SU983551A1 - Цифровой неуравновешенный измерительный мост - Google Patents

Description

(5k) ЦИФРОВОЙ НЕУРАВНОВЕШЕННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОСТ

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  сопротив- . лени , а также относительного приращени  сопротивлени  мостовым методом .

Известен цифровой измерительный неуравновешенный мост, содержащий мостовую схему, одно плечо которой ; образовано измерительным резистором, Q а три плеча образованы посто нными резисторами, источник питани , включенный в диагональ моста, интегрирующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП ) с. входными клеммами, причем клемма дл  подключени  опорного сигнала соединена с вершиной мостовой схемы. АЦП устройства содержит последовательно соединенные переключатель , подключенный к входным клем- 20 мам, интегратор и пороговое устройство , формирователь временных интервалов и цифровой измеритель временных интервалов. Управл ющий вход переключател  соединен с формирователем временных интервалов. Измеритель времен1 1х интервалов содержит генератор импульсов и счетчик, вход которого св зан с выходом генератора импульсов 1.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что формируемый отсчет в виде цифрового кода св зан нелинейной зависимостью с измер емой величиной - сопротивлением или относительным приращением сопротивлени  измерит ьного резистора.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем повышени  линейносТи преобразовани .

Указанна  цель достигаетс 1тем,что в цифровой неуравновешенный измерительный мост, одно плечо которого образовано измер 1тельным резистором, а три других - посто нными резисторами , содержащий источник напр жени , подключенный к диагонали питани  моста, интегрирующий аналого-цифровой преоб398 разователь, выполненный в виде послед ва гельно соединенных первого переключател , интегратора и порогового элемента , подключенного к управл ющему входу счетчика импульсов, генератор импульсов, соединенный через фop иpoватель временных интервалов с управл  ющим входом переключател  , введен вто рой переключатель, управл ющий вход которого подключен к формирователю временных интервалов, переключающий контакт - к общей шине;нормально замк нутый контакт - к положительному, нор мально разомкнутый контакт - к отрицательному полюсам источника напр жени , делитель частоты, включенный меж ду выходом гe epaтopa импульсов и вхо дом счетчика, регистр, включенный между выходом счетчика и управл ющим входом делител  частоты, причем нормально разомкнутый контакт первого пе реключател  подключен к вершине измерительной диагонали моста, смежной с измерительным резистором, нормально замкнутый контакт - к второй вершине измерительной диагонали, а выход порогового элемента подсоединен к управл ющему входу регистра. На чертеже представлен неуравновешенный измерительный мост. Цифровой неуравновешенный измерительный мост,образованный измерительным резистором 1 и посто ннь1ми резисторами 2-k, содержит источник 5 питани , аналого-цифровой преобразователь 6, входные клеммы 7 и 8 которого соединены с вершинами 9 и 10 измерительной диагонали. При этом входна  клемма 7 АЦП предназначена дл  подключени  измерительного сигнала, а клемма 8 - дл  подключени  опорного сигнала. Поскольку АЦП измер ет фактически отношение измерительного сигнала к опорному сигналу, то дл  кода аналого цифрового преобразовани  имеем соотношение сигнал вершины 9 где UQ J.Q - сигнал вершины 10; Кг. - коэффициент преобразовани  Сигналы в вершинах 9 и 10 соответственно равны: %°oFvt о У - напр жение питани  источнигде ка 5; R.,R ,R ,R - сопротивлени  резис2- 4 т-оров i-/t. Поскольку дл  мостов обычно выполн етс  условие -RjlRi. Ri -Н/зсс KH Ro. Выходной код получают, вычита  единицу из кода NJ tl N. ЬЫХ Таким образом, выходной код св зан линейной зависимостью с измер емой величиной - сопротивлением измерительного резистора. Лл формировани  кода, отображающего относительное приращение сопоотивлени , аналого-цифровой преобразеватель 6 содержит последовательно соединенные переключатель 11, интегратор 12, пороговый элемент 13 и измеритель 1 временных интервалов, формирователь 15 временных интервалов . Измеритель 1 временных интерваловсодержит последовательно соединенные генератор 16 импульсов, цифровой делитель 17 частоты и счетчик 18, выходы которого св заны с входами делител  17 через регистр 19. Переключателем 20 измен етс  точка заземлени  источника 5 питани . АЦП работает следующим образом. Переключатели 11 и 20 наход тс  в положении, указанном на чертеже. До момента tj и, выходное напр жение интегратора 1 тегратора 12 равно нулю. В момент времени t,| формирователем 15 запускаетс  интегратор 12. В промежутке времени Т tq Ц интe pиpyeтc  сигнал вершины 9 отрицательной пол рности. Поскольку интегратор 12 инвертирует выходной сигнал, то выходное напр жение его в интервале Т положительно. В момент t формирователь 15 переключает переключатели 11 и 20 и к входу интегратора 12 подключаетс  сигнал вершины 10 положительной пол рности. Выходное напр жение интегратора 12 уменьшаетс  в момент t, фикcиpye « lй пороговым элементом 13 становитс  равным нулю. В результате имеет соот ношение: llg-T U.r, (5) гр.еС- - t. В интервале времени Т+т импульсы генератора 16 поступают через делитель 17 частоты на счетчик 18, установленный в ноль в момент -t . При этом в интервале времени Т -.д7 t счетчик 18 работает на вычитание, и частота импульсов, поступащих на делитель 17 частоты, равна fo. В интервале Т - ij,-Ь счетчик 18 работает на сложение и частота импульсов, поступающих на делитель 17 частоты, ус танавливаетс  равной Zfo. В результа те дл  кода М счетчика 18 имеем выражение , i-ig f о Kg - коэффициент делени  делител  17 частоты. Поскольку, согласно выражени  (5) r-Uplu o-, CD то на основании выражений ( 2 ) и ( 3) получим io /RiiRa о , Kqj При исходном сопротивлении измери тельного резистора 1 коэффициент делени  делител  17 устанавливаетс  равным единице, т.е. 1 « Теперь дл  базового отсчета окончательно . получим f т 5i (В) м ъ, ( 8),  вл ющий Код N. из выражени  ,, , .... с  базовым или вспомогательным при измерении относительного приращени  сопротивлени ,  вл етс  выходным при работе устройства в режиме измерени  сопротивлени  резистора R при образ цовом значении сопротивлени  резистора 2 R/X. из счетчика 18 В момент t код 19, в результа переноситс  в регистр те устанавливаетс : ,, (9) работе и устройство готово к во втором такте. Во втором такте, при наличии приращени  сопротивлени , устройство работает также, но с учетом выражени  (9), поэтому дл  кода . можно, по аналогии с выражением (7), сразу записать: ы г ° о W . 2. rvy где.Рч ; RjfuRj Rg. VAR N Т -. N PT-R; R R., Выходной код получают инвертированием кода N.j дл  отрицательных ДД , т.е. когда fj. При положительном , т.е. когда 1 1 учитывают только дробную часть кода Мл. В результате получим N 1 Таким образом, устройство обеспечивает непосредственное измерение относительного приращени  сопротивлени  измерительного резистора. При этом выходной код св зан линейной зависимостью с измер емой величиной. Дл  исключени  вли ни  нестабильности временных параметров формировател  15 и генератора 16 на точность измерени  формирователь временных интервалов выполнен в виде делител  частоты с Фиксированным коэффициентом делени , соединенного с генератором импульсов 16. Выходной величиной делител   вл етс  частота F 1/Т. Если коэффициент делени  прин ть равным п, то при входной частоте, равной f. , ° - ЧТеперь в выражени х (8) и (10) f-Т п const. В результате чего стабильность величин Т и fg не сказываетс  на точности измерени . Формуле изобретени  Цифровой неуравновешенный измерительный мост, одно плечо которого образовано измерительным резистором, .а три других - посто нными резисторами , содержащий источник напр жени , подключенный к диагонали- питани  моста , интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, выполненный в виде последовательно соединенных первого переключател , интегратора и порогового элемента, подключенного к управлпщему входу счетчика импульсов, генератор импульсов, соединенный через формирователь временных интервалов с управл ющим входом переключате л , отли чающи и с  тем, что, с целью повышени  точности путем повышени  линейности преобразовани , в него введен второй переключатель , управл ющий вход которого по ключен к формирователю временных интервалов , переключаю1чий контакт - к общей шине, нормально замкнутый контакт - к положительному, нормально разомкнутый контакт - к отрицательному полюсам,источника напр жени , д литель частоты, включенный между выходом генератора импульсов и входом счетчика, регистр, включеннь1Й между выходом счетчика и управл щим входом делител  частоты, причем нормально разомкнутый контакт первого переключател  подключен к вершине измерительной диагонали моста, смежной с измерительным резистором, нормально замкнутый контакт - к второй вершине измерительной диагонали, а выход порогового элемента подсоединен к управл ющему входу регистра. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 23055, кл. G 01 R 17/10, 1971 (прототип).

