojice 60 vstupních přívodů byla spojena přívody· kondenzátoru 19. V případě
2-5- - ......................... .......
čtyřvodičového uspořádání·měřeného -odporu·- -Rx ..j.so.u....oddělené _ napěťové přívody 50, 51 k ' dispozici a dochází k nabíjení kondenzátoru 19 na nabíjecí napětí odpovídající úbytku napětí na měřeném odporu Rx, takže obvod 1 pro měření odporu může pracovat ve čtyřvodičovém provozu měření.
Je-li měřený odpor. Rx zapojen ve dvouvodičovém uspořádání přívodů, pak jsou vypuštěny napěťové přívody 50,
51. Při spojení dvojice 60 vstupních přívodů analogového multiplexeru 13 s přívody kondensátoru 19 nedochází tedy: .k nabíjení kondenzátoru 19, 'což může být zjištěno řídícím a vyhodnocovacím obvodem 17 tak, že v následující, nastavené vybíjecí fázi není, zaznamenán žádný průběh čítání čítače 41, neboť napětí na kondenzátoru 19 na vstupu -25 komparátoru 27 nepřekročí referenční napětí na. vstupu 29 komparátoru 27.
Řídící a vyhodnocovací obvod 17 může v tomto případě přepojit ze čtyřvodičového provozu' měření . na dvouvodičový provoz měření, přičemž pro odbočení úbytku napětí na měřeném odporu
Rx se dvojice 58 vstupních přívodů'analogového multiplexeru 13 · pojí v každém měřícím cyklu s kondenzátorem .19, aby byla nastavena nabíjecí fáze pro následující stanovení vybíjecího času tx.
Pro případ, . že. -se- u. měřeného odporu Rx jedná o teplotní čidlo s platinovým odporem PT 100 a oblast měření odporu má ležet mezi 100 a 170 Ω, lze uvést jako příklad následující návrhdimenzování pro obvod'pro měřeni odporu: .
| Rx: | 100 .... 170 Ω |
| ~ '......· '-RfJ -·- | το ο· ώ · ~—-;—- |
| R,: | 170 Ω |
| 25 r J | 500 ^Ω |
Kapacita C kondenzátoru 19: 33 nF
Frekvence taktovacích impulzů pro.čítač 41:1' MHz'
Referenční.napětí- na vstupu 29 komparátoru 27: UB/6, přičemž UB označuje napětí baterie 7, například o 3 V.
• · ♦ · · • ·· · · φ φ «« · • »«·*
Hodnota odporu referenčního odporu Rx . leží v blízkosti nejmenší hodnoty měřené oblasti měřeného odporu Rx, naproti tomu hodnota odporu referenčního odporu R2 leží v blízkosti největší hodnoty měřené oblasti měřeného odporu Rx. Takovéto dimenzování referenčních odporů Rx a R2 je navrženo pro dosažení optimální přesnosti při .zjišťování hodnoty odporu Rx. ' '
U příkladu provedeni podle obr. 1 je v sériovém obvodu 3 upraven pouze jeden měřený odpor Rx. U obvodu, pro měření odporu podle předkládaného, vynálezu by mohlo', ale být upraveno také více měřených odporů Rx v sériovém obvodu 3 a pro určování jejich .jednotlivých hodnot odporů... prováděn měřící proces. Odpovídající .příklad provedení znázorňuje obr. 2. Prvky na obr. ’2, které odpovídají prvkům z obvodu na obr. 1, jsou označeny vždy stejnými vztahovými- značkami, takže pro vysvětlení .jejich funkce může být odkázáno na popis příkladu provedení , : znázorněného .' na obr. 1. Další popis příkladu provedení podle obr. 1 se omezí v podstatě- pouze na rozdíly oproti příkladu provedení podle-obr. 1.
Obvod pro měření odporu podle obr. 2 . zahrnuje dva měřené odpory RxL a Rx2 vzájemně v sérii a , v ' sérii . k
a' 3b, přičemž tok proudu- skrz referenční odporové články 3a a
3b může být vždy odděleně přerušen prostřednictvím spínače 5a .p.Qp.řípadě_.__£b,___cp ž_. probíhá pod řízením řídícího ___a vyhodnocovacího obvodu 17.
