SU1004912A1 - Устройство дл измерени сопротивлени - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1

Устройство относигс  к информационно-преобразовательной и измерительной технике и может быть Использовано при измерении сопротивлени  материала заготовки в процессе синтеза алмазов, сопротивлени  контакта при точечной сварке , сопротивлени  нагревателей, контактных и других низкоомных ссшротивлений.

Известно устройство дл  измерени  сопротивлени , содержащее источник сшор- |Q ного напр жени , преобразователь ток-напр жение , блок сравнени , блок управлени  и отсчетно-регистрирующее устройство С

Недостатками известного устройства и  вл ютс  низка  точность измерений и.. ограниченный диапазон измерений значений сопротивлений.

Недостатки обусловлены наличием методической погрешности измерени  сопро- 20 тивлени , так как оно реализует способ измерени , не исключающий вли ни  подI вод щих проводников на результат измерени , а также недостаточна  точность

измерени  обусловлена нестабнльностью характеристик элементов схемы: транзистора и диодов.

Диапазон измер емых сопротивлений ограни шваетс  допустимым значением коллекторного тока транзистора.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  сопротивлени , содержащее источник опорного напр жени , сумматор, выход которого подключен к последовательно соединенным ; измер емому и калиброваннок резисторам , повторитель, соединенный входом с выходами калиброванного и измер емого резисторов и с входом блока дл  обработки , а выходом - с одним из входов сумматора , а также ключ, входы которого подсоединены к источнику опорного напр жени  и к блоку обработки соответственно , а выходы - к суммирующему и вычитающему входам сумматора 2.

