RU2233453C2 - Multichannel resistance meter - Google Patents

Multichannel resistance meter Download PDF

Info

Publication number
RU2233453C2
RU2233453C2 RU2002115596/09A RU2002115596A RU2233453C2 RU 2233453 C2 RU2233453 C2 RU 2233453C2 RU 2002115596/09 A RU2002115596/09 A RU 2002115596/09A RU 2002115596 A RU2002115596 A RU 2002115596A RU 2233453 C2 RU2233453 C2 RU 2233453C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
controlled
keys
output
resistance
meter
Prior art date
Application number
RU2002115596/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002115596A (en
Inventor
Г.В. Даниленко (RU)
Г.В. Даниленко
И.И. Дикарев (RU)
И.И. Дикарев
А.К. Нургалиев (RU)
А.К. Нургалиев
Original Assignee
Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики
Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии filed Critical Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики
Priority to RU2002115596/09A priority Critical patent/RU2233453C2/en
Publication of RU2002115596A publication Critical patent/RU2002115596A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2233453C2 publication Critical patent/RU2233453C2/en

Links

Abstract

FIELD: measuring technique.
SUBSTANCE: each of contacts 1-1, 1-2,…1 -n directly or through respective resistor 2-1,2-2,..2-n and respective resistor 3-1,3-2,..3-n is connected with second outlet of respective controlled switch 4-1, 4-2,..4-n and respective controlled switch 5-1,5-2,..5-n. First inlets of controlled switches 4-1,4-2,..4-n are connected with outlet of controlled direct current source and with first outlet of additional controlled switch whose second outlet is connected with inlet of voltage meter to which potential proportional to circuit resistance is fed. First outlets of controlled switches 5 -1, 5-2,.. 5-n are combined and connected with common bus of meter. Control inlets of controlled switches 4-1, 4-2,..4-n and of controlled switches 5-1, 5-2,.. 5-n are connected with respective outlets of control unit. Control inlet of controlled direct current source is connected with respective outlet of control unit.
EFFECT: enlarged functional possibilities of metering device.
1 dwg

Description

зобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах дистанционного измерения сопротивлений резистивных датчиков.The invention relates to measuring equipment and can be used in systems for remote measurement of resistance of resistive sensors.

Известен измеритель сопротивлений (см. авторское свидетельство СССР № 1283669 от 06.05.85, МКИ G 01 R 27/00. Устройство для дистанционного измерения сопротивлений, авторы С.А. Бекарюк и В.А.Пискунов, опубл. 15.01.87, БИ № 2), содержащий резистивный датчик, коммутатор, управляемый источник тока, блок управления, преобразователь напряжения - код, вычислительный блок, блок индикации, соединительные провода. Коммутатор содержит первый управляемый ключ и управляющий элемент. Управляемый источник тока содержит первый и второй источники тока и второй управляемый ключ. Первый вывод резистивного датчика подключен к первому выводу первого управляемого ключа и через соединительный провод - к первому выходу управляемого источника тока и к первому входу преобразователя напряжения - код. Второй вывод резистивного датчика соединен с вторым выводом первого управляемого ключа, а через последовательно соединенные управляющий элемент и второй соединительный провод - к второму выходу управляемого источника тока и ко второму входу преобразователя напряжения - код. Выход преобразователя напряжения - код соединен с первым выходом вычислительного блока, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход соединен с блоком индикации. Второй выход блока управления соединен с входом управления управляемого источника тока. Первый вывод первого источника тока соединен с первым выводом второго управляемого ключа и с первым выходом управляемого источника тока, второй выход которого соединен с вторыми выводами первого и второго источников тока. Первый вывод второго источника тока соединен со вторым выводом второго управляемого ключа, вход управления которого соединен с входом управления управляемого источника тока.A known resistance meter (see USSR author's certificate No. 1283669 of 05/06/85, MKI G 01 R 27/00. Device for remote measurement of resistance, authors S. A. Bekaryuk and V. A. Piskunov, publ. 15.01.87, BI No. 2), containing a resistive sensor, a switch, a controlled current source, a control unit, a voltage converter - code, a computing unit, an indication unit, connecting wires. The switch contains the first managed key and control. A controllable current source comprises first and second current sources and a second controllable key. The first output of the resistive sensor is connected to the first output of the first controlled key and, through a connecting wire, to the first output of the controlled current source and to the first input of the voltage converter, is a code. The second output of the resistive sensor is connected to the second output of the first controlled key, and through a series-connected control element and the second connecting wire, to the second output of the controlled current source and to the second input of the voltage converter is a code. Voltage converter output - the code is connected to the first output of the computing unit, the second input of which is connected to the first output of the control unit, and the output is connected to the display unit. The second output of the control unit is connected to the control input of a controlled current source. The first terminal of the first current source is connected to the first terminal of the second controlled key and to the first output of the controlled current source, the second output of which is connected to the second terminals of the first and second current sources. The first terminal of the second current source is connected to the second terminal of the second controlled key, the control input of which is connected to the control input of the controlled current source.

