SU1597767A1 - Meter of specific resistance of carbon-graphite articles - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам дл  измерени  удельного электросопротивлени  углеграфитовой продукции. Цель изобретени  - повышение точности измерени  удельного электросопротивлени  четырехзондовым методом. Измеритель включает в себ  контактное устройство 1, содержащее токовые зонды 2, потенциальные зонды 3 и сигнальные зонды 4 дл  обеспечени  устойчивого электрического контакта с изделием, и измерительный блок, преобразующий падение напр жени  на изделии при пропускании через него импульса стабильного электрического тока непосредственно в цифровое значение удельного электрического сопротивлени . Измерительный блок содержит стабилизатор 5 тока, переключатели 6 и 7, усилитель 8 с задаваемым коэффициентом усилени , два компаратора 10 и 13, делитель 12, схему 11 интегрировани , схему 14 формировани  опорного сигнала, логические элементы ЗИ 15, 2ИЛИ-НЕ 16, два одновибратора 18 и 19, аналого-цифровой преобразователь 9, схему 23 цифровой индикации, RS-триггер 17, ключ 20 и автономный источник 21 питани . 1 ил.The invention relates to a measurement technique, in particular, to devices for measuring the electrical resistivity of carbon-graphite products. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the electrical resistivity by the four-probe method. The meter includes a contact device 1 containing current probes 2, potential probes 3 and signal probes 4 to ensure stable electrical contact with the product, and a measuring unit that converts the voltage drop across the product when a stable electric current pulse passes directly into the digital value electrical resistivity. The measuring unit contains a current stabilizer 5, switches 6 and 7, an amplifier 8 with a specified gain, two comparators 10 and 13, a divider 12, an integration circuit 11, a reference signal generating circuit 14, logic elements ZI 15, 2IL-HE 16, two single vibrators 18 and 19, analog-to-digital converter 9, digital display circuit 23, RS flip-flop 17, key 20, and an autonomous power source 21. 1 il.

Description

С71C71

СОWITH

sj sj

О5 O5

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к устройствам дл  измерени  удельного электросопротивлени  графитированных, обож- женных, угольных и углеродистых изделий , и может быть применено в металлургической промьшшенности.The invention relates to a measurement technique, namely, devices for measuring the electrical resistivity of graphitized, sintered, coal and carbon products, and can be applied in the metallurgical industry.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  удельного электро- сопротивлени  :электродной продукции путем снижени  погрешности результатов измерени .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy of electrical resistivity: electrode production by reducing the error of measurement results.

На чертеже представлена функциональна  схема измерител ,The drawing shows the functional diagram of the meter,

Измеритель удельного электросопротивлени  углеграфитовых изделий включает в себ  контактное устройств 1, содержащее токовые зонды 2, потенциальные зонды 3 и сигнальные зонды 4, стабилизатор 5 тока, механически взаимосв занные переключатели 6 и 7, усилитель 8 с задаваемым коэффициентом усилени , аналого-цифровой преобразователь 9, первый компаратор 10, схему 11 интегрировани , делитель 12 напр жени , второй компаратор 13, схему 14 формировани  опорного сигнала , элемент ЗИ 15, элемент 2 ИЛИ- НЕ 16, RS-триггер, 17, одновибрато- ры 18 и 19, ключ 20, автономный источник 21 питани , элемент 2И 22, .схему 23 цифровой индикации и схему 24 формировани  калибровочного сигнала . Сигнальные зонды 4 закреплены на контактном устройстве 1 жестко, а зонды 2 и 3 - подпружинены с по- . мощью калиброванных по усилию сжати  пр.ужин и изолированы от металлического основани  изол ционными втулA resistivity meter for carbon-graphite products includes a contact device 1 containing current probes 2, potential probes 3 and signal probes 4, a current stabilizer 5, mechanically interconnected switches 6 and 7, an amplifier 8 with a settable gain factor, an analog-to-digital converter 9, the first comparator 10, the integration circuit 11, the voltage divider 12, the second comparator 13, the reference signal generating circuit 14, the ZI element 15, the element 2 OR — NOT 16, the RS flip-flop, 17, the one-shot 18 and 19, the key 20, autonomous Source 21 power element 22 2I, Scheme 23 and the digital display circuit 24 generating a calibration signal. The signal probes 4 are fixed on the contact device 1 rigidly, and the probes 2 and 3 are spring-loaded with a-. by force-calibrated compression of the sleeves and insulated from the metal base by insulating sleeves

ками, причем конструктивно обеспечено выступание зондов 2 и 3 по отношению к зондам 4. С измерительной схемой зонды соедин ютс  через штепсельный разъем.Kami, and the design of the protrusion of the probes 2 and 3 in relation to the probes 4. With the measuring circuit of the probes are connected through a plug connector.