U měřených odporů Rxt
a. Rx2 - se jedná o, v tomto přikladu, teplotní čidla . s platinovým odporem, zejména stejného typu (například PT 100 .nebo PT 500), takže obvod-pro měření odporu podle obr. 2 je použitelný pro měření
| 22 | • · ♦ · · » · * ·· | v · · » * · · ··· · • · · · »·· ···* *· · | |
| teplotních rozdílů | s větší | relativní | přesností měřené |
| hodnoty. Příkladem | použití | by mohlo | být vyhodnocení |
| teplotního rozdílu mezi teplotou ve vstupní | části a teplotou |
ve výstupní části topeni,.' přičemž jeden z měřených' odporů 5 Rxv Rx. je teplotně vázán se vstupní částí a druhý měřený odpor je teplotně vázán s-výstupní částí. Obvod podle obr. 2 může být kombinován na měřič tepla se zařízením pro měření průtoku měřící objemový průtok vody procházející topením, který stanovuje teplotní spotřebu topení z. objemového průtoku 10 vody . a z teplotního rozdílu mezi vstupní části a výstupní částí.
Referenční odporové· články 3a a 3b jsou, přiřazeny různým typům měřených, odporů. Odpory Rla a R,a referenčního odporového článku 3a jsou dimenzovány s ohledem'na optimální .
přesnost měření teploty . s teplotním čidlem s platinovým odporem PT 100, naproti tomu odpory Rlb a R2b referenčního odporového . článku .· 3b' j sou dimenzovány s ohledem'na ; optimální přesnost měření teploty.· s teplotním čidlem s platinovým odporem PT 500. Pokud ; se u obou měřených odporů Rxt a 3.x.
jedná o teplotní' čidla s platinovým odporem stejného typu, pak dojde k použití při měření odporu popřípadě teploty vždy pouze jednoho odpovídajícího referenčního odporového' článku 3a nebo 3b, ' přičemž vždy tok proudu skrz druliý referenční odporový článek bude přerušen tak, že.bude přiřazený spínač
5a popřípadě 5_b nastaven do .vysokoohmového stavu.
V následujících úvahách se pro jednoduchost předpokládá, že u měřených „odporů RX] a Rx2 jedná o teplotní čidla s.platinovým odporem PT 100. V tomto případě je spínač
5b pod řízením·řídícího a vyhodnocovacího obvodu 17 nastaven ~
do vysokoohmového stavu, .takže sériový obvod 3, který se zúčastňuje měřicího, cyklu, sestává z odporů Rxx, Rx., R.a a Rla·
Měřicí cyklus probíhá analogicky jako u vysvětlujícího popisu ve spojení s příkladem provedení podle obr. 1 ťak, že analogový multiplexer 13 postupně po sobě spojuje dvojice 8, 9, 10a a 11a vodičů pod řízením řídícím a vyhodnocovacím obvodem 17 s přívody .kondenzátoru 19, aby tento kondenzátor 19 vždy nabil do dosažení rovnovážného stavu ha jednotlivá nabíjecí napětí odpovídající úbytkům napětí na odporech Rxx, Rx., Rla a na . do série společně zapojené dvojice odporů . Rla, R.a, přičemž po každé nabíjecí fázi kondenzátoru 19 následuje vybíjecí fáze, ve· které se měří vybíjecí čas od začátku, každé vybíjecí fáze až .do časového okamžiku, ve-kterém napětí na kondenzátoru 19 klesne pod referenční napětí na vstupu 29 komparátoru 27. Měření vybijecích časů tx2, tx2,. tla a tla2a probíhá stejným způsobem jako měření .vybíjecích :časů v prvním příkladu provedení podle obr. 1.