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения в диапазоне малых сопротивлений резистивных датчиков и одноканальностъ (возможность измерения сопротивления только одного резистивного датчика). Низкая точность измерения в диапазоне малых сопротивлений резистивных датчиков связана с отсутствием компенсации сопротивления управляемого ключа, подключенного параллельно измеряемому резистивному датчику. В случае использования в качестве управляемого ключа электронной схемы с использованием в качестве коммутаторов полупроводниковых элементов необходимо учитывать, что сопротивление указанных элементов может быть соизмеримо или даже превышать измеряемое сопротивление резистивного датчика, а также имеет значительные величины технологического разброса и изменения в условиях эксплуатации. При этом, если не принять специальных мер по компенсации сопротивления управляемого ключа, точность измерения получается низкой. Использование в качестве управляемого ключа контакта электромагнитного реле позволяет снизить влияние ключа на точность измерения, однако резко снижает ресурс работы устройства по количеству допустимых коммуникаций, а также снижает быстродействие устройства.The disadvantages of the known device are low measurement accuracy in the range of small resistances of resistive sensors and single-channel (the ability to measure the resistance of only one resistive sensor). Low measurement accuracy in the range of low resistances of resistive sensors is associated with the absence of compensation of the resistance of the controlled key connected in parallel with the measured resistive sensor. In the case of using an electronic circuit as a controlled key using semiconductor elements as switches, it is necessary to take into account that the resistance of these elements can be comparable to or even exceed the measured resistance of the resistive sensor, and also has significant values of technological spread and changes in operating conditions. Moreover, unless special measures are taken to compensate for the resistance of the controlled key, the measurement accuracy is low. The use of an electromagnetic relay contact as a controlled key can reduce the influence of the key on the measurement accuracy, however, it sharply reduces the device’s operating life by the number of permissible communications, and also reduces the device’s speed.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является многоканальный измеритель сопротивлений (см. авторское свидетельство СССР № 1697017 от 24.05.89, МКИ: G 01 R 27/00, Многоканальный измеритель сопротивлений резистивных датчиков, авторы Л.И. Макеева, В.Д. Шалынин, В.А. Тимченко, опубл. 07.12.91., Бюл. № 45), выбранный в качестве прототипа и содержащий n резистивных датчиков, коммутатор, источник постоянного тока, измеритель напряжения, дифференциальный усилитель, блок управления, линии связи, соединительные провода, n каналов, каждый из которых содержит клеммы (контакты) для подключения резистивных датчиков. Коммутатор содержит управляемые ключи по два на каждый резистивный датчик, при этом первые выводы каждой пары управляемых ключей соединены через соединительные провода с первыми выводами соответствующих резистивных датчиков, вторые выводы первых управляемых ключей объединены и через первую линию связи подключены к первому выходу источника постоянного тока, вторые выводы вторых управляемых ключей объединены и через вторую линию связи подключены к первому входу измерителя, управляющие входы каждой пары управляемых ключей объединены и соединены с соответствующими выходами блока управления. Вторые выводы каждого из резистивных датчиков с номерами с 1-ого по (n-1)-ый через соединительные провода соединены со вторыми выводами резистивных датчиков с номерами соответственно с 2-го по n-й. Второй вывод первого резистивного датчика через третью линию связи соединен с инверсным входом дифференциального усилителя. Второй вывод n-го резистивного датчика через четвертую линию связи соединен с выходом дифференциального усилителя. Прямой вход дифференциального усилителя, второй вход измерителя и второй выход источника постоянного тока соединены с общей шиной устройства.The closest set of essential features is a multichannel resistance meter (see USSR author's certificate No. 1697017 of 05.24.89, MKI: G 01 R 27/00, Multichannel resistance meter of resistive sensors, authors L.I. Makeeva, V.D. Shalynin , V.A. Timchenko, published 07.12.91., Bull. No. 45), selected as a prototype and containing n resistive sensors, a switch, a direct current source, voltage meter, differential amplifier, control unit, communication lines, connecting wires , n channels, each of which with holds terminals (contacts) for connecting resistive sensors. The switch contains controlled keys, two for each resistive sensor, with the first terminals of each pair of controlled keys connected via connecting wires to the first terminals of the corresponding resistive sensors, the second terminals of the first controlled keys combined and connected to the first output of the DC source through the first communication line, the second the outputs of the second managed keys are combined and connected through the second communication line to the first input of the meter, the control inputs of each pair of controlled keys are combined are connected to respective outputs of the control unit. The second conclusions of each of the resistive sensors with numbers from the 1st to the (n-1) th through the connecting wires are connected to the second conclusions of the resistive sensors with numbers, respectively, from the 2nd to the n-th. The second output of the first resistive sensor through the third communication line is connected to the inverse input of the differential amplifier. The second output of the nth resistive sensor through the fourth communication line is connected to the output of the differential amplifier. The direct input of the differential amplifier, the second input of the meter and the second output of the DC source are connected to a common bus of the device.

В данном измерителе сопротивлений исключено влияние сопротивлений управляемых ключей на результат измерения сопротивлений резистивных датчиков за счет большого входного сопротивления измерителя напряжения и большего выходного сопротивления источника постоянного тока. Это дает возможность применять в качестве управляемых ключей электронные схемы с использованием в качестве коммутаторов полупроводниковых элементов и тем самым снять ограничения по количеству коммутаций ключей и повысить быстродействие устройства.In this resistance meter, the influence of the resistance of the controlled switches on the result of measuring the resistance of the resistive sensors due to the large input resistance of the voltage meter and the greater output resistance of the DC source is excluded. This makes it possible to use electronic circuits as controlled keys using semiconductor elements as switches and thereby remove restrictions on the number of key commutations and increase the speed of the device.

Недостатком известного измерителя сопротивлений являются его ограниченные функциональные возможности, связанные, во-первых, с невозможностью контроля сопротивления развязки между разобщенными цепями резистивных датчиков, так как вторые выводы разобщенных датчиков связаны соединительными проводами; во-вторых, с невозможностью подключения выводов резистивных датчиков к любым контактам устройства (например, нельзя подключать резистивный датчик между контактами с четными номерами).A disadvantage of the known resistance meter is its limited functionality associated, firstly, with the inability to control the isolation between the disconnected circuits of the resistive sensors, since the second conclusions of the disconnected sensors are connected by connecting wires; secondly, with the impossibility of connecting the terminals of resistive sensors to any contacts of the device (for example, you cannot connect a resistive sensor between contacts with even numbers).

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание многоканального измерителя сопротивлений, обладающего расширенными функциональными возможностями, которые позволяют:The problem solved by the invention is the creation of a multi-channel resistance meter with advanced functionality that allows you to:

- производить контроль сопротивления развязки между разобщенными цепями резистивных датчиков;- to control the isolation resistance between disconnected circuits of resistive sensors;

- снять ограничения на подключение резистивных датчиков к контактам измерителя сопротивлений.- remove restrictions on the connection of resistive sensors to the contacts of the resistance meter.

Технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, достигается тем, что в многоканальный измеритель сопротивлений, содержащий измеритель напряжения, n контактов для подключения резистивных датчиков, два управляемых ключа на каждый контакт с нечетными номерами, первые выводы первых управляемых ключей каждой пары объединены и подключены к выходу источника постоянного тока, первые выводы вторых управляемых ключей каждой пары объединены между собой, управляющие входы управляемых ключей соединены с соответствующими выходами блока управления, введены два дополнительных управляемых ключа на каждый контакт с четными номерами для подключения резистивных датчиков и дополнительный управляемый третий ключ, источник постоянного тока выполнен в виде управляемого источника постоянного тока, вход управления которого соединен с соответствующим выходом блока управления, каждый из контактов с нечетными номерами подключен ко вторым выводам соответствующих ему управляемых ключей непосредственно или через соответствующие первый и второй резисторы, каждый из контактов с четными номерами подключен ко вторым выводам соответствующих ему дополнительных управляемых ключей непосредственно или через соответствующие первый и второй дополнительные резисторы, первые выводы первых дополнительных управляемых ключей каждой пары объединены и подключены к точке соединения первых выводов первых управляемых ключей и к первому выводу третьего дополнительного управляемого ключа, второй вывод которого соединен с входом измерителя напряжения, на который поступает потенциал, пропорциональный величине сопротивления цепи, точка соединения первых выводов вторых управляемых ключей и первые выводы вторых дополнительных управляемых ключей каждой пары соединены между собой и подключены к общей шине устройства, управляющие входы дополнительных управляемых ключей и третьего дополнительного управляемого ключа соединены с соответствующими выходами блока управления.The technical result, which consists in expanding the functionality, is achieved by the fact that in a multi-channel resistance meter containing a voltage meter, n contacts for connecting resistive sensors, two managed keys for each contact with odd numbers, the first outputs of the first managed keys of each pair are combined and connected to the output of the DC source, the first outputs of the second managed keys of each pair are interconnected, the control inputs of the managed keys are connected to The control unit outputs two additional controlled keys for each contact with even numbers for connecting resistive sensors and an additional controlled third key, the DC source is made in the form of a controlled DC source, the control input of which is connected to the corresponding output of the control unit, each of the contacts with odd numbers connected to the second terminals of the corresponding managed keys directly or through the corresponding first and second resistors, to each of the contacts with even numbers is connected to the second terminals of the corresponding additional managed keys directly or through the corresponding first and second additional resistors, the first terminals of the first additional controlled keys of each pair are connected and connected to the connection point of the first terminals of the first managed keys and to the first terminal of the third additional controlled key, the second output of which is connected to the input of the voltage meter, which receives a potential proportional to rank resistance circuit, a connection point of first terminals managed by the second key and the first terminal of the second additional driven keys of each pair are interconnected and connected to a common bus device, additional control inputs driven keys and third additional controllable switch connected to the respective outputs of the control unit.

Указанная совокупность признаков позволяет расширить функциональные возможности многоканального измерителя сопротивлений, которые позволяют:The specified set of features allows you to expand the functionality of a multi-channel resistance meter, which allows you to:

- производить контроль сопротивления развязки между разобщенными цепями резистивных датчиков;- to control the isolation resistance between disconnected circuits of resistive sensors;

- снять ограничения на подключение резистивных датчиков к контактам устройства за счет исключения влияния входных цепей многоканального измерителя на величину сопротивления развязки между контактами и на величину сопротивления резистивных датчиков.- remove restrictions on the connection of resistive sensors to the contacts of the device by eliminating the influence of the input circuits of the multichannel meter on the value of the isolation between the contacts and on the resistance value of the resistive sensors.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема многоканального измерителя сопротивлений.The drawing shows a circuit diagram of a multi-channel resistance meter.

Многоканальный измеритель сопротивлений содержит контакты 1-1, 1-2,... 1-n для подключения резистивных датчиков, первые резисторы 2-1, 2-2,... 2-n, вторые резисторы 3-1, 3-2,... 3-n, первые управляемые ключи 4-1, 4-2,... 4-n, вторые управляемые ключи 5-1, 5-2,... 5-n, третий управляемый ключ 6, блок 7 управления, измеритель 8 напряжения, общую шину 9, управляемый источник 10 постоянного тока, электронно-вычислительную машину (ЭВМ) 11, четвертый управляемый ключ 12 и пятый управляемый ключ 13, резистор 14. Питание управляемого источника 10 осуществляется от источника 15 постоянного напряжения. Управляемый источник 10 постоянного тока содержит первый 16 и второй 17 управляемые ключи, резистор 18 и источник 19 постоянного тока. Каждый из контактов 1-1, 1-2,... 1-n непосредственно или через резистор 2-1, 2-2,... 2-n и резистор 3-1, 3-2,... 3-n подключен к второму выводу соответствующего управляемого ключа 4-1, 4-2,... 4-n и управляемого ключа 5-1, 5-2,... 5-n, первые выводы управляемых ключей 4-1, 4-2,... 4-n объединены и подключены к выходу управляемого источника 10 постоянного тока и первому выводу управляемого ключа 6, второй вывод которого подключен к входу измерителя 8 напряжения, первые выводы управляемых ключей 5-1, 5-2,... 5-n объединены и подключены к общей шине 9 устройства.The multi-channel resistance meter contains contacts 1-1, 1-2, ... 1-n for connecting resistive sensors, the first resistors 2-1, 2-2, ... 2-n, the second resistors 3-1, 3-2 , ... 3-n, the first managed keys 4-1, 4-2, ... 4-n, the second managed keys 5-1, 5-2, ... 5-n, the third managed key 6, block 7 control, voltage meter 8, a common bus 9, a controlled DC source 10, an electronic computer 11, a fourth controlled key 12 and a fifth controlled key 13, a resistor 14. A controlled source 10 is supplied from a constant source 15 to straining. The controlled direct current source 10 contains the first 16 and second 17 controlled keys, a resistor 18 and a direct current source 19. Each of the contacts 1-1, 1-2, ... 1-n directly or through a resistor 2-1, 2-2, ... 2-n and a resistor 3-1, 3-2, ... 3- n is connected to the second terminal of the corresponding managed key 4-1, 4-2, ... 4-n and the managed key 5-1, 5-2, ... 5-n, the first conclusions of the managed keys 4-1, 4- 2, ... 4-n are combined and connected to the output of the controlled DC source 10 and the first output of the managed key 6, the second output of which is connected to the input of the voltage meter 8, the first conclusions of the controlled keys 5-1, 5-2, ... 5-n are combined and connected to a common bus 9 of the device.