Недостатками данного устройства  в л ютс  низка  точность измерени  и ограниченный диапазон измерени  значений сопротивлений, обусловленные реализуемым способом измерет   и  ышютс  след ствием методической погрешности измере ни , а именно: вли нием сопротивлений соединительных проводников значени  которых могут быть соизмеримы с исследуемым сопротивлением. Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измерени  значений сопротивлений. Поставленна .цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  сопротив лени , содержащее источник опорного напр жени , включающий последовательно соединенные регул тор напр жени  и трансформатор, преобразователь ток-напр жение , пресс, блок управлени , первый выход которого соединен с управл ющим входом регул тора напр жени , второй вход подключен к входу исполнительного механизма пресса, выход которого соединен с входом пресса, содержащего кс«тактные матрицы дл  подключени  образцового и измер емого резисторов, при этом электрический вход пресса соеди- нен через преобразователь ток-напр жение с первым выходом трансформатора источника опорного напр жени , второй . выход которого соединен с земл ной щиной , введены преобразователь сопротивление - код, аналого-цифровой преобразователь , первый и второй-формирователи управл ющих импульсов, фазовращатель, два фильтра, первый и второй ключи, и блок вычислени , причем вход первого ключа и первого (}зррмировател  импульсов через первый фильтр соединен с одним из выходов источника опорного напр жени , а второго ключа и второго формировател  импульсов - через последовательно соединенные второй фильтр и фазовращатель с потенциальным выходом преобразовател  ток-напр жение, управл ющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к выходам второго и первого формирователей управл ющих импульсов, выходы ключей соединены с входами сумматора, выход которого че,рез аналогйнцифровой преобразователь соединен с одними входами вычислительного блока, друше входы которого соеди нены с выходами преобразовател  сопротивление-код , входы которого соединены с поперечными контактами дл  лодключени  образцового резистора. На чертеже приведена функциональна  электрическа  схема устройства. Устройство содержит источник 1 опор ного напр жени , состо щий из регул тоа 2 напр жени  и трансформатора 3, преобразователь 4 ток-напр жение, пресс 5, исполнительный механизм 6 пресса, образцовый и исследуемый резисторы 7 и 8, первый и второй фильтры 9 и 10, фазовращатель 11, первый и второй формирователи 12 и 13 управл кшщх импульсов , первый и второй ключи 14 и 15, блок 16 управлени , сумматор 17, аналого-цифровой преобразователь 18, микропроцессор 19, преобразователь 20 сопротивление-код , устройство 21 вводавывода , отсчетно-регистрирующее устройство 22, образующих блок вычислени . Устройство работает следующим образом . Напр жение сети поступает через регул тор 2 напр жени  на первичную обмотку трансформатора 3. С помощью последнего оно трансформируетс  до заданного значени  и поступает с первого выхода вторичной обмотки трансформатора 3 на вход первого фильтра 1О и через преобразователь 4 ток-напр жение на электрический вход пресса 5. Второй выход трансформатора 3 подключен к земл ной шине. Необходимое значение выходного напр жени  источника 1 опорного напр жени  устанавливаетс  сигналом, поступающим с первого выхода бпака 16 управлени , на управл к щий вход регул тора 2 напр жени . Допустим, что на вход первого фильтра 10 и электртческий вход пресса 5 поступает напр жение . U(i)V,(UJi-%). в первый такт измерени  под пресс 5 устанавливают (вручную или автематически) образцовый резистор 7 сопротивлением - выполненный, например, в форме куба, из токопровод Щего материала. С помощью исполнительного механизма 6 пресса,управл емого сигналом с второго выхода блока 16 управлени , устанавливают давление пресса 5, достаточное дл  обеспечени  надежного контакта токоПрОвбд щих проводников между контактируемыми поверхност ми матрицы пресса 5 и ториами образцового резистора 7., В результате замыкани  цепи, состо щей из последовательно соединенных сопротивлений Г-| тЬкопровод щих проводников и сопротивлени , Гд образцового резистора 7 (и суммарным сопротивлением i Гр Г- в ) IБ цепи потече т ток i-,(t)-3 Sin{wi-42), (2) обусловленный напр жением (1). 51 С помощью преобразовател  4 ток-на пр жение ток цепи преобразуетс  в пропорциональное напр жение, которое посту пает на фильтр 9. С помощью фильтра 9 отфильтровываютс  паразитные продукты преобразовани  тока - посто нна  состав л юща  напр жени  и высшие гармоничео кие составл ющие. В результате на вход фазовращател  11 поступает напр жение UjCtl-r j s wi-if j, (3) где коэффициент пропорциональности (меньщий единицы при бс ь щих значени х тока). С помощью фазовращател  11 в напр жение вноситс  дополнительный фазовы сдвиг о,а результат затем инвертируетс . Выходное напр жение фазовращател  11 U3(t),,(4.4) . -1пr.,.,4. ) Hc-3,sin(u;i-vP3) поступает на входы второго ключа 15 и второго формировател  13 управл ющих импульсов. Одновременно выходное напр жение (1) поступает через первый фильтр 1О на входы первого ключа 14 и перв&Го . формировател  12 управл ющих импульсов , С помощью формирователей 12 и 13 управл ющих импульсов осуществл етс  . формирование коротких импульсов управлени  работой ключей 15 и 14 соответственно . Эти импульсы формируютс  в моменты перехода напр жений через нулевой уровень (и, (i| } и )0||r. е. В моменты времени ени i -L. % -1т1-1)Л, ii ш где , п 1, 2, 3, ... В моменты времени 12 и -tj соответственно , замыкаютс  ключи 14 и 15 и на вход аналого-цифрового преобр азова- тел  18, через сумматор 17 поступают выборки из сигналов (1) и (4), которые преобразуютс  в код и поступают через устройство 21 ввода-вывода в пам ть микропроцессора 19. Одновременно в первый такт измерени  в цифровой код преобразуетс  с помощью преобразовател  2О сопротивление- 126 код сопротивление образцового резистора 7. Код NQ сопротивлени  г поступает в пам ть микропроцессора 19 через устройство 21 ввода-вывода. Во второй такт измерени  с помощью блока 16 управлени  устанавливаетс  рабочее напр жение на выходе источника 1 опорного напр жени , равное , (5) Под пресс 5 устанавливают исследуемый (материал) резистор 8 сопротивлением РХ С помощью исполнительного механизма пресса 6, управл емого сигналом со второго выхода блока 16 управлени , обеспечивают определенный закон нарастани  {и спада) давлени  и его верхнее значение. В результате замыкани  цепи, состо щей из последовательно соединенных со-. противлени  f проводников и сопротив-, лени  f)Q. исследуемого резистора 8 ( суммарное сопротивление которой IV- , в цепи дотечет ток, 12 U) 3 Sin (ui-Ь-1% ),(в) обусловленный напр жением (5). С помощью преобразовател  4 ток-напр жение ток (6) цепи преобразуетс  в пропохщиональное напр жение, которое также фильтруетс  с помощью фильтра 9 и поступает на вход фазовращател  11 B виде. Js()( (7) с помощью фазовращател  11 в напр жение (7) также вноситс  дополнительный фазс аый сдвиг 4L,a результата затем инвертируют. Выходное напр жение фазовращател  11 ) (). t оступает на входы второго ключа 15 и| торого формировател  управл кидих имульсов 13. . Одновременно к 1ходное напр жение 5) поступает через первый фильтр 10 а входы первого ключа 14 и первого ормировател  12 управл ющих импульсов. Как и в первс л, во втором такте осуествл ют .преобразование в код мгновеных значений напр жений (5) н (8) в мсментЦЬ |.| перехода через нуль, соответственно, напр жений (8) и (5),I Результаты преобразовани  ввод тс  в пам ть микропроцессора 19 через устройство 21 ввода -в.ывода, С помощью микропроцессора 19 осуществл етс  обработка кодов выборок в Соогеетствии с алгоритмом i -%,(9) l,t N4 No trN2; где NO-J и число преобразованных в код пар выборок; N-, и N, - мгновенные значени  на . (Пр жений (1) и (5), измеренные и преобразован ные в код в 1-и и 2-и такты измерени ; овенные значени  напр жений (4) и (8) изм ранные и преобразоЬанные в код в 1-и и 2-й такты измерени ; код коэффициента преобразовани  тока в напр жение; код сопротивлени  образ цового резистора 7. В вы -ажении (9) первый член, сто щий: в скобках, характеризует среднее значение сопротивлени  f Цепи,.в которую включен исследусмый резистор 8. Второй член - xapaic геризует среднее значение сопротивлени  Гг- цепи, в которую вклю чен образцовый резистор 7. Выражение (9) можно записать в вид г.Ггр -гр -|+Го или X L.2 (0) ))o Как видно из выражени  (10), обработка выборок .о алгоритму (9) обеспечивает исключение из результата измерени  сопротивление Р тркопровод щих проводников и сопротивление Гд образцового резистора 7. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерени  за счет исключени  вли ни  сопротивлени  токопровод щих проводников и образцового резистора на ре льтат измерени , а также повыщение точности измерени  за счет усреднени  результатов измерени  сопротивлени  цепи в каждый такт. Выбрав врем  такта (врем  усреднени ),равное периоду , можно исключить ее действие путем среднени  результатов измерени  сопротивлени  цепи за это врем . 100 12 Повышение точности в предложенном устройстве достигаетс  также за счет вычислительной обработки кодов выборок с помощью микропроцессора. Диапазон измерени  значени  сопротивлени  определ етс  динамическим диапазоном аналого-цифрового преобразовател  и может быть достигнуто значени  Ю. изобретени  о р м у л а Устройство дл  измерени  сопротивлени , содержащее источник опорного напр жени , включающий последовательно соединенные регул тор напр жени  и трансформатор преобразователь ток-напр жение , пресс, блок управлени , первый выход которого соединен с управл ющим входом регул тора напр жени , второй вход подключен к входу исполнительног-о механизма пресса, выход которого соединен с входом пресса, содержащего контактные матрицы дл  подключени  образцового и измер емого резисторов, при этом электрический вход пресса соединен через преобразователь ток-напр жение с первым выходом трансформатора источника опорного напр жени , второй выход которого соединен с земл ной щиной, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности и расщирени  диапазона измерени  значений сопротивлений, введены преобразователь сопротивлениекод , аналого-цифровой преобразователь, первый и второй формирователи управл ющих импульсов, фазовращатель, два фильтра , первый и второй ключи, и блок вычислени , причем вход перрого ключа и первого формировател  импульсов через первый фильтр соединен с одним из выходов источника опорного напр жени , а второго ключа и второго формировател  импульсов - через последовательно соединенные второй фильтр и фазовращатель с потенциальным выходом преобразовател  токнапр жение , управл ющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к выходам второго и первого формирователей управл ющих имгульсов, выходы ключей соединены с входами сумматора , выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с одними входами вычислительного блока, другие входы которого соединены с выходами преобразовател  сопротивление - код, входы которого соединены с поперечными