Hodnoty odporů Rxx a Rx. měřených odporů Rxt a. Rx. závisí podle následujících vztahů (2) popřípadě (3) na odpovídajících vybíjecích'časech kondenzátoru a na hodnotách
---------------R-x—=—R·^—;
Rx2 - Rla . exp( [tx.-tla]/[tla2a-tla] .ln[[Rla+R2a]/Rla]} (3)
Kde označuj í:
txx vybíjecí čas kondenzátoru stavu s nabíjecím napětím na měřeném odporu Rxt, .
tx2 vybíjecí čas kondenzátoru stavu s nabíjecím napětím na měřeném odporu Rx2, •v tla vybíjecí Čas kondenzátoru stavu s nabíjecím napětím na referenčním odporu'Rla,
L idZčl •·« • ·· • ·· • · ·· v při vybíjení z nabitého odpovídajícím úbytku napětí při vybíjení z nabitého odpovídajícím úbytku napětí při vybíjení z nabitého odpovídajícím úbytku napětí vybíjecí čas kondenzátoru 19 při vybíjení z nabitého nabíjecím napětím odpovídajícím úbytku napětí referenčních odporech Rla a R:a, stavu s na obou..
hodnotu odporu Rla, a hodnotu odporu R.a.
, · Řídící a vyhodnocovací obvod 17 vypočítává hodnoty odporů Rxx a Rx2 podle . algoritmu na základě shora uvedených vztahů (2) popřípadě (3).
„ ____...._________Rí.dí.cí_.a__v_yho.dno.co.v.ací_oby.od_lX,_j.e-7-dál.e.„up.r.a.ven-_t.ak.,.....
aby vypočítával poměr hodnot odporů Rxx a Rx2 podle . následujícího vztahu (4):.
RXi/Rx2 = exp([tx1-tx2]/[tla2a-t1J .ín[[Rla+RZa]/Rla] ) (4)
♦ » ♦ · • 44 44 • «
4'
Ve smyslu patentového nároku 1 představuje u obvodu, který je znázorněný na obr. . 2, referenční odpor Rla první referenční odporovou jednotku a sériový obvod z obou odporů Rla a R2a druhou referenční odporovou jednotku.
Za předpokladu stanovení měřené oblasti odporu teplotních čidel s odpory PT 100, které představují měřené odpory Rxu Rx2, na 100 Ω až 170 Ω se navrhuje dimenzovat odpor Rla se 100 Ω a odpor R.a, se 70 Ω, takže hodnota odporu Rla leží v blízkosti spodní hodnoty měřené 'oblasti a součet hodnot odporů RIa a R2a leží v blízkosti horní hodnoty měřené oblasti. Takovýmto dimenzováním referenčních odporů může být vliv případných teplotních závislostí referenčních odporů a vliv absolutní, přesnosti referenčních odporů na přesnost měření udržen při měření odporů RxL a Rxg na nejmenší možné míře. Lze uvažovat ještě o’ dalším dělení referenčních odporů s odpovídající'.volbou’ dvojic kombinaci referenčních odporů podle velikostí skutečně potřebné oblasti měření teplotních čidel PT 100.
Pokud se u měřených odporů Rxr a Rx2 jedná ,o teplotní čidla s platinovými odpory PT 500, pak převezmou referenční odpory Rlb a R2b shora popisovanou úlohu referenčních odporů
—. —Rla— a—R.a-,—·přičemž- referenční —odporový,-článek.. 3.a..-je.„.odp.ó.j.en. . odpovídajícím nastavením spínače 5a. Který z obou referenčních odporových článků 3a nebo 3b m á být použit, —mů-ž-e~být—s-t-anoveno—edpov-ídag-í-G-í-m—nap-rog-r-amo-vánim—ř-idící-ho—a— vyhodnocovacího obvodu 17. Na druhé straně může být řídící a vyhodnocovací obvod 17 upraven k tomu, . aby automatickyvyhodnocoval, který typ teplotních čidel s platinovým odporem je zapojen, aby pak pro měření zvolil odpovídající referenční
| • ·· | • · | 9 9 | • |
| * * · · | • | • · · 9 | • |
| • · · | 9 · | 9 | • |
| • · · ···· | • « | • |
odporový článek 3a nebo 3b prostřednictvím řízení spínače 5a a 5 b.