Управляющие входы управляемых ключей 4-1, 4-2,... 4-n и управляемых ключей 5-1, 5-2,... 5-n подключены к соответствующим выводам блока 7 управления. Вход управления управляемого источника 10 постоянного тока подключен к соответствующему выходу блока 7 управления. Первый вывод управляемого ключа 12 подключен к выходу управляемого источника тока 10, второй вывод которого подключен к первому выводу управляемого ключа 13 и через резистор 14 к общей шине 9 устройства. Второй вывод управляемого ключа 13 соединен с входом измерителя напряжения 8, выход которого соединен с входом ЭВМ 11. Управляющие входы управляемого ключа 12, управляемого ключа 13 и измерителя 8 напряжения подключены к соответствующим выходам блока 7 управления. Выход ЭВМ 11 соединен с входом блока 7 управления. Вход управляемого источника 10 постоянного тока подключен к источнику 15 постоянного напряжения. Выход источника 19 постоянного тока соединен с первым выводом управляемого ключа 17, второй вывод которого является выходом управляемого источника 10 постоянного тока и соединен с вторым выводом управляемого ключа 16, первый вывод которого через резистор 18 подключен к входу источника 19 постоянного тока, который является входом управляемого источника 10 постоянного тока. Управляющие входы управляемого ключа 16 и управляемого ключа 17 объединены и являются входом управления управляемого источника 10 постоянного тока.The control inputs of the controlled keys 4-1, 4-2, ... 4-n and controlled keys 5-1, 5-2, ... 5-n are connected to the corresponding terminals of the control unit 7. The control input of the controlled DC source 10 is connected to the corresponding output of the control unit 7. The first output of the controlled key 12 is connected to the output of the controlled current source 10, the second output of which is connected to the first output of the controlled key 13 and through the resistor 14 to the common bus 9 of the device. The second output of the managed key 13 is connected to the input of the voltage meter 8, the output of which is connected to the input of the computer 11. The control inputs of the managed key 12, the managed key 13 and the voltage meter 8 are connected to the corresponding outputs of the control unit 7. The output of the computer 11 is connected to the input of the control unit 7. The input of the controlled direct current source 10 is connected to a constant voltage source 15. The output of the DC source 19 is connected to the first output of the controlled key 17, the second output of which is the output of the controlled DC source 10 and connected to the second output of the controlled key 16, the first output of which is connected through the resistor 18 to the input of the DC source 19, which is the input of the controlled DC source 10. The control inputs of the managed key 16 and the controlled key 17 are combined and are the control input of the controlled DC source 10.

Управляемые ключи 4-1, 4-2,... 4-n; 5-1, 5-2,... 5-n; 6; 12; 13; 16; 17 могут быть выполнены на микросхеме 564КТ3, инверсию сигнала управления, поступающего на ключ 16, можно получить при использовании инвертора.Managed keys 4-1, 4-2, ... 4-n; 5-1, 5-2, ... 5-n; 6; 12; thirteen; 16; 17 can be performed on the chip 564KT3, the inversion of the control signal supplied to the key 16, can be obtained using an inverter.

Блок 7 управления можно построить по схеме, описанной в книге "Сто схем с индикаторами", Ю.А.Быстров, Г.М.Персианов. - М.: Радио и связь, 1991, 272 с., рис.2.3. Вместо индикатора, показанного на рис.2.3, нужно подключить входы управления многоканального измерителя сопротивлений. Блок 7 управления можно также построить на микроконтроллере Н1830ВЕ51/31.The control unit 7 can be constructed according to the scheme described in the book "One Hundred Schemes with Indicators", Yu.A. Bystrov, G.M. Persianov. - M .: Radio and communications, 1991, 272 p., Fig. 2.3. Instead of the indicator shown in Fig.2.3, it is necessary to connect the control inputs of a multi-channel resistance meter. The control unit 7 can also be built on the microcontroller H1830BE51 / 31.

Измеритель 8 напряжения можно выполнить на микросхеме Н572ПВЗ, являющейся АЦП. В качестве измерителя 8 напряжения можно также использовать цифровой вольтметр В7-38.The voltage meter 8 can be performed on the chip N572PVZ, which is an ADC. As a voltage meter 8, you can also use a digital voltmeter B7-38.

В качестве ЭВМ 11 можно использовать персональный компьютер IBM PC/XT/AT либо другое электронное устройство на базе микропроцессора.As a computer 11, you can use the personal computer IBM PC / XT / AT or another electronic device based on a microprocessor.

Источник 19 постоянного тока и источник 15 постоянного напряжения могут быть построены по известным схемам, описанным в книге "Искусство схемотехники", т.1, п.Хорвиц, У.Хилл, изд. 4-е. - М.: Мир, 1993, с. 15.A direct current source 19 and a constant voltage source 15 can be constructed according to well-known circuits described in the book "The Art of Circuit Engineering", t.1, p. Horvits, W. Hill, ed. 4th. - M .: Mir, 1993, p. fifteen.

Многоканальный измеритель сопротивлений работает следующим образом.Multichannel resistance meter works as follows.