Измеритель работает следуюпц1м образом. .The meter works in the following way. .

Цикл измерени  начинаетс  с момента установлени  нормированного механического и устойчивого электрического контакта зондов 2-4 контактного устройства 1 с поверхностью объекта измерени . Сигналы низкого .уровн  с сигнальных зондов 4 через переключатель 6 формируют на выходе элемента 2ИЖ-НЕ 16 логическую 1, котора  через одновибратор 19 воздействует на первый вход RS-триггера 17, на выходе которого формируетс The measurement cycle starts from the moment of establishing the normalized mechanical and stable electrical contact of the probes 2-4 of the contact device 1 with the surface of the measurement object. The low level signals from the signal probes 4 through the switch 6 form the output of element 2ЖЖЖ НЕ 16 logical 1, which through the one-shot 19 acts on the first input of the RS flip-flop 17, the output of which is formed

«"

5five

00

5five

00

5five

сигнал 1. Сигналы с вькода RS-триггера 17 и элемента 2ИЛИ-НЕ 16 через элемент 2И 22 открывают ключ 20. Про- исходит включение стабилизатора 5 тока и формирование в объекте измерени  посредством токовых зондов 2 измерительного тока.Signal 1. Signals from the code of RS flip-flop 17 and element 2IL-NOT 16 through element 2И 22 open the key 20. A current stabilizer 5 is turned on and a current is generated in the object of measurement by means of current probes 2.

Измерительный ток при включении нарастает до заданного значени , далее стабилизуетс  и создает на участке объекта измерени  между потенциальными зондами 3 падение напр жени  и„. Напр жение и„ через переключатель 7 и усилитель 8 с задаваемым коэффициентом усилени  поступает на вход аналого-цифрового преобразовател  9, запуск которого осуществл етс  через одновибратор 18 сигналов 1 с выхода элемента ЗИ 15. На первый вход последнего подаетс  сигнал с компаратора 10, осуществл ющего контроль наличи  и величины выходного напр жени  усилител  8 по минимальному значению амплитуды сигнала. Компаратор 10 срабатьшает при превьш1ении выходным напр жением усилител  8 установленного MIiнимaльнoгo уровн , который, формируетс  схемой 14 формировани  опорного сигнала. На второй вход элемента ЗИ 15 подаетс  сигнал с компаратора 13, срабатывающего по окончании переходного процесса по фронту выходного напр жени  усилител  8,When switched on, the measuring current rises to a predetermined value, further stabilizes and creates a voltage drop in the area of the measurement object between the potential probes 3. Voltage and "through switch 7 and amplifier 8 with a specified gain factor is fed to the input of the analog-digital converter 9, which is started through the one-vibrator 18 signals 1 from the output of the ZI element 15. A signal from the comparator 10 is applied to the first input of the latter, monitoring the presence and magnitude of the output voltage of the amplifier 8 by the minimum signal amplitude value. The comparator 10 triggers when the output voltage of the amplifier 8 is set to the set minimum level, which is formed by the reference signal generating circuit 14. The second input element ZI 15 is given a signal from the comparator 13, triggered at the end of the transition process on the front of the output voltage of the amplifier 8,

На инвертирующий вход компаратора 13 выходное напр жение усилител  8 подаетс  через делитель 12, а на неинвертирующий вход - через схему . 11 интегрировани . Сигнал на выходе компаратора 13 формируетс  при равенстве уменьшенного текущего и за- держанного во времени выходного нап- р жени  усилител  8. На третий вход элемента ЗИ 15 поступает сигнал с выхода элемента 2ИЛИ-НЕ 16. Таким образом формируетс  сигнал запуска аналого-цифрового преобразовател  9.To the inverting input of the comparator 13, the output voltage of the amplifier 8 is fed through a divider 12, and to a non-inverting input through a circuit. 11 integration. The signal at the output of the comparator 13 is formed when the output and voltage of the amplifier 8, which are reduced in time, are equal to the third input of the ZI element 15 and a signal is output from the element 2 OR-NOT 16. Thus, the start signal of the analog-digital converter 9 is generated. .

По окончании аналого-цифрового преобразовател  выходным сигналом Конец преобразовани  аналого-цифрового преобразовател  9, подаваемым на второй вход RS-триггера 17, измен етс  его состо ние.At the end of the analog-digital converter by the output signal. The end of the conversion of the analog-digital converter 9 applied to the second input of the RS flip-flop 17 changes its state.

