RU2616852C1 - Device for remote electrical resistance measuring - Google Patents

Device for remote electrical resistance measuring Download PDF

Info

Publication number
RU2616852C1
RU2616852C1 RU2015155121A RU2015155121A RU2616852C1 RU 2616852 C1 RU2616852 C1 RU 2616852C1 RU 2015155121 A RU2015155121 A RU 2015155121A RU 2015155121 A RU2015155121 A RU 2015155121A RU 2616852 C1 RU2616852 C1 RU 2616852C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
communication line
output
voltage
electrode
electrical resistance
Prior art date
Application number
RU2015155121A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Петрович Ильин
Original Assignee
Олег Петрович Ильин
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 Олег Петрович Ильин filed Critical Олег Петрович Ильин
Priority to RU2015155121A priority Critical patent/RU2616852C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2616852C1 publication Critical patent/RU2616852C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: device for remote electrical resistance measuring comprises a two-wire communication line, the first and the second diodes, a triangular-shaped oscillator of pulse voltage, the first and the second DC voltage sources, a current regulator, the first and the second storage capacitors, the first and the second electronic switches, a voltage difference measurer. The measured resistance is connected to the cathode of the first and the anode of the second diodes.
EFFECT: improving the measurement accuracy of electrical resistance and simplifying the device design for remote measuring electrical resistance.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах дистанционного контроля различных физических величин посредством резистивных датчиков.The invention relates to measuring equipment and can be used in remote control systems of various physical quantities by means of resistive sensors.

Известны устройства для измерения электрического сопротивления, в которых для уменьшения погрешности измерения, обусловленной влиянием проводов линии связи, применено трех-, четырех-, пяти- или шестипроводное подключение измеряемого сопротивления к преобразователю сопротивления в напряжение (см., например, Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергия, 1980, с. 117-128, рис. 5-9, 5-10, 5-11, 5-12, 5-13, 5-14).Known devices for measuring electrical resistance, in which to reduce the measurement error due to the influence of the wires of the communication line, a three-, four-, five- or six-wire connection of the measured resistance to the resistance to voltage converter is used (see, for example, Gutnikov V.S. Integrated Electronics in Measuring Devices - Leningrad: Energy, 1980, pp. 117-128, Fig. 5-9, 5-10, 5-11, 5-12, 5-13, 5-14).

Недостаток этих аналогов - многопроводность линии связи, что усложняет их конструкцию.The disadvantage of these analogues is the multi-conductivity of the communication line, which complicates their design.

Более простую конструкцию имеют устройства для дистанционного измерения электрического сопротивления, содержащие двухпроводную линию связи.A simpler design are devices for remote measurement of electrical resistance, containing a two-wire communication line.

Известно устройство для дистанционного измерения сопротивления (А.с. СССР №968771 от 06.04.1981, опубл. в БИ №39, 1982, МПК G01R 27/00), содержащее источник тока, коммутатор, образцовый резистор, первый выход источника тока соединен через коммутатор с первым выводом конденсатора и с первой клеммой для подключения измеряемого резистора, второй выход источника тока соединен с первым выводом образцового резистора, с вторым выводом конденсатора и с второй клеммой для подключения измеряемого резистора, измеритель отношения напряжений и блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и измерителя отношения напряжений, второй вывод образцового резистора соединен с первым входом измерителя отношения напряжений и с одним из неподвижных контактов коммутатора, второй неподвижный контакт которого соединен с вторым входом измерителя отношения напряжений и с первым выводом конденсатора.A device for remote resistance measurement (AS USSR No. 968771 of 04/06/1981, published in BI No. 39, 1982, IPC G01R 27/00), containing a current source, a switch, a reference resistor, the first output of the current source is connected through a switch with a first capacitor terminal and with a first terminal for connecting a measured resistor, a second current source output connected to a first terminal of a reference resistor, with a second capacitor terminal and a second terminal for connecting a measured resistor, voltage ratio meter and control unit, output s are connected to the control inputs of the switch and measuring the relationship of stress, a second terminal exemplary resistor connected to the first input meter stress ratio and a stationary switch contact, a second fixed contact which is connected to the second input voltage ratio meter and to a first terminal of the capacitor.

В качестве измерителя отношения напряжений в этом аналоге использован второй коммутатор и указатель равновесия, один зажим которого соединен с подвижным контактом второго коммутатора, второй зажим - с первым неподвижным контактом второго коммутатора и с вторым входом измерителя отношения напряжений, первый вход которого соединен с вторым неподвижным контактом второго коммутатора.As a voltage ratio meter, this analogue uses a second switch and an equilibrium indicator, one terminal of which is connected to the movable contact of the second switch, the second terminal is connected to the first fixed contact of the second switch and to the second input of the voltage ratio meter, the first input of which is connected to the second stationary contact second switch.