При включении питания блок 7 управления устанавливает на всех управляющих входах управляемых ключей 4-1, 4-2,... 4-n и управляемых ключей 5-1, 5-2,... 5-n сигналы, соответствующие закрытому состоянию всех вышеупомянутых управляемых ключей. Управляемые ключи 6, 12, 13 тоже закрыты. Измерителю 8 напряжения запрещено проводить измерение. Такое состояние многоканального измерителя далее по тексту называется "исходным состоянием". После задания блоку 7 управления рабочей программы либо по фиксированному алгоритму работы блок 7 управления начинает формировать сигналы, необходимые для измерения сопротивления между контактами 1-1, 1-2,... 1-n. Допустим, измеряется сопротивление между контактами 1-1 и 1-n. Блок 7 управления сигналами управления открывает управляемый ключ 17, закрывает управляемый ключ 16, тем самым он подключает источник 19 постоянного тока к выходу управляемого источника 10 постоянного тока. Сигналами управления открывается одна из пар управляемых ключей 4-1, 5-1; 4-n, 5-n; 4-1, 5-n; 4-n, 5-1; а также управляемый ключ 6. Ток от управляемого источника 10 постоянного тока через открытую пару ключей протекает на общую шину 9 устройства. На вход измерителя 8 напряжения через управляемый ключ 6 поступает потенциал, пропорциональный величине сопротивления цепи, включенной между выходом управляемого источника 10 постоянного тока и общей шиной 9 устройства. Измеритель 8 напряжения должен иметь высокое входное сопротивление, тогда сопротивление управляемого ключа 6 не будет влиять на результат измерения. После временной паузы, достаточной для окончания переходных процессов в цепях, подключенных к выходу управляемого источника 10 постоянного тока, блок 7 управления сигналом управления разрешает измерителю 8 напряжения начать измерение. Результат измерения измеритель 8 напряжения представляет в виде числа в двоичном коде. С выхода измерителя 8 напряжения результат измерения считывается в ЭВМ 11, где он обрабатывается и запоминается. После того как результат измерения передан в ЭВМ 11, многоканальный измеритель сопротивления переходит в исходное состояние.When the power is turned on, the control unit 7 sets on all control inputs of the controlled keys 4-1, 4-2, ... 4-n and the controlled keys 5-1, 5-2, ... 5-n the signals corresponding to the closed state of all the aforementioned managed keys. Managed keys 6, 12, 13 are also closed. Voltage meter 8 is prohibited from taking measurements. This state of the multi-channel meter is hereinafter referred to as the “initial state”. After setting the control program unit 7 to a work program or according to a fixed operation algorithm, the control unit 7 starts to generate signals necessary for measuring the resistance between contacts 1-1, 1-2, ... 1-n. Suppose a resistance is measured between pins 1-1 and 1-n. The control signal control unit 7 opens the controlled key 17, closes the controlled key 16, thereby it connects the direct current source 19 to the output of the controlled direct current source 10. The control signals open one of the pairs of managed keys 4-1, 5-1; 4-n, 5-n; 4-1, 5-n; 4-n, 5-1; as well as a controlled key 6. Current from a controlled DC source 10 through an open pair of keys flows to a common bus 9 of the device. At the input of the voltage meter 8 through the controlled key 6, a potential is proportional to the value of the circuit resistance connected between the output of the controlled DC source 10 and the device common bus 9. The voltage meter 8 must have a high input resistance, then the resistance of the controlled switch 6 will not affect the measurement result. After a temporary pause sufficient for the end of transient processes in the circuits connected to the output of the controlled direct current source 10, the control signal control unit 7 allows the voltage meter 8 to start the measurement. The voltage meter 8 represents the measurement result as a number in binary code. From the output of the voltage meter 8, the measurement result is read into a computer 11, where it is processed and stored. After the measurement result is transmitted to the computer 11, the multichannel resistance meter switches to its original state.

Процесс измерения производится аналогично описанному выше для каждой открытой пары ключей: 4-1, 5-1; 4-n, 5-n; 4-1, 5-n; 4-n, 5-1. В итоге получаются четыре результата измерения. Используя полученные четыре результата измерения, ЭВМ 11 вычисляет сопротивление резистивного датчика. Если число на выходе измерителя 8 напряжения во время измерения сопротивления превышает некоторое граничное число, блок 7 управления с помощью сигнала управления изменяет ток, вырабатываемый управляемым источником 10 постоянного тока. Для этого закрывается управляемый ключ 17 и открывается ключ 16. Блок 7 управления сигналами управления открывает пару управляемых ключей 4-1, 5-n; либо 4-n, 5-1 и управляемый ключ 6. Остальные управляемые ключи закрыты. Производится одно измерение. После того как результат измерения передан в ЭВМ 11, многоканальный измеритель сопротивления переходит в исходное состояние. ЭВМ 11 производит расчет сопротивления резистивного датчика.The measurement process is carried out similarly as described above for each open key pair: 4-1, 5-1; 4-n, 5-n; 4-1, 5-n; 4-n, 5-1. The result is four measurement results. Using the four measurement results obtained, the computer 11 calculates the resistance of the resistive sensor. If the number at the output of the voltage meter 8 during the resistance measurement exceeds a certain boundary number, the control unit 7, using the control signal, changes the current generated by the controlled direct current source 10. For this, the controlled key 17 is closed and the key 16 is opened. The control signal control unit 7 opens a pair of controlled keys 4-1, 5-n; either 4-n, 5-1 and the managed key 6. The remaining managed keys are private. One measurement is taken. After the measurement result is transmitted to the computer 11, the multichannel resistance meter switches to its original state. Computer 11 calculates the resistance of the resistive sensor.

Измерение сопротивления между другими контактами производится аналогично указанному выше.Measurement of resistance between other contacts is carried out similarly to the above.

Для повышения точности измерения сопротивлений резистивных датчиков и для вычисления коэффициента преобразования напряжение - число, который в дальнейшем используется при расчете сопротивления резистивного датчика, необходимо проводить калибровку устройства. Для этого многоканальный измеритель сопротивлений устанавливается в исходное состояние. Блок 7 управления сигналами управления открывает управляемые ключи 16 либо 17 (в зависимости от того, какой измерительный диапазон калибруется) и ключи 12, 13. Таким образом, постоянный ток от управляемого источника 10 постоянного тока протекает через ключ 12 и калибровочный резистор 14 на общую шину 9 устройства. На калибровочном резисторе 14, сопротивление которого известно, создается падение напряжения, которое через ключ 13 поступает на вход измерителя 8 напряжения. С выхода измерителя 8 напряжения результат измерения поступает в ЭВМ 11, где он обрабатывается и запоминается для дальнейшего использования при расчете измеряемых сопротивлений.To improve the accuracy of measuring the resistances of resistive sensors and to calculate the conversion coefficient, voltage is the number that is used later in calculating the resistance of a resistive sensor, it is necessary to calibrate the device. For this, a multi-channel resistance meter is set to its initial state. The control signal control unit 7 opens the controlled keys 16 or 17 (depending on which measuring range is calibrated) and the keys 12, 13. Thus, direct current from the controlled direct current source 10 flows through the key 12 and the calibration resistor 14 to a common bus 9 devices. At the calibration resistor 14, the resistance of which is known, a voltage drop is created, which, through the key 13, is fed to the input of the voltage meter 8. From the output of the voltage meter 8, the measurement result is sent to a computer 11, where it is processed and stored for future use in calculating the measured resistances.