U obvodu podle obr. 2 lze ještě poukázat na doplňkovou vybíjecí cestu pro kondenzátor 19, přičemž tato doplňková vybíjecí cesta zahrnuje další vybíjecí odpor RE1 zapojený paralelně k vybíjecímu odporu RE. ' Tato doplňková vybíjecí cesta ’může být prostřednictvím řízeni spínače 4 7 volitelně nastavena jako aktivní nebo neaktivní, aby se pro každé vybíjení kondenzátoru 19 mohla změnit časová vybijecí konstanta. Prostřednictvím připojení vybíjecího odporu RE1 se zmenší vybíjecí časová konstanta, čímž se zkrátí příslušná .vybíjecí fáze. Připojení doplňkového vybíjecího odporu RE1 pro zkrácení . vybíjecích . fází a tím pro omezení . spotřeby proudu v obvodech 27, 41 pro měření času připadá do úvahy v případech, ve kterých se lze smířit, s nepatrným zmenšením rozlišení výsledkuměření,odporu.
Pokud jsou ale kladeny vyšší nároky na přesnost absolutní hodnoty popřípadě rozdílové hodnoty při měření odporu, pak zůstává ještě možnost kalibrovat obvod pro měření odporu podle předkládaného vynálezu v tom smyslu, že se provedou kalibrační měření s normovanými odpory s vyšší přesností*, které při“tOmtO“ka±řbra’čn±irr měření · převezmou“úiohu měřených odporů. Tímto kalibračním měřením získané výsledky měření mohou být potom použity případně k tomu, aby se ‘ 'odvodí’ly“ korěkč n í~ ~f akťořy iíeb’o ko re kční~^f unkcey“”’kťeré b’y mohly být uloženy v paměti řídícího a vyhodnocovacího obvodu 17_a později použity řídícím a vyhodnocovacím obvodem 17 při vyhodnocování' výsledků měření později prováděných měření příslušných měřených odporů.
Takové kalibrování může být provedeno pro jeden určený typ obvodu s danými prvky a daným rozložením nebo dokonce přo každý individuální obvod.
Zastupuje :
Claims (11)
- PATENTOVÉNÁROKY1. Obvod pro měřeni odporu, s na stejnosměrné napětí zdroje (7) stejnosměrného napětí připojeným sériovým obvodem (3) z nejméně dvou referenčních, odporových jednotek (Rx, nejméně jednoho měřeného odporu (Rx; Rxx, Rx:), vyznačující se tím, že každá z referenčních odporových jednotek a každý měřící odpor je přes příslušnou dvojici (9, 10, 11; 8, 9,10a, 11a) vodičů odbočených ze senového obvodu ' (3) elektricky spojena s obvodem analogového multiplexeru (13), který pod řízením řídícího a vyhodnocovacího obvodu (17)a) ' střídavě elektricky spojuje každou z dvojic (9, 10, 11; 8, 9, 10a, 11a) vodičů a kondenzátorem (19), aby15 _ , tento kondenzátor. (19) vždy do dosazeni rovnovážného nabitého stavu, nabil na. nabíjecí. ..napětí reprezentované úbytkem napětí na odpovídající referenční odporové jednotce· (R1Z R.; Rla, Rla+R2a) popřípadě na odpovídajícím měřeném odporu (Rx; Rxlř RxJ , ab) který po každém nabiti kondenzatoru (19) tento kondenzátor (19) od odpovídající dvojice (9, 10, 11; 8, ~ 9;~lO'a7‘~l’raT'~vodŤčů'“el’erktTÍroky-Odpo-j í~a'~spoŤír~s-~vyb-í-j-ec-ím· ·obvodem kondenzátoru, obsahujícím vybíjecí odpor (RE), aby se kondenzátor (19) vybil přes vybíjecí odpor (R8),- pří^Wž^vyBí^ěčrTžbWd^^onděnžarťoru-ri’9T“je—spojen ' s číslicovým obvodem (41, 43) pro měření času, který zaznamenává vybíjecí čas od začátku každé vybíjecí fáze až do poklesu napětí na kondenzátoru (19) na předem stanovenou hodnotu a předává jako číslicovou informaci pro uložení do paměti a k dalšímu zpracování řídícím a vyhodnocovacím ·« 4 obvodem (17), a přičemž řídící a vyhodnocovací obvod (17) na základě nejméně tří naměřených hodnot vybíjecího času, které jsou přiřazeny vybití kondenzátoru (19) z' nabitých stavů5 odpovídajících vždy napěťovým úbytkům na jednotlivých referenčních odporových jednotkách (Rj, R,; Rla, Rla+R2a) a na odpovídajícím měřeném odporu (Rx; Rxx, Rx2), vypočítá výsledek měření, který reprezentuje hodnotu odporu odpovídajícího měřeného odporu (Rx; Rxr, Rx2) nebo popřípadě 10 závisí na této hodnotě odporu.