При соответствующем положении подвижного контакта коммутатора через измеряемый резистор протекает ток от источника тока, который заряжает конденсатор, подключенный параллельно измеряемому резистору. По сигналу блока управления через определенный промежуток времени подвижный контакт коммутатора соединяется с контактом, к которому подключен образцовый резистор. Измеритель отношения напряжений сравнивает отношение напряжений на измеряемом и образцовом резисторах. По величине этого отношения определяют сопротивление измеряемого резистора.With the corresponding position of the moving contact of the switch through the measured resistor, current flows from the current source, which charges a capacitor connected in parallel with the measured resistor. At a signal from the control unit, after a certain period of time, the moving contact of the switch is connected to the contact to which the reference resistor is connected. The voltage ratio meter compares the voltage ratio of the measured and reference resistors. The magnitude of this ratio determines the resistance of the measured resistor.

Недостатком аналога является сравнительно низкая точность измерения сопротивления, так как в момент измерения отношения напряжений на измеряемом и образцовом резисторах напряжение на измеряемом резисторе не стабильно, поскольку через него разряжается конденсатор. Конструкция аналога достаточно сложна, так как содержит два коммутатора, для функционирования которых необходим блок управления, кроме того, в состав аналога входит образцовый резистор, что также усложняет конструкцию аналога.The disadvantage of the analogue is the relatively low accuracy of measuring resistance, since at the time of measuring the ratio of voltages on the measured and exemplary resistors, the voltage on the measured resistor is not stable, since the capacitor is discharged through it. The analog design is quite complicated, as it contains two switches for the operation of which a control unit is required, in addition, an analog resistor is included in the analog, which also complicates the analog design.

В качестве прототипа выбрано устройство для дистанционного измерения электрического сопротивления (Елизаров Л. Дистанционное измерение электрического сопротивления. - Радио, 2015, №11, с. 19, 20, рис. 2), содержащее двухпроводную линию связи, первый и второй диоды, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой электронные ключи, первый и второй накопительные конденсаторы, источник постоянного напряжения, стабилизатор тока, генератор импульсного напряжения прямоугольной формы, первую и вторую цепи задержки, измеритель разности напряжений, при этом первый и второй диоды соединены между собой анодом и катодом соответственно, к катоду первого и к аноду второго диодов подключено измеряемое сопротивление, второй диод подключен катодом и анодом соответственно к первому концу первого и к первому концу второго проводов линии связи, положительный и отрицательный электроды источника постоянного напряжения подключены соответственно к первому электроду стабилизатора тока и к шине нулевого потенциала, первые электроды первого и второго накопительных конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала, второй электрод первого и второй электрод второго конденсаторов подключены соответственно к выходу первого и к выходу второго электронных ключей, а также к первому и ко второму входам измерителя разности напряжений, вход первого электронного ключа соединен с выходом стабилизатора тока, с выходом четвертого ключа и с выходом шестого ключа, вход третьего и вход четвертого электронных ключей соединены со вторым концом первого провода линии связи, вход второго, вход пятого и вход шестого электронных ключей соединены со вторым концом второго провода линии связи, выход третьего и выход пятого электронных ключей соединены с шиной нулевого потенциала, первый выход генератора импульсного напряжения прямоугольной формы подключен к управляющему входу четвертого, к управляющему входу пятого электронных ключей и к входу первой цепи задержки, выход которой соединен с управляющим входом первого электронного ключа, второй выход генератора импульсного напряжения прямоугольной формы соединен с управляющим входом третьего, с управляющим входом шестого электронных ключей и с входом второй цепи задержки, выход которой соединен с управляющим входом второго электронного ключа.As a prototype, a device for remote measurement of electrical resistance (L. Elizarov. Remote measurement of electrical resistance. - Radio, 2015, No. 11, p. 19, 20, Fig. 2), containing a two-wire communication line, the first and second diodes, the first, second, third, fourth, fifth and sixth electronic switches, first and second storage capacitors, constant voltage source, current stabilizer, rectangular voltage pulse generator, first and second delay circuits, voltage difference meter, etc. the first and second diodes are connected to each other by the anode and cathode, respectively, the measured resistance is connected to the cathode of the first and the anode of the second diodes, the second diode is connected by the cathode and anode to the first end of the first and first ends of the second wires of the communication line, the positive and negative electrodes of the source DC voltage are connected respectively to the first electrode of the current stabilizer and to the bus of zero potential, the first electrodes of the first and second storage capacitors are connected to the bus of the potential, the second electrode of the first and second electrode of the second capacitor are connected respectively to the output of the first and output of the second electronic keys, as well as to the first and second inputs of the voltage difference meter, the input of the first electronic key is connected to the output of the current stabilizer, with the output of the fourth key and with the sixth key output, the third input and the fourth electronic key input are connected to the second end of the first communication line wire, the second input, the fifth input and the sixth electronic key input are connected to the second end of the second wire of the communication line, the output of the third and the output of the fifth electronic keys are connected to the zero potential bus, the first output of the rectangular voltage pulse generator is connected to the control input of the fourth, to the control input of the fifth electronic keys and to the input of the first delay circuit, the output of which is connected to the control input of the first electronic key, the second output of the rectangular pulse voltage generator is connected to the control input of the third, with the control input of the sixth electron s keys and to the input of the second delay circuit, whose output is connected to a control input of the second electronic key.