При измерении сопротивления резистивных датчиков последние могут подключаться к контактам 1-1, 1-2,... 1-n устройства в произвольном порядке. Покажем, что сопротивления управляемых ключей 4-1, 4-2,... 4-n, 5-1, 5-2,... 5-n, проводов связи между контактами 1-1, 1-2,... 1-n и вышеупомянутыми управляемыми ключами, а также сопротивления резисторов 2-1, 2-2,... 2-n, 3-1, 3-2,... 3-n, которые могут быть введены в устройство для защиты резистивных датчиков от опасных токов, появление которых возможно при одиночном отказе устройства, не оказывают влияния на результат измерения сопротивления резистивного датчика. В нижеприведенных расчетах сопротивления резисторов 2-1, 2-2,... 2-n, 3-1, 3-2,... 3-n включают в себя сопротивления вышеуказанных проводов связи. Пусть резистивный датчик с сопротивлением Rx подключен между контактами 1, n устройства. Измерение производится в четыре этапа. На первом этапе блок 7 управления замыкает ключи 4-1, 5-1, 6, 17; остальные ключи (4-2,... 4-n, 5-2,... 5-n, 12, 13, 16) разомкнуты. Стабильный ток I0 от источника 19 протекает через замкнутый управляемый ключ 17, ключ 4-1, резисторы 2-1, 3-1, ключ 5-1 на общую шину 9. Измеритель 8 через открытый ключ 6 фиксирует напряжение А1, при этом:When measuring the resistance of resistive sensors, the latter can be connected to the contacts 1-1, 1-2, ... 1-n of the device in an arbitrary order. We show that the resistance of the controlled keys 4-1, 4-2, ... 4-n, 5-1, 5-2, ... 5-n, of the communication wires between contacts 1-1, 1-2, .. . 1-n and the above-mentioned controlled keys, as well as the resistances of the resistors 2-1, 2-2, ... 2-n, 3-1, 3-2, ... 3-n, which can be inserted into the device for protection of resistive sensors from dangerous currents, the appearance of which is possible with a single failure of the device, does not affect the result of measuring the resistance of the resistive sensor. In the calculations below, the resistances of the resistors 2-1, 2-2, ... 2-n, 3-1, 3-2, ... 3-n include the resistances of the above communication wires. Let a resistive sensor with resistance Rx be connected between the contacts 1, n of the device. The measurement is carried out in four stages. At the first stage, the control unit 7 closes the keys 4-1, 5-1, 6, 17; other keys (4-2, ... 4-n, 5-2, ... 5-n, 12, 13, 16) are open. A stable current I 0 from the source 19 flows through a closed controlled key 17, a key 4-1, resistors 2-1, 3-1, a key 5-1 to a common bus 9. The meter 8 through the public key 6 records the voltage A 1 , while :

Figure 00000002
Figure 00000002

где K1 - коэффициент преобразования измерителя 8 на первом этапе измерения;where K 1 is the conversion coefficient of the meter 8 in the first measurement stage;

R4-1+R5-1 - сопротивление открытых управляемых ключей соответственно 4-1 и 5-1;R 4-1 + R 5-1 - the resistance of the open managed keys, respectively 4-1 and 5-1;

R2-1+R3-1 - сопротивления резисторов соответственно 2-1, 3-1.R 2-1 + R 3-1 - resistance of the resistors, respectively 2-1, 3-1.

На втором этапе измерений открыты ключи 4-n, 5-n, 6, 17; ключи 4-1,... 4-(n-1), 5-1,... 5-(n-1), 12, 13, 16 закрыты. Ток от источника 19 протекает по пути: ключ 17, ключ 4-n, 2-n, 3-n ключ 5-n, шина 9. Измеритель 8 фиксирует напряжение А2:At the second measurement stage, the keys 4-n, 5-n, 6, 17 are open; keys 4-1, ... 4- (n-1), 5-1, ... 5- (n-1), 12, 13, 16 are closed. The current from the source 19 flows along the path: switch 17, switch 4-n, 2-n, 3-n switch 5-n, bus 9. Meter 8 detects the voltage A 2 :

Figure 00000003
Figure 00000003

где К2 - коэффициент преобразования измерителя 8 на втором этапе измерения;where K 2 is the conversion coefficient of the meter 8 in the second measurement stage;

R4-n+R5-n - сопротивление открытых управляемых ключей соответственно 4-n и 5-n;R 4-n + R 5-n is the resistance of the public managed keys, respectively 4-n and 5-n;

R2-n+R3-n - сопротивление резисторов соответственно 2-n и 3-n.R 2-n + R 3-n is the resistance of the resistors 2-n and 3-n, respectively.

На третьем этапе открыты ключи 4-1, 5-n, 6, 17; остальные ключи закрыты. Измеритель 8 фиксирует напряжение А3:At the third stage, keys 4-1, 5-n, 6, 17 are open; other keys are private. The meter 8 captures the voltage And 3 :

Figure 00000004
Figure 00000004

где К3 - коэффициент преобразования измерителя 8 на третьем этапе измерения;where K 3 is the conversion coefficient of the meter 8 in the third measurement stage;

Rx - сопротивление резистивного датчика.R x is the resistance of the resistive sensor.

На четвертом этапе открыты ключи 4-n, 5-1, 6, 17; остальные ключи закрыты. Измеритель 8 фиксирует напряжение А4:At the fourth stage, the keys 4-n, 5-1, 6, 17 are open; other keys are private. The meter 8 captures the voltage And 4 :

Figure 00000005
Figure 00000005

где К4 - коэффициент преобразования измерителя 8 на четвертом этапе измерения.where K 4 is the conversion coefficient of the meter 8 in the fourth stage of measurement.