По вление логического О на выходе RS-триггера 17 закрывает ключ 20 и выключает стабилизатор 5 тока. Протекание измеритель.ного тока черезThe appearance of a logical O at the output of the RS flip-flop 17 closes the key 20 and turns off the current stabilizer 5. Flow of current through current

10ten

1515

2020

объект измерени  прекращаетс . На цифровом выходе аналого-цифрового преобразовател  9 формируетс  цифро- вой код, соответствующий величине сигнала на выходе усилител  8, который преобразуетс  и индицируетс  схемой 23 цифровой индикации в виде числа в дес тичном коде непосредственно в единицах удельного электросопротивлени .the measurement object is terminated. At the digital output of the analog-digital converter 9, a digital code is generated corresponding to the signal value at the output of the amplifier 8, which is converted and indicated by the digital indication circuit 23 as a number in the decimal code directly in units of electrical resistivity.

Дл  осуществлени  следующего цикла измерени  контактное устройство 1 следует сн ть с поверхности измер емого объекта и снова установить стабильный контакт путем нажати  на контактное устройство 1 до упора сигнальных зондов 4 в поверхность измер емого объекта. При отрьше сигнальных зондов 4 от поверхности измер емого объекта на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ 16 формируетс  логический О, а при повторном контакте с поверхностью измер емого объекта - снова логическа  1, фронтом которой 25 запускаетс  одновибратор 19, что вы- зьшает переброс КЗ-триггера 17, ао в- ление логической 1 на его выходе и открывание ключа 20. Происходит повторное включение стабилизатора 5 тока и формирование в объекте измерени  измерительного тока. Далее, работа схемы повтор етс  в изложенной последовательности .In order to carry out the next measurement cycle, the contact device 1 should be removed from the surface of the measured object and again establish a stable contact by pressing the contact device 1 until the signal probes 4 rest against the surface of the measured object. When signal probes 4 are removed from the surface of the object to be measured, logical O is formed at the output of element 2IL-NOT 16, and when it comes into contact with the surface of the object to be measured again, logic 1 again, the front of which 25 starts the one-shot 19, which causes a flip-flop 17, a logic logic 1 at its output and the opening of the key 20. The current stabilizer 5 is turned on again and the measuring current is formed in the measuring object. Further, the operation of the circuit is repeated in the sequence described.

В режиме Калибровка осуществл - етс  проверка исправности блоков измерительного канала. Подачей потенциала Цифрова  земл  на входы элемента 2ИЛИ-НЕ 16 через переключатель 6 имитируетс  установление контакта контактного устройства 1 с объектом измерени . При этом с выхода элемента 2ИЛИ-НЕ 16 потенциал разрешающей логической 1 подаетс  на вход элемента ЗИ 13. Одновременно на вход усилител  8 через переключатель 7 подаетс  контрольный сигнал, сформированный схемой 24 формировани  калибровочного сигнала. Величина контрольного сигнала выбираетс  большеIn the Calibration mode, a check is performed on the health of the measuring channel blocks. Supply of potential Digital ground to the inputs of element 2IL-NOT 16 through switch 6 simulates the establishment of the contact of the contact device 1 with the object of measurement. At the same time, the potential of resolving logic 1 is output from the output of element 2ILI – NE 16 to the input of element ZI 13. At the same time, the control signal formed by the calibration signal generating circuit 24 is supplied to the input of amplifier 8 via switch 7. The value of the control signal is chosen more

30thirty

3535

4040

4545

5050

наименьшего сигнала U, снимаемого с потенциальных зондов при измерении . После срабатывани  компараторов 10 и 13 осуществл етс  запуск одновибратором 18 аналого-цифрового преобразовател  9. Работоспособность измерительного канала провер етс  дл  нескольких значений коэффициента K,je усилител  8. Схема 23the smallest signal U taken from the potential probes during the measurement. After the operation of the comparators 10 and 13 is triggered, the analogue-digital converter 18 is started up with the vibrator 18. The performance of the measuring channel is checked for several values of the coefficient K, je of the amplifier 8. Circuit 23

10ten

1597767615977676

индикации высвечивает р д контрольных чисел в единицах удельного электросопротивлени .The display highlights the number of control numbers in units of electrical resistivity.

Преобразование значени  напр жени , снимаемого потенциальными зондами 3, в величину удельного электрического сопротивлени , высвечиваемого схемой 23 цифровой индикации, выполн етс  в соответствии с формулойThe conversion of the voltage value taken by the potential probes 3 to the electrical resistivity value displayed by the digital indication circuit 23 is performed in accordance with the formula

X K, КррX K, Krr

гдеWhere

Up - падение напр жени  междуUp - voltage drop between

1515

00

5 five

00

5five

00

5five

00

5five

КусCous

лрпотенциальными зондами; задаваемый при калибровке коэффициент усилени  усилител  8, завис щий от геометрических размеров издели , от рассто ни  между зондами и от величины тока в измерительной цепи;. коэффициент преобразовани  аналого-цифрового преобразовател  9 и схемы 23 цифровой индикации.lpotential probes; during amplification, the gain of amplifier 8, which depends on the geometrical dimensions of the product, on the distance between the probes and on the amount of current in the measuring circuit ;. the conversion ratio of the analog-digital converter 9 and the digital display circuit 23.