В прототипе при появлении на первом выходе генератора импульсного напряжения прямоугольной формы высокого логического уровня ток, протекающий от положительного электрода источника постоянного напряжения, проходит через стабилизатор тока, замкнутый четвертый электронный ключ, первый провод линии связи, первый диод, измеряемое сопротивление, второй провод линии связи и замкнутый пятый электронный ключ на шину нулевого потенциала. Падение напряжения на этой цепи через замкнутый первый электронный ключ приложено к первому накопительному конденсатору.In the prototype, when a square-wave pulse voltage generator of a high logical level appears on the first output of the generator, the current flowing from the positive electrode of the constant voltage source passes through a current stabilizer, a closed fourth electronic switch, the first wire of the communication line, the first diode, the measured resistance, the second wire of the communication line and a closed fifth electronic key to the zero potential bus. The voltage drop across this circuit through a closed first electronic switch is applied to the first storage capacitor.

В следующем полупериоде колебаний генератора импульсного напряжения прямоугольной формы ток, протекающий от положительного электрода источника постоянного напряжения, проходит через стабилизатор тока, замкнутый шестой электронный ключ, второй провод линии связи, второй диод, первый провод линии связи и замкнутый третий электронный ключ на шину нулевого потенциала. Падение напряжения на этой цепи через замкнутый второй электронный ключ приложено ко второму накопительному конденсатору.In the next half-cycle of oscillations of the rectangular pulse voltage generator, the current flowing from the positive electrode of the constant voltage source passes through a current stabilizer, a closed sixth electronic switch, a second wire of a communication line, a second diode, a first wire of a communication line and a closed third electronic switch to the zero potential bus . The voltage drop across this circuit through a closed second electronic switch is applied to the second storage capacitor.

Первая и вторая цепи задержки задерживают моменты замыкания соответственно первого и второго электронных ключей на время, необходимое для затухания переходных процессов в линии связи. Измеритель разности напряжений измеряет разность напряжений на первом и на втором накопительных конденсаторах. Если ток, протекающий по линии связи, равен 1 мА, то показания измерителя разности напряжений в вольтах численно равны измеряемому сопротивлению в килоомах.The first and second delay circuits delay the moments of closure of the first and second electronic keys, respectively, for the time required for the attenuation of transients in the communication line. The voltage difference meter measures the voltage difference at the first and second storage capacitors. If the current flowing through the communication line is 1 mA, then the readings of the voltage difference meter in volts are numerically equal to the measured resistance in kilo-ohms.

Недостатком прототипа является относительно низкая точность измерения электрического сопротивления, обусловленная нестабильностью напряжений на первом и на втором входах измерителя разности напряжений вследствие наличия в линии связи интенсивных и продолжительных переходных процессов при ступенчатом воздействии на нее измерительного тока. Устранение влияния переходных процессов на точность измерения электрического сопротивления увеличением периода колебаний генератора импульсного напряжения прямоугольной формы и повышением постоянных времени цепей задержек уменьшает скорость измерения, а наличие двух цепей задержек усложняет конструкцию прототипа. Кроме того, в прототипе относительно низкая точность измерения электрического сопротивления обусловлена наличием разброса сопротивлений замкнутых электронных ключей, включенных последовательно с проводами линии связи, при этом для функционирования прототипа необходимо шесть электронных ключей, что усложняет его конструкцию. Кроме того, для управления работой электронных ключей необходим генератор импульсного напряжения прямоугольной формы с двумя противофазными выходами, что также усложняет конструкцию прототипа.The disadvantage of the prototype is the relatively low accuracy of measuring electrical resistance, due to the instability of the voltages at the first and second inputs of the voltage difference meter due to the presence in the communication line of intense and prolonged transient processes with a stepwise influence of the measuring current on it. Eliminating the influence of transients on the accuracy of measuring electrical resistance by increasing the oscillation period of a rectangular pulse voltage generator and increasing the time constants of the delay chains reduces the measurement speed, and the presence of two delay chains complicates the design of the prototype. In addition, in the prototype, the relatively low accuracy of measuring electrical resistance is due to the presence of a spread of resistance of closed electronic keys connected in series with the wires of the communication line, while for the functioning of the prototype six electronic keys are necessary, which complicates its design. In addition, to control the operation of electronic keys, a rectangular voltage pulse generator with two antiphase outputs is required, which also complicates the design of the prototype.