Складываем почленно равенства (1) и (2), затем равенства (3) и (4), а затем из второго результата вычитаем первый. Считая, что характеристика преобразования измерителя 8 постоянна, так как все четыре измерения происходят за малый промежуток времени (миллисекундный), примем К1234=К, получим: A3+A4-A2-A1=K*I0*2*Rx. Сопротивление Rx находится по формуле:Add terms (1) and (2) term by term, then equalities (3) and (4), and then subtract the first from the second result. Assuming that the conversion characteristic of meter 8 is constant, since all four measurements occur in a short period of time (millisecond), we take K 1 = K 2 = K 3 = K 4 = K, we get: A 3 + A 4 -A 2 -A 1 = K * I 0 * 2 * R x . Resistance R x is found by the formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

Из формулы (5) следует, что, зная коэффициент преобразования К и значение тока I0, можно вычислить значение сопротивления датчика Rx, при этом на результат измерения не влияют сопротивления линий 2-1,3-1, 2-n, 3-n связи, а также сопротивления управляемых ключей 4-1, 5-1, 4-n, 5-n. Для повышения точности измерения значение К*I0 можно уточнить, произведя калибровку канала измерения. По результатам измерения калибровочного резистора 14 вычисляется произведение К*I0 и подставляется в формулу (5). При измерении сопротивлений развязки между разобщенными цепями резистивных датчиков устройство позволяет контролировать указанный параметр как для любой пары контактов 1-1, 1-2,... 1-n, так и при объединении этих контактов в группы. На результат измерения сопротивления развязки влияют токи утечки всех открытых и закрытых управляемых ключей схемы. Для уменьшения влияния на результат измерения токов утечки необходимо, чтобы измерительный ток был много больше токов утечки. При измерении сопротивления развязки управляемый источник 10 постоянного тока вырабатывает меньший постоянный ток, чем при измерении сопротивления резистивного датчика. Для этого блок 7 управления сигналами управления перестраивает управляемый источник 10 постоянного тока следующим образом: открывается ключ 16, закрывается ключ 17, при этом выходной ток (Iвых) источника 10 описывается формулой:From formula (5) it follows that, knowing the conversion coefficient K and the current value I 0 , it is possible to calculate the value of the sensor resistance R x , while the resistance of lines 2-1,3-1, 2-n, 3- n communication, as well as the resistance of the controlled keys 4-1, 5-1, 4-n, 5-n. To improve the measurement accuracy, the value of K * I 0 can be clarified by calibrating the measurement channel. According to the measurement results of the calibration resistor 14, the product K * I 0 is calculated and substituted in the formula (5). When measuring the isolation resistance between disconnected circuits of resistive sensors, the device allows you to control the specified parameter for any pair of contacts 1-1, 1-2, ... 1-n, and when combining these contacts into groups. The result of measuring the isolation resistance is affected by the leakage currents of all public and private controlled keys of the circuit. To reduce the influence on the result of measuring leakage currents, it is necessary that the measuring current is much larger than the leakage currents. When measuring the isolation resistance, the controlled direct current source 10 generates a lower direct current than when measuring the resistance of the resistive sensor. For this, the control signal control unit 7 reconstructs the controlled direct current source 10 as follows: the key 16 is opened, the key 17 is closed, and the output current (I output ) of the source 10 is described by the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

где U0 - напряжение источника 15 постоянного напряжения;where U 0 is the voltage of the source 15 of the constant voltage;

R18 - сопротивление резистора 18;R 18 is the resistance of the resistor 18;

Rx - измеряемое сопротивление развязки.R x is the measured isolation resistance.

Обратно-пропорциональная зависимость тока Iвых от сопротивления Rx позволяет расширить верхнюю границу диапазона измеряемых сопротивлений развязки. Выбором резистора R18 осуществляется согласование диапазона входного напряжения на входе измерителя 8 с его рабочим диапазоном. Поскольку измеряемые сопротивления развязки по величине много больше сопротивлений управляемых ключей и сопротивлений линий связи, последние не оказывают ощутимого влияния на результат измерения, поэтому измерение производится в один прием. Например, если необходимо измерить сопротивление развязки между разобщенными цепями, подключенными к контактам 1-1 и 1-2, необходимо сигналами с блока 7 управления замкнуть ключи 4-1, 5-2,6; остальные ключи схемы разомкнуть. В этом случае ток Iвых от источника 10 протекает через ключ 4-1, линию 2-1 связи, сопротивление Rx, линию 3-2 связи, ключ 5-2 на шину 9.The inverse-proportional dependence of the current I o on resistance R x allows you to expand the upper limit of the range of measured isolation resistances. The choice of resistor R 18 matches the input voltage range at the input of the meter 8 with its operating range. Since the measured decoupling resistances are much larger in magnitude than the resistances of controlled keys and the resistances of communication lines, the latter do not have a noticeable effect on the measurement result, so the measurement is performed in one step. For example, if it is necessary to measure the isolation resistance between disconnected circuits connected to pins 1-1 and 1-2, it is necessary to close the keys 4-1, 5-2.6 with signals from the control unit 7; open the remaining keys of the circuit. In this case, the current I output from the source 10 flows through the key 4-1, the communication line 2-1, the resistance R x , the communication line 3-2, the key 5-2 to the bus 9.

Напряжение на входе измерителя (Uвых) 8 при этом равно:The voltage at the input of the meter (U o ) 8 is equal to:

Figure 00000008
Figure 00000008

Сопротивление Rx находится по формуле:Resistance R x is found by the formula:

Figure 00000009
Figure 00000009

Для повышения точности измерения непосредственно перед измерением проводится калибровка измерительного канала. Для калибровки могут использоваться калибровочные резисторы разного номинала.To increase the accuracy of the measurement, a measurement channel is calibrated immediately before the measurement. For calibration, calibration resistors of different ratings can be used.