- 2. Obvod pro měření odporu podle nároku 1, vy z. načujíci se tím, že sériový obvod (3) z referenčních odporových jednotek a z měřeného odporu popřípadě z měřených odporů dále zahrnuje elektronický spínač 15 (5), který je řízen řídícím, a vyhodnocovacím obvodem (17) tak, že přerušuje .tok· proudu.'Skrz sériový obvod (3) v průběhu vybíjecích fází kondenzátoru (19).
- 3. Obvod pro měření odporu podle nároku 1 nebo20 2, vyznačující se tím, „že dále zahrnuje s vybíjecím odporem (RE) spojený komparátor (27), který porovnává napětí na kondenzátoru s referenčním napětím odpovídajícím předem stanovené hodnotě a vydává“ stop signál * na obvod (41, 43) pro měření času, když napětí na25 kondenzátoru klesne pod tuto předem stanovenou hodnotu, přičemž obvod (41, 43) pro měření času zahrnuje čítač (41) čítající taktovací impulzy zdroje (43) taktovacích impulzů, jehož čítači provoz začíná prostřednictvím start signálu synchronně se začátkem každé vybíjecí fáze kondenzátoru a končí prostřednictvím stop signálu komparátoru (27), takže každý výsledek čítání čítače (41) reprezentuje změřenou hodnotu vybíjecího času, normovanou podle trvání periody taktovačím impulzů zdroje (43) taktovacích signálů.
- 4. Obvod pro měření3, vyznačující se
- 5 kondenzátoru . (19) je spojen bezprostředně s potenciálem odporu podle nároku tím'., že jeden z přívodů v průběhu vybíjecích fází země a •druhý, přívod tohoto kondenzátoru je spojen s prvním vstupem komparátoru (27) a dále také s potenciálem země přes vybíjecí odpor (RE) .10 5. Obvod pro měření odporu podle nároku 3 nebo4/Vyz.načující se tím, že pro vytvoření referenčního napětí komparátoru·(27) je upravena dělička (33) napětí, která je připojena paralelně k sériovému obvodu (3) z referenčních odporů a z měřeného odporu popřípadě z měřených15 odporů na zdroj (7) stejnosměrného napětí a jejíž odbočný bod (31) děleného napětí. .je spojen ,s druhým vstupem komparátoru (27) . · .
- 6. Obvod pro měření odporu podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že řídící a vyhodnocovací obvod (17) obsahuje mikroprocesor..
- 7.. Obvod pro měření odporu podle nároku 6, vyznačující se tím, že okft/od (41, 43) pro měření času zahrnuje časovač integrovaný v mikroprocesoru.
- 8. Obvod pro měření odporu podle jednoho z předcházejících nároků, v y z... n a č u j i c-í - . s e t í-m , že referenční odporové jednotky (Rp R2) sestávají . vždy z jednoho jednotlivého odporu.··♦ · • ♦
- 9. Obvod pro měřeni odporu podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že alespoň jedena z referenčních odporových jednotek sestává z více jednotlivých odporů (Rla, R2a) .
- 10. Obvod pro měření odporu podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je obvodem pro měření teploty, přičemž měřený odpor (Rx) je odporem pro měření teploty, zejména teplotním čidlem s platinovým odporem.