В прототипе при периодическом изменении направления протекания измерительного тока по линии связи, конструктивно выполненной в виде витой пары, меняется также и провод, находящийся в данный момент времени под нулевым потенциалом. Это ограничивает область использования прототипа при наличии требования постоянного заземления измеряемого сопротивления. Кроме того, по сравнению с линией связи, у которой один из проводов, находящийся под нулевым потенциалом, используется в качестве экранирующей оплеткой другого провода, у прототипа защищенность линии связи от воздействия внешних наводок невысока, что является дополнительным фактором, увеличивающим погрешность измерения электрического сопротивления.In the prototype, with a periodic change in the direction of flow of the measuring current through the communication line, structurally made in the form of a twisted pair, the wire, which is at a given time at zero potential, also changes. This limits the scope of use of the prototype in the presence of the requirement of constant grounding of the measured resistance. In addition, in comparison with a communication line in which one of the wires under zero potential is used as a shielding braid of the other wire, the prototype has a low level of protection of the communication line from external interference, which is an additional factor that increases the measurement error of electrical resistance.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности измерения электрического сопротивления и упрощение конструкции устройства для дистанционного измерения электрического сопротивления.The problem to which the invention is directed, is to increase the accuracy of measuring electrical resistance and simplifying the design of the device for remote measurement of electrical resistance.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для дистанционного измерения электрического сопротивления, содержащем двухпроводную линию связи, первый и второй диоды, соединенные между собой анодом и катодом соответственно, к катоду первого и к аноду второго диодов подключено измеряемое сопротивление, второй диод соединен катодом и анодом соответственно с первым концом первого и с первым концом второго проводов линии связи, генератор импульсного напряжения, первый источник постоянного напряжения, положительный и отрицательный электроды которого подключены соответственно к первому электроду стабилизатора тока и к шине нулевого потенциала, первый и второй накопительные конденсаторы, первые электроды которых соединены с шиной нулевого потенциала, второй электрод первого и второй электрод второго накопительных конденсаторов подключены соответственно к выходу первого и к выходу второго электронных ключей, а также к первому и ко второму входам измерителя разности напряжений, вход первого электронного ключа соединен с выходом стабилизатора тока, предусмотрены следующие отличия: в него введен второй источник постоянного напряжения, положительный электрод которого подключен к шине нулевого потенциала, а отрицательный электрод соединен со вторым электродом стабилизатора тока, выход генератора импульсного напряжения соединен с управляющим входом стабилизатора тока, выход которого подключен к входу второго электронного ключа и ко второму концу первого провода линии связи, второй конец второго провода линии связи соединен с шиной нулевого потенциала.The problem is solved in that in the device for remote measurement of electrical resistance containing a two-wire communication line, the first and second diodes are interconnected by the anode and cathode, respectively, the measured resistance is connected to the cathode of the first and the anode of the second diode, the second diode is connected by the cathode and anode respectively, with the first end of the first and the first end of the second wires of the communication line, a pulse voltage generator, a first DC voltage source, positive and negative electric The electrodes of which are connected respectively to the first electrode of the current stabilizer and to the bus of zero potential, the first and second storage capacitors, the first electrodes of which are connected to the bus of zero potential, the second electrode of the first and second electrode of the second storage capacitors are connected respectively to the output of the first and the output of the second electronic keys as well as to the first and second inputs of the voltage difference meter, the input of the first electronic switch is connected to the output of the current stabilizer, traveling differences: a second DC voltage source is introduced into it, the positive electrode of which is connected to the bus of zero potential, and the negative electrode is connected to the second electrode of the current regulator, the output of the pulse voltage generator is connected to the control input of the current stabilizer, the output of which is connected to the input of the second electronic switch and to the second end of the first wire of the communication line, the second end of the second wire of the communication line is connected to the zero potential bus.

Кроме того, предложенное устройство для дистанционного измерения электрического сопротивления отличается тем, что генератор импульсного напряжения представляет собой генератор напряжения треугольной формы.In addition, the proposed device for remote measurement of electrical resistance is characterized in that the pulse voltage generator is a triangular voltage generator.

И, кроме того, предложенное устройство для дистанционного измерения электрического сопротивления отличается тем, что первый и второй электронные ключи представляют собой противофазные однополупериодные выпрямители напряжения.And, in addition, the proposed device for remote measurement of electrical resistance is characterized in that the first and second electronic switches are antiphase one-half-wave voltage rectifiers.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно: по сравнению с прототипом повышается точность измерения электрического сопротивления и упрощается конструкция устройства для дистанционного измерения электрического сопротивления.Between the totality of the essential features of the claimed object and the achieved technical result, there is a causal relationship, namely: in comparison with the prototype, the accuracy of measuring electrical resistance is increased and the design of the device for remote measurement of electrical resistance is simplified.

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

На чертеже изображены: двухпроводная линия связи 1, содержащая первый 2 и второй 3 провода; первый 4 и второй 5 диоды; генератор импульсного напряжения треугольной формы 5; первый источник постоянного напряжения 6; второй источник постоянного напряжения 7; стабилизатор тока 8; первый накопительный конденсатор 9; второй накопительный конденсатор 10; первый электронный ключ 11; второй электронный ключ 12; измеритель разности напряжений 13; шина нулевого потенциала 14; первый 15 и второй 16 концы первого провода 2 линии связи 1; первый 17 и второй 18 концы второго провода 3 линии связи 1; измеряемое сопротивление 19.The drawing shows: two-wire communication line 1 containing the first 2 and second 3 wires; the first 4 and second 5 diodes; triangular-shaped pulse voltage generator 5; the first DC voltage source 6; second DC voltage source 7; current stabilizer 8; the first storage capacitor 9; a second storage capacitor 10; first electronic key 11; second electronic key 12; voltage difference meter 13; zero potential bus 14; the first 15 and second 16 ends of the first wire 2 of the communication line 1; the first 17 and second 18 ends of the second wire 3 of the communication line 1; measured resistance 19.