Использование предлагаемого измерител  удельного электросопротивлени  позвол ет повысить оперативность контрол  по ходу технологического процесса изготовлени  углеродистых изделий, а также приводит к снижению погрешности измерений.The use of the proposed resistivity meter improves the efficiency of monitoring in the course of the manufacturing process of carbon products, and also leads to a decrease in measurement errors.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Измеритель удельного электросопротивлени  углеграфитовых изделий, содержащий контактное устройство с двум  токовыми и двум  потенциальными зондами, стабилизатор тока, соединенный с токовыми зондами, два механически взаимосв занных переключател  и схему формировани  калибровочного сигнала, соединенную с первым входом первого переключател , с вторым входом которого соединены потенциальные зонды, вольтметр, отличающийс  тем, ,что, с целью повышени  точности измерени  удельного электросопротивлени  углеграфитовых изделий, вольтметр выполнен цифровым, причем в него введены усилитель с задаваемым коэффициентом усилени , два компаратора, делитель, схема интегрировани , схема формировани  опорного сигнала, два сигнальных зонда, логические элементы ЗИ, 2ИЛИ-НЕ, 2И, два одновибратора, аналого-цифровой преобразователь, схема цифровой индикации, RS-триггер, ключA resistivity meter for carbon-graphite products containing a contact device with two current and two potential probes, a current stabilizer connected to the current probes, two mechanically interconnected switches and a calibration signal generating circuit connected to the first input of the first switch, the second input of which is connected to potential probes , voltmeter, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring the electrical resistivity of carbon graphite products, The digital field is digital, with an amplifier with a specified gain, two comparators, a divider, an integration circuit, a reference signal shaping circuit, two signal probes, logic elements ZI, 2ILI-HE, 2I, two mono vibrators, analog-digital converter, circuit digital indication, RS trigger, key и автономный источник питани , причем вход усилител  с задаваемым коэффициентом усилени  соединен с выходом первого переключател , а выход - с информационным входом аналого-цифрового преобразовател , с первым входом первого компаратора и через схему интегрировани  и делитель соответственно с первым и вторым входами второго компа)атора, выход которого соединен с входом элемента ЗИ, с вторым входом первого компаратора соединена схема формировани  опорного сигнала , а выход первого компаратора соединен с вторым входом элемента ЗИ, два сигнальных зонда контактного устройства соединены с вторым входом I второго переключател , первый вход которого соединен с общей шиной, and an autonomous power source, the amplifier input with a specified gain factor is connected to the output of the first switch, and the output - to the information input of the analog-digital converter, to the first input of the first comparator and through the integration circuit and divider respectively to the first and second inputs of the second computer , the output of which is connected to the input of the element ZI, the second input circuit of the first comparator is connected to the second input of the first comparator, and the output of the first comparator is connected to the second input of the element ZI, two and the signal probes of the contact device are connected to the second input I of the second switch, the first input of which is connected to the common bus, выход второго переключател  соединенthe output of the second switch is connected с входами элемента 2ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с третьим входом элемента ЗИ и с входом первого од- новибратора, а выход элемента ЗИ - с входом второго одновибратора, выход которого соединен с уп15авл ющим входом аналого-цифрового преобразовател , информационный выход которого соединен со схемой цифровой индикации , а управл ющий выход - с вторым входом RS-триггера, первый вход которого соединен с выходом первого од- новибратора, выход RS-три тера соединен с первым входом элемента 2И, второй вход которого соединен с выходом элемента 2Ш1И-НЕ, а вьпсод элемента 2И соединен с управл ющим входом ключа , через который соединен автономный источник питани  со стабилизатором тока.with the inputs of element 2ILI — NOT, the output of which is connected to the third input of the element ZI and to the input of the first one-oscillator, and the output of the element ZI to the input of the second one-oscillator, the output of which is connected to the control input of the analog-digital converter, the information output of which is connected to the digital indication circuit, and the control output - with the second input of the RS flip-flop, the first input of which is connected to the output of the first one-oscillator, the output of the RS-three meters connected to the first input of the element 2I, the second input of which is connected to the output of the element 2Sh1I-NO and the element 2I is connected to the control input of the key, through which the independent power source is connected to the current stabilizer.