- 11. Způsob měření odporu, vyznačující se t í m , že ' ,- se přiloží stejnosměrné napětí na sériový obvod z měřeného odporu a alespoň dvou referenčních odporů, j_5 - dále se měřený odpor a oba referenční odpory postupně spojují s kondenzá.torem,. aby se kondenzátor nabil do dosažení rovnovážného- nabitého·., sta.vu na nabíjecí napětí odpovídající úbytku napětí na příslušném referenčním odporu popřípadě na měřeném odporu, přičemž kondenzátor se vždy po takovém nabití20 opět vybíjí a přitom se měří vybíjecí čas ,.od začátku vybíjeni do časového okamžiku, ve kterém napětí na kondenzátoru klesne pod předem stanovenou hodnotu napětí, - a přičemž se hodnota odporu měřeného odporu stanovuj e= na základě následujícího vztahu (1):25____________________________________________________________________.___________Rx = Rx . exp([tx - tj/[t2 - tj . ln[R2/RJ) (1) označuje hodnotu odporu měřeného odporu, označují hodnoty odporů obou referenčních odporových jednotek,RxRT, R2
4 4« .4 4« 44 4 44 4 * 4 4 • 4 4 4 4 * • 4 • 44 4 * 4 • 4 • 4 V 4 4. 4 44 4 '4 9 · 4 * 4 4 4 • 4 4 • 4 444 44*4 44 • je změřený vybíjecí čas při vybíjení kondenzátoru z nabitého stavu s nabíjecím >. napětím odpovídajícím úbytku napětí na měřeném odporu, je změřený vybíjecí Čas při vybíjení kondenzátoru z nabitého stavu s nabíjecím napětím odpovídajícím úbytku napětí na referenční odporové jednotce s hodnotou odporu Rj, je změřený vybíjecí čas při vybíjení kondenzátoru z nabitého stavu s nabíjecím , napětím odpovídajícím úbytku napětí na referenční odporové jednotce s hodnotouodporu R..Zastupuje :
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19641648A DE19641648C1 (de) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | Widerstandsmeßschaltung und Widerstandsmeßverfahren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ319097A3 true CZ319097A3 (cs) | 1998-04-15 |
Family
ID=7808287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ973190A CZ319097A3 (cs) | 1996-10-09 | 1997-10-09 | Obvod a způsob pro měření odporu |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0836085B1 (cs) |
| AT (1) | ATE231965T1 (cs) |
| CZ (1) | CZ319097A3 (cs) |
| DE (2) | DE19641648C1 (cs) |
| HU (1) | HUP9701620A3 (cs) |
| PL (1) | PL322462A1 (cs) |
| SK (1) | SK135797A3 (cs) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19824850A1 (de) * | 1998-06-04 | 1999-12-16 | Abb Research Ltd | Verfahren zur Impedanzmessung |
| DE19934644C2 (de) * | 1999-07-23 | 2002-05-02 | Honeywell Ag | Schaltungsanordnung zur Messung eines veränderlichen Widerstandes |
| DE10156652B4 (de) * | 2001-11-17 | 2014-09-25 | Volkswagen Ag | Sensor zur orts- und/oder zeitauflösenden Kraft- oder Druckmessung |
| CN1319784C (zh) | 2001-11-17 | 2007-06-06 | 大众汽车有限公司 | 车辆且尤其是汽车的气囊装置 |
| DE10157529B4 (de) * | 2001-11-23 | 2005-03-31 | Insta Elektro Gmbh | Verfahren zur Bestimmung von Widerstands- und/oder Kapazitätswerten |
| DE10162254A1 (de) * | 2001-12-18 | 2003-07-10 | Beru Ag | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Bestimmen des elektrischen Widerstandes eines PTC-Heizelementes |
| DE102004028681B4 (de) * | 2004-06-14 | 2007-12-27 | Dieter Peter | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Verhältnisses zweier Widerstände |
| DE102006030774A1 (de) * | 2006-06-30 | 2008-02-21 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Verfahren zur Bestimmung des Bürdenwiderstandes für einen Messumformer |
| DE102008002777A1 (de) * | 2008-02-21 | 2009-11-12 | Eab Elektro Anlagen Bau Gmbh | Messverfahren und -anordnung, insbesondere für Widerstands-Temperaturfühler |
| DE102008043326B4 (de) | 2008-10-30 | 2018-03-15 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Widerstandsmessung eines von einer chemischen und/oder physikalischen Messgröße abhängigen Widerstandselements |