Первый 4 и второй 5 диоды соединены между собой анодом и катодом соответственно. К катоду первого 4 и к аноду второго 5 диодов подключено измеряемое сопротивление 19. Второй диод 5 соединен катодом и анодом соответственно с первым концом 15 первого 2 и с первым концом 17 второго 3 проводов линии связи 1. Положительный и отрицательный электроды первого источника постоянного напряжения 6 подключены соответственно к первому электроду стабилизатора тока 8 и к шине нулевого потенциала 14. Положительный и отрицательный электроды второго источника постоянного напряжения 7 подключены соответственно к шине нулевого потенциала 14 и ко второму электроду стабилизатора тока 8. Выход генератора импульсного напряжения 5 треугольной формы соединен с управляющим входом стабилизатора тока 8. Первый электрод первого 9 и первый электрод второго 10 накопительных конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала 14. Второй электрод первого 9 и второй электрод второго 10 накопительных конденсаторов подключены соответственно к выходу первого 11 и к выходу второго 12 электронных ключей, а также к первому и ко второму входам измерителя разности напряжений 13. Вход первого электронного ключа 11 соединен с выходом стабилизатора тока 8. Выход стабилизатора тока 8 подключен к входу второго электронного ключа 12 и ко второму концу 16 первого провода 2 линии связи 1. Второй конец 18 второго провода 3 линии связи 1 соединен с шиной нулевого потенциала 14.The first 4 and second 5 diodes are interconnected by the anode and cathode, respectively. The measured resistance 19 is connected to the cathode of the first 4 and to the anode of the second 5 diodes 19. The second diode 5 is connected by the cathode and anode to the first end 15 of the first 2 and to the first end 17 of the second 3 wires of the communication line 1. Positive and negative electrodes of the first DC voltage source 6 connected respectively to the first electrode of the current stabilizer 8 and to the zero potential bus 14. The positive and negative electrodes of the second constant voltage source 7 are connected respectively to the zero potential bus 14 and the second electrode of the current stabilizer 8. The output of the triangular-shaped pulse voltage generator 5 is connected to the control input of the current stabilizer 8. The first electrode of the first 9 and the first electrode of the second 10 storage capacitors are connected to the zero potential bus 14. The second electrode of the first 9 and the second electrode of the second 10 storage capacitors respectively connected to the output of the first 11 and to the output of the second 12 electronic keys, as well as to the first and second inputs of the voltage difference meter 13. Input of the first electronic Lyucha 11 connected to the output of the current regulator 8. The current regulator output 8 connected to the input of the second electronic switch 12 and the second end 16 of the first wire 2 link 1. The second end 18 of the second wire 3, the link 1 is connected to zero potential bus 14.

Первый 11 и второй 12 электронные ключи представляют собой устройства, в которых при одной полярности входного напряжения оно поступает на выход соответствующего ключа, а при другой полярности выходное напряжение этого ключа равно нулю. Первый 11 и второй 12 электронные ключи выполнены в виде противофазных однополупериодных выпрямителей напряжения, например, на основе операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен диод в соответствующей полярности, при этом входом выпрямителя является неинвертирующий вход операционного усилителя, а выходом - его инвертирующий вход.The first 11 and second 12 electronic keys are devices in which, at one polarity of the input voltage, it enters the output of the corresponding key, and at the other polarity, the output voltage of this key is zero. The first 11 and second 12 electronic keys are made in the form of antiphase half-wave rectifiers, for example, based on an operational amplifier, between the inverting input and the output of which a diode is connected in the corresponding polarity, while the input of the rectifier is a non-inverting input of the operational amplifier, and the output is its inverting input .

Устройство дистанционного измерения электрического сопротивления работает следующим образом.A device for remote measurement of electrical resistance works as follows.

Под воздействием выходного сигнала генератора импульсного напряжения треугольной формы 5, поступающего на управляющий вход стабилизатора тока 8, стабилизатор тока 8 преобразует напряжение первого 6 и второго 7 источников постоянного напряжения в периодические импульсы тока, величина и направление протекания которого на выходе стабилизатора тока 8 изменяются по треугольному закону с амплитудным значением ±Imax.Under the influence of the output signal of a triangular-shaped pulse voltage generator 5 supplied to the control input of the current stabilizer 8, the current stabilizer 8 converts the voltage of the first 6 and second 7 DC voltage sources into periodic current pulses, the magnitude and direction of flow of which at the output of the current stabilizer 8 change triangular law with an amplitude value of ± I max .

Ток прямого направления +I протекает от положительного электрода первого источника постоянного напряжения 6, проходит через первый электрод и выход стабилизатора тока 8, первый провод 2 линии связи 1, первый диод 4, измеряемое сопротивление 19, второй провод 3 линии связи 1 к отрицательному электроду первого источника постоянного напряжения 6.Forward direction current + I flows from the positive electrode of the first DC voltage source 6, passes through the first electrode and the output of the current stabilizer 8, the first wire 2 of the communication line 1, the first diode 4, the measured resistance 19, the second wire 3 of the communication line 1 to the negative electrode of the first DC voltage source 6.