Из описанного выше следует, что резистивные датчики можно подключать между любыми контактами устройства, а также можно производить контроль сопротивления развязки между разобщенными цепями резистивных датчиков. Таким образом, расширяются функциональные возможности многоканального измерителя сопротивлений, которые позволяют:From the above it follows that resistive sensors can be connected between any contacts of the device, and it is also possible to control the isolation resistance between disconnected circuits of resistive sensors. Thus, the functionality of a multi-channel resistance meter is expanded, which allows:

- производить контроль сопротивления развязки между разобщенными цепями резистивных датчиков;- to control the isolation resistance between disconnected circuits of resistive sensors;

- снять ограничения на подключение резистивных датчиков к контактам устройства.- remove restrictions on the connection of resistive sensors to the contacts of the device.

Изготовлен лабораторный макет многоканального измерителя сопротивлений, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.A laboratory prototype of a multi-channel resistance meter was manufactured, tests of which confirmed the feasibility and practical value of the claimed object.

Claims (1)

Многоканальный измеритель сопротивлений, содержащий измеритель напряжения, n контактов для подключения резистивных датчиков, два управляемых ключа на каждый контакт с нечетными номерами, первые выводы первых управляемых ключей каждой пары объединены и подключены к выходу источника постоянного тока, первые выводы вторых управляемых ключей каждой пары объединены между собой, управляющие входы управляемых ключей соединены с соответствующими выходами блока управления, отличающийся тем, что введены два дополнительных управляемых ключа на каждый контакт с четными номерами для подключения резистивных датчиков и дополнительный управляемый третий ключ, источник постоянного тока выполнен в виде управляемого источника постоянного тока, вход управления которого соединен с соответствующим выходом блока управления, каждый из контактов с нечетными номерами подключен ко вторым выводам соответствующих ему управляемых ключей непосредственно или через соответствующие первый и второй резисторы, каждый из контактов с четными номерами подключен ко вторым выводам соответствующих ему дополнительных управляемых ключей непосредственно или через соответствующие первый и второй дополнительные резисторы, первые выводы первых дополнительных управляемых ключей каждой пары объединены и подключены к точке соединения первых выводов первых управляемых ключей и к первому выводу третьего дополнительного управляемого ключа, второй вывод которого соединен с входом измерителя напряжения, на который поступает потенциал, пропорциональный величине сопротивления цепи, точка соединения первых выводов вторых управляемых ключей и первые выводы вторых дополнительных управляемых ключей каждой пары соединены между собой и подключены к общей шине устройства, управляющие входы дополнительных управляемых ключей и третьего дополнительного управляемого ключа соединены с соответствующими выходами блока управления.A multi-channel resistance meter containing a voltage meter, n contacts for connecting resistive sensors, two controlled keys for each contact with odd numbers, the first outputs of the first managed keys of each pair are combined and connected to the output of a DC source, the first conclusions of the second managed keys of each pair are connected between themselves, the control inputs of the managed keys are connected to the corresponding outputs of the control unit, characterized in that two additional managed keys are entered and each contact with even numbers for connecting resistive sensors and an additional controlled third key, the DC source is made in the form of a controlled DC source, the control input of which is connected to the corresponding output of the control unit, each of the contacts with odd numbers is connected to the second terminals of the corresponding controlled keys directly or through the corresponding first and second resistors, each of the contacts with even numbers is connected to the second conclusions corresponding him additional controlled keys directly or through the corresponding first and second additional resistors, the first conclusions of the first additional controlled keys of each pair are combined and connected to the connection point of the first conclusions of the first managed keys and to the first output of the third additional controlled key, the second output of which is connected to the input of the voltage meter , which receives a potential proportional to the value of the circuit resistance, the connection point of the first terminals of the second controlled switches s and the first terminal of the second additional driven keys of each pair are interconnected and connected to a common bus device, additional control inputs driven keys and third additional controllable switch connected to the respective outputs of the control unit.
RU2002115596/09A 2002-06-11 2002-06-11 Multichannel resistance meter RU2233453C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002115596/09A RU2233453C2 (en) 2002-06-11 2002-06-11 Multichannel resistance meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002115596/09A RU2233453C2 (en) 2002-06-11 2002-06-11 Multichannel resistance meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002115596A RU2002115596A (en) 2004-02-10
RU2233453C2 true RU2233453C2 (en) 2004-07-27

Family

ID=33412539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002115596/09A RU2233453C2 (en) 2002-06-11 2002-06-11 Multichannel resistance meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2233453C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002115596A (en) 2004-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8988141B2 (en) On-chip port current control arrangement
US9696352B2 (en) Current sense circuit with offset calibration
KR20040073383A (en) Sensor read out
US2565922A (en) High-frequency thermistor wattmeter
CN103323642A (en) Internal self-check resistance bridge and method
US3817104A (en) Temperature measuring voltage to current converter
US3234459A (en) Method and apparatus for locating faults in electrical cable lines by comparing the impedance of the entire faulted line to the impedance of a section of the line
RU2620895C1 (en) Signal simulator of strain gauge bridge sensors
RU2233453C2 (en) Multichannel resistance meter
KR200417455Y1 (en) A resistor measuring apparatus
US6483318B1 (en) Electric circuit providing selectable short circuit for instrumentation applications
CN114489229B (en) Drift voltage correction circuit, integrated circuit, measuring device, and electronic apparatus
RU2230332C2 (en) Apparatus measuring electric resistance of insulation
RU2586084C1 (en) Multi-channel converter of resistance of resistive sensors into voltage
RU86729U1 (en) PRECISION SIMULATOR OF DISCRETE ACTIONS OF RESISTOR RESISTANCE VALUES
JP2005003596A (en) Resistance measuring instrument, integrated circuit for measuring resistance, and method of measuring resistance
RU2612200C1 (en) Resistance transducer and thermal electromotive force in tense
EP0666646A2 (en) Differential voltage monitor
EP4019984B1 (en) Temperature compensation circuit in a voltage measurement
Reynolds et al. DC insulation analysis: A new and better method
SU382092A1 (en) 8THE UNION I
US6650262B2 (en) AD converter evaluation apparatus
RU2190198C1 (en) Apparatus measuring temperature
SU748259A1 (en) Voltage effective value meter
SU771567A1 (en) Device for measuring resistance of resistors forming closed circuit