1ОО49Щ10

контактами дл  подключени  образцового1. Авторское свидетельство СССР

резистора.№ 6О1633, кл. Q О1 R 27/ОО, 1976,

.2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации,№ 5347О2, кл. Q О1 R 27/ОО, 1975

прин тые во внимание при экспертизе 5 (прототип).

Claims (2)

1. Формула изобретения ^N4

   Устройство для измерения сопротивления, содержащее источник опорного напряжения, включающий последовательно соединенные регулятор напряжения и трансформатор ^преобразователь ток-напряжение, пресс, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом регулятора напряжения, второй вход подключен к входу исполнительного такты измерения;

   Ν'¹ - код коэффициента преоб- 25 разования тока в напряжение;

   Mg - код сопротивления образцового резистора 7.

   В выражении (9) первый член, стоящий 30 в скобках, характеризует среднее значение сопротивления иепи, в которую включен исследугмый резистор 8. Второй член - характеризует среднее значение сопротивления цепи, в которую вклю-jj чен образцовый резистор 7.

   Выражение (9) можно записать в виде

   Г_ххГг_Г рг_о ИДИ »'х⁼((^г<^1Г2)-(^г1^+Го)]^+Го’ ⁴⁰

   Как видно из выражения (10), обработка выборок . о алгоритму (9) обеспечивает исключение из результата измерения сопротивление Г. токопроводящих проводников и сопротивление г₀ образцового резистора 7.

   Предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерения за счет исключения влияния сопротивления токопроводящих проводников и образцового резистора на результат измерения, а также повышение точности измерения за счет усреднения результатов измерения сопротивления цепи в каждый такт. Выбрав время $$ такта (время усреднения),равное периоду помехи, можно исключить ее действие путем среднения результатов измерения сопротивления цепи за это время. механизма пресса, выход которого соединен с входом пресса, содержащего контактные матрицы для подключения образцового и измеряемого резисторов, при этом электрический вход пресса соединен через преобразователь ток-напряжение с первым выходом трансформатора источника опорного напряжения, второй выход которого соединен с земляной шиной, отличающееся' тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения значений сопротивлений, введены преобразователь сопротивлениекод, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй формирователи управляющих импульсов, фазовращатель, два фильтра, первый и второй ключи, и блок вычисления, причем вход первого ключа и первого формирователя импульсов через первый фильтр соединен с одним из выходов источника опорного напряжения, а второго ключа и второго формирователя импульсов - через последовательно соединенные второй фильтр и фазовращатель с потенциальным выходом преобразователя токнапряжение, управляющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к выходам второго и первого формирователей управляющих импульсов, выходы ключей соединены с входами сумматора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с одними входами вычислительного блока, другие входы которого соединены с выходами преобразователя сопротивление - код, входы которого соединены с поперечными θ 1004912 10 контактами для подключения образцового 1. Авторское свидетельство СССР резистора. № 601633, кл. Q 01 R 27/00, 1976.J
2. 2. Авторское свидетельство СССР