Ток обратного направления -I протекает от положительного электрода второго источника постоянного напряжения 7, проходит через второй провод 3 линии связи 1, второй диод 5, первый провод 2 линии связи 1, выход и второй электрод стабилизатора тока 8 к отрицательному электроду второго источника постоянного напряжения 7.The reverse current -I flows from the positive electrode of the second constant voltage source 7, passes through the second wire 3 of the communication line 1, the second diode 5, the first wire 2 of the communication line 1, the output and the second electrode of the current stabilizer 8 to the negative electrode of the second constant voltage source 7 .

При прямом протекании тока +I по линии связи 1 абсолютная величина падения напряжения U1 между ее концами 16, 18 равна:With the direct flow of current + I along the communication line 1, the absolute value of the voltage drop U 1 between its ends 16, 18 is equal to:

Figure 00000001
Figure 00000001

где UVD4 - прямое падение напряжения на первом диоде 4;where U VD4 is a direct voltage drop on the first diode 4;

I - абсолютная величина тока, протекающего по линии связи 1;I is the absolute value of the current flowing through communication line 1;

Rп - суммарное сопротивление проводов 2 и 3 линии связи 1;R p - the total resistance of wires 2 and 3 of the communication line 1;

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

При обратном протекании тока -I по линии связи 1 абсолютная величина падения напряжения U2 между ее концами 16, 18 равна:When the reverse current -I flows through the communication line 1, the absolute value of the voltage drop U 2 between its ends 16, 18 is equal to:

Figure 00000002
Figure 00000002

где UVD5 - прямое падение напряжения на втором диоде 5;where U VD5 - direct voltage drop on the second diode 5;

I - абсолютная величина тока, протекающего по линии связи 1;I is the absolute value of the current flowing through communication line 1;

Rп - суммарное сопротивление проводов 2 и 3 линии связи 1.R p - the total resistance of wires 2 and 3 of the communication line 1.

При прямом протекании тока +I по линии связи 1 к входу первого 11 и к входу второго 12 электронных ключей относительно шины нулевого потенциала 14 приложено напряжение положительной полярности, поэтому при прямом протекании тока +I по линии связи 1 первый электронный ключ 11 открыт, а второй электронный ключ 12 закрыт. При обратном протекании тока -I по линии связи 1 к входу первого 11 и к входу второго 12 электронных ключей относительно шины нулевого потенциала 14 приложено напряжение отрицательной полярности, поэтому при обратном протекании тока -I по линии связи 1 первый электронный ключ 11 закрыт, а второй электронный ключ 12 открыт.With direct current + I flowing through communication line 1, voltage of positive polarity is applied to the input of the first 11 and to the input of the second 12 electronic keys relative to the zero potential bus 14, therefore, with direct current + I flowing through communication line 1, the first electronic key 11 is open, and the second electronic key 12 is closed. With the reverse flow of current -I through the communication line 1, the negative polarity voltage is applied to the input of the first 11 and to the input of the second 12 electronic keys relative to the zero potential bus 14, therefore, with the reverse current -I flowing through the communication line 1, the first electronic switch 11 is closed and the second electronic key 12 is open.

Когда открыт первый электронный ключ 11, первый накопительный конденсатор 9 заряжается до амплитудного значения напряжения U1, а когда открыт второй электронный ключ 12, второй накопительный конденсатор 10 заряжается до амплитудного значения напряжения U2. Когда напряжения U1 и U2 становятся меньше, чем их амплитудные значения, соответствующие электронные ключи 11 и 12 закрываются, при этом на первом 9 и втором 10 накопительных конденсаторах сохраняются амплитудные значения напряжений U1 и U2.When the first electronic switch 11 is open, the first storage capacitor 9 is charged to the amplitude value of the voltage U 1 , and when the second electronic switch 12 is open, the second storage capacitor 10 is charged to the amplitude value of the voltage U 2 . When the voltages U 1 and U 2 become less than their amplitude values, the corresponding electronic switches 11 and 12 are closed, while the amplitude values of the voltages U 1 and U 2 are stored on the first 9 and second 10 storage capacitors.

Напряжения U1, U2 достигают своих амплитудных значений U1max,, U2max. соответственно в момент изменения направления протекания тока треугольной формы по линии связи 1, то есть в момент, когда ток достигает по абсолютной величине своего амплитудного значения Imax. Если первый 4 и второй 5 диоды идентичны, тоStresses U 1 , U 2 reach their amplitude values U 1max ,, U 2max . accordingly, at the moment of changing the direction of flow of the current of triangular shape along the communication line 1, that is, at the moment when the current reaches its absolute value I max in absolute value. If the first 4 and second 5 diodes are identical, then

Figure 00000003
Figure 00000003

тогда из (1) и (2) следует, чтоthen it follows from (1) and (2) that

Figure 00000004
Figure 00000004

где Rx - измеряемое сопротивление;where R x is the measured resistance;

U1max - абсолютная величина амплитудного значения напряжения на первом накопительном конденсаторе 9;U 1max is the absolute value of the amplitude value of the voltage at the first storage capacitor 9;

U2max - абсолютная величина амплитудного значения напряжения на втором накопительном конденсаторе 10;U 2max is the absolute value of the amplitude value of the voltage at the second storage capacitor 10;

Imax - абсолютная величина амплитудного значения тока, протекающего по линии связи 1.I max - the absolute value of the amplitude value of the current flowing through communication line 1.

Измеритель разности напряжений 13 измеряет разницу абсолютных значений напряжений U1max, U2max и выводит результат измерения на свой индикатор. Если Imax равно 1 мА, то показания измерителя разности напряжений 13 в вольтах численно равны измеряемому сопротивлению в килоомах.The voltage difference meter 13 measures the difference in the absolute values of the voltages U 1max , U 2max and displays the measurement result on its indicator. If I max is 1 mA, then the readings of the voltage difference meter 13 in volts are numerically equal to the measured resistance in kilo-ohms.

Поскольку в предлагаемом устройстве скорость нарастания и спада тока, протекающего по линии связи 1, относительно невелика по сравнению со скоростью нарастания и спада тока, изменяющегося ступенчато, существенно уменьшается интенсивность и длительность переходных процессов в линии связи 1. Это повышает стабильность напряжений U1max, U2max на первом и втором входах измерителя разности напряжений 13, что, в свою очередь, повышает точность измерения электрического сопротивления.Since the rate of rise and fall of the current flowing through communication line 1 is relatively low in the proposed device compared to the rate of rise and fall of the current changing stepwise, the intensity and duration of transients in communication line 1 are significantly reduced. This increases the voltage stability U 1max , U 2max at the first and second inputs of the voltage difference meter 13, which, in turn, increases the accuracy of measuring electrical resistance.

В предлагаемом устройстве второй провод 3 линии связи 1 вне зависимости от направления протекания по ней измерительного тока постоянно находится под нулевым потенциалом, поэтому он может быть использован в качестве экранирующей оплетки первого провода 2 линии связи 1, что улучшает ее защищенность от воздействия внешних наводок, вследствие чего повышается точность измерения электрического сопротивления. Кроме того, это позволяет заземлять измеряемое сопротивление 19.In the proposed device, the second wire 3 of the communication line 1, regardless of the direction of flow of the measuring current through it, is constantly at zero potential, therefore, it can be used as a shielding braid of the first wire 2 of the communication line 1, which improves its protection against external interference, due to which increases the accuracy of measuring electrical resistance. In addition, this allows you to ground the measured resistance 19.

Таким образом, предлагаемое устройство для дистанционного измерения электрического сопротивления выгодно отличается от прототипа, поскольку имеет более высокую точность измерения электрического сопротивления и более простую конструкцию, что достигнуто за счет уменьшения интенсивности и длительности переходных процессов в линии связи, повышения ее защищенности от внешних наводок, исключения из состава устройства четырех электронных ключей, соединенных последовательно с проводами линии связи и вносящих существенную погрешность в результат измерений, исключения двух устройств задержки, а также за счет упрощения процесса управления коммутацией электронными ключами.Thus, the proposed device for remote measurement of electrical resistance compares favorably with the prototype because it has a higher accuracy of measuring electrical resistance and a simpler design, which is achieved by reducing the intensity and duration of transients in the communication line, increasing its protection from external interference, exceptions from the device four electronic keys connected in series with the wires of the communication line and introducing a significant error in p the result of measurements, the exclusion of two delay devices, as well as by simplifying the process of switching control by electronic keys.

Применение предлагаемого устройства дистанционного измерения электрического сопротивления в системах дистанционного контроля различных физических величин посредством резистивных датчиков позволит повысить их эффективность путем улучшения метрологических характеристик и упрощения конструкции.The use of the proposed device for remote measurement of electrical resistance in remote control systems of various physical quantities by means of resistive sensors will increase their efficiency by improving metrological characteristics and simplifying the design.

Claims (3)

1. Устройство для дистанционного измерения электрического сопротивления, содержащее двухпроводную линию связи, первый и второй диоды, соединенные между собой анодом и катодом соответственно, к катоду первого и к аноду второго диодов подключено измеряемое сопротивление, второй диод соединен катодом и анодом соответственно с первым концом первого и с первым концом второго проводов линии связи, генератор импульсного напряжения, первый источник постоянного напряжения, положительный и отрицательный электроды которого подключены соответственно к первому электроду стабилизатора тока и к шине нулевого потенциала, первый и второй накопительные конденсаторы, первые электроды которых соединены с шиной нулевого потенциала, второй электрод первого и второй электрод второго накопительных конденсаторов подключены соответственно к выходу первого и к выходу второго электронных ключей, а также к первому и ко второму входам измерителя разности напряжений, вход первого электронного ключа соединен с выходом стабилизатора тока, отличающееся тем, что в него введен второй источник постоянного напряжения, положительный электрод которого подключен к шине нулевого потенциала, а отрицательный электрод соединен со вторым электродом стабилизатора тока, выход генератора импульсного напряжения соединен с управляющим входом стабилизатора тока, выход которого подключен к входу второго электронного ключа и ко второму концу первого провода линии связи, второй конец второго провода линии связи соединен с шиной нулевого потенциала.1. A device for remote measurement of electrical resistance, containing a two-wire communication line, the first and second diodes connected to each other by the anode and cathode, respectively, the measured resistance is connected to the cathode of the first and the anode of the second diode, the second diode is connected by the cathode and anode, respectively, to the first end of the first and with the first end of the second wire of the communication line, a pulse voltage generator, a first constant voltage source, the positive and negative electrodes of which are connected respectively to the first electrode of the current stabilizer and to the bus of zero potential, the first and second storage capacitors, the first electrodes of which are connected to the bus of zero potential, the second electrode of the first and second electrode of the second storage capacitors are connected respectively to the output of the first and the output of the second electronic keys, and to the first and second inputs of the voltage difference meter, the input of the first electronic switch is connected to the output of the current stabilizer, characterized in that a second source of a constant voltage, the positive electrode of which is connected to the bus of zero potential, and the negative electrode is connected to the second electrode of the current stabilizer, the output of the pulse voltage generator is connected to the control input of the current stabilizer, the output of which is connected to the input of the second electronic switch and to the second end of the first wire of the communication line, the second end of the second wire of the communication line is connected to the bus of zero potential. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор импульсного напряжения представляет собой генератор напряжения треугольной формы.2. The device according to p. 1, characterized in that the pulse voltage generator is a triangular voltage generator. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй электронные ключи представляют собой противофазные однополупериодные выпрямители напряжения.3. The device according to claim 1, characterized in that the first and second electronic switches are antiphase half-wave voltage rectifiers.
RU2015155121A 2015-12-22 2015-12-22 Device for remote electrical resistance measuring RU2616852C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155121A RU2616852C1 (en) 2015-12-22 2015-12-22 Device for remote electrical resistance measuring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015155121A RU2616852C1 (en) 2015-12-22 2015-12-22 Device for remote electrical resistance measuring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2616852C1 true RU2616852C1 (en) 2017-04-18

Family

ID=58642770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015155121A RU2616852C1 (en) 2015-12-22 2015-12-22 Device for remote electrical resistance measuring

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2616852C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU463931A1 (en) * 1973-01-12 1975-03-15 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Resistive sensor resistance meter
SU968771A1 (en) * 1981-04-06 1982-10-23 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Device for remote measuring of resistance
SU1003226A1 (en) * 1981-06-26 1983-03-07 Новосибирский электротехнический институт Method of testing serviseability of differential-phase protection, device for dial-phase protection of electric installation with voltage regulator and unit for testing serviceability of differential and differential-phase protection
RU94016536A (en) * 1994-05-05 1996-04-27 Конструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН Device for remote measurement
US8248080B2 (en) * 2009-07-17 2012-08-21 The Invention Science Fund I, Llc Systems and methods for assessing standoff capabilities of in-service power line insulators
US8941384B2 (en) * 2009-01-02 2015-01-27 Martin Scientific Llc Reliable wired-pipe data transmission system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU463931A1 (en) * 1973-01-12 1975-03-15 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Resistive sensor resistance meter
SU968771A1 (en) * 1981-04-06 1982-10-23 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Device for remote measuring of resistance
SU1003226A1 (en) * 1981-06-26 1983-03-07 Новосибирский электротехнический институт Method of testing serviseability of differential-phase protection, device for dial-phase protection of electric installation with voltage regulator and unit for testing serviceability of differential and differential-phase protection
RU94016536A (en) * 1994-05-05 1996-04-27 Конструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН Device for remote measurement
US8941384B2 (en) * 2009-01-02 2015-01-27 Martin Scientific Llc Reliable wired-pipe data transmission system
US8248080B2 (en) * 2009-07-17 2012-08-21 The Invention Science Fund I, Llc Systems and methods for assessing standoff capabilities of in-service power line insulators

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3012192A (en) Electric system
JP5003333B2 (en) Insulation resistance measuring method and apparatus
TWI597506B (en) Impedance source ranging apparatus and method
CN105044640B (en) A kind of integrated form controllable local discharge instrument pulse signal generator
US11493394B2 (en) Capacitance detection device
RU2381513C1 (en) Method of testing attachement insulation resistance in direct current mains with isolated neutral, device for implementation thereof and differential sensor therefor
FR1576123A (en)
JP2018009828A (en) Measurement device
RU2616852C1 (en) Device for remote electrical resistance measuring
RU2449299C1 (en) Microcontroller measuring converter for resistive sensor
WO2014155680A1 (en) Voltage measurement device
RU2693647C1 (en) Integrating analog-to-digital converter for measuring small electrical signals
RU2509314C2 (en) Device to monitor resistance of insulation of ac electric circuit
US2839725A (en) Pulse rate measuring system
JP2017020954A (en) Insulation resistance monitoring device in direct current non-grounded electric circuit and monitoring method
SU535840A1 (en) Digital megohmmeter
RU2563315C1 (en) Microcontroller metering converter with controlled power supply of resistive measurement circuits by method of width-pulse modulation
US11448559B2 (en) Capacitance detection device for detecting the capacitance of a sensor element
SU756315A1 (en) Capacitive measuring device
Zahangir et al. A proposed resistance-to-time converter with switching impulse calibrators for resistive bridge sensors
SU744342A1 (en) Instrument for measuring touch voltage and step and resistance of groundings
SU692488A1 (en) Amplitude detector
US4192009A (en) Coulometric device for performing time integration
SU525030A1 (en) Frequency meter
SU834866A1 (en) Function generator