Claims (1)

1. Формул^ изобретения

   Цифровой неуравновешенный измерительный мост, одно плечо которого образовано измерительным резистором, а три других - постоянными резисторами, содержащий источник напряжения, подключенный к диагонали· питания моста, интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, выполненный в виде последовательно соединенных первого

   7 переключателя, интегратора и порогового элемента, подключенного к управляющему входу счетчика импульсов, генератор импульсов, соединенный через формирователь временных интервалов с управляющим входом переключате-ля, отличающи й с‘я тем, что, с целью повышения точности путем повышения линейности преобразования, в него введен второй переклю- ¹⁰ чатель, управляющий вход которого подключен к формирователю Временных интервалов, переключающий контакт - к общей шине, нормально замкнутый контакт - к положительному, нормально ’5 разомкнутый контакт - к отрицательному полюсам,источника напряжения, делитель частоты, включенный между вц983551 ⁸ ходом генератора импульсов и входом счетчика, регистр, включенный между выходом счетчика и управляющим входом делителя частоты, причем нормаль5 но разомкнутый контакт первого переключателя подключен к вершине измерительной диагонали моста, смежной с из мерительным резистором, нормально замкнутый контакт - к второй вершине измерительной диагонали, а выход поро гового элемента подсоединен к управляющему входу регистра.