| EP2261624A1 (de) * | 2009-06-12 | 2010-12-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Messanordnung für eine elektrodynamische Maschine |
| DE102020004075A1 (de) | 2020-07-07 | 2022-01-13 | Diehl Metering Gmbh | Widerstandsmessschaltung, Messeinrichtung und Widerstandsmessverfahren |
| DE102020212559A1 (de) * | 2020-10-05 | 2022-04-07 | Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Elektrische Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Verbindungszustands eines Hochvolt-Steckverbinders mit einer Motorelektronik |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2312858C2 (de) * | 1973-03-15 | 1985-04-25 | Richard Dr.-Ing. Friedl | Verfahren zur Wärmemengenmessung |
| JPS61223622A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-04 | Toshiba Corp | 多温度計測装置 |
| US4987372A (en) * | 1989-08-01 | 1991-01-22 | Lutron Electronics Co., Inc. | Potentiometer state sensing circuit |
| US5371469A (en) * | 1993-02-16 | 1994-12-06 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Constant current loop impedance measuring system that is immune to the effects of parasitic impedances |
| DE4420998C2 (de) * | 1994-06-17 | 1999-03-25 | Diehl Stiftung & Co | Schaltungseinrichtung zum genauen Messen eines elektrischen Widerstandes |
-
1996
- 1996-10-09 DE DE19641648A patent/DE19641648C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-26 EP EP97114769A patent/EP0836085B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-26 AT AT97114769T patent/ATE231965T1/de active
- 1997-08-26 DE DE59709217T patent/DE59709217D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-10-07 PL PL97322462A patent/PL322462A1/xx unknown
- 1997-10-07 SK SK1357-97A patent/SK135797A3/sk unknown
- 1997-10-08 HU HU9701620A patent/HUP9701620A3/hu unknown
- 1997-10-09 CZ CZ973190A patent/CZ319097A3/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUP9701620A3 (en) | 2002-02-28 |
| ATE231965T1 (de) | 2003-02-15 |
| EP0836085B1 (de) | 2003-01-29 |
| HUP9701620A2 (hu) | 1998-08-28 |
| EP0836085A1 (de) | 1998-04-15 |
| DE19641648C1 (de) | 1998-01-02 |
| DE59709217D1 (de) | 2003-03-06 |
| SK135797A3 (en) | 1998-05-06 |
| PL322462A1 (en) | 1998-04-14 |
| HU9701620D0 (en) | 1997-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4535287A (en) | Electronic watt/watthour meter with automatic error correction and high frequency digital output | |
| CA1053924A (en) | Calibrating a measurement system including bridge circuit | |
| CN111263889B (zh) | 用于运行电池传感器的方法和电池传感器 | |
| CZ319097A3 (cs) | Obvod a způsob pro měření odporu | |
| JPH02194367A (ja) | 静電容量測定装置および方法 | |
| CA2501270C (en) | Bias technique for electric utility meter | |
| US20110001502A1 (en) | Resistance bridge architecture and method | |
| EP0645636A1 (en) | Electronic watthour meter | |
| JPH0227716B2 (cs) | ||
| JP2820530B2 (ja) | センサ信号を処理するための装置 | |
| US10802058B2 (en) | Tracking energy consumption using a sepic-converter technique | |
| KR100259187B1 (ko) | 전자식 전력량계의 오차 보상 장치 | |
| US20020021131A1 (en) | Battery monitoring system | |
| JPS6342477A (ja) | 導電性測定回路 | |
| JPH04248472A (ja) | 抵抗値測定方法 | |
| JPH05500716A (ja) | 電圧―デジタル変換器 | |
| JP2002040064A (ja) | 電池電圧検出装置 | |
| US6977494B2 (en) | Switchable impedance circuit for current sensing an electricity meter | |
| JPH0785022B2 (ja) | 容量性センサの温度依存ドリフトおよび温度非依存ドリフト並びに感度補償回路配置 | |
| JPS62261968A (ja) | 物理量測定回路 | |
| JPS62185174A (ja) | 電子式電力量計 | |
| US6434232B1 (en) | Apparatus and method for measuring loop impedance | |
| EP0203947A1 (en) | A static, electric apparatus for measuring power and energy drawn from a power supply network | |
| JPS5863867A (ja) | 静電容量測定装置 | |
| WO2014138624A1 (en) | Electronic device and method for tracking energy consumption |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |