Цифровой омметр Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к эпектроиэмеритепьной технике и преаназ1шчено апя цифрового измерения активтоих сопроти пений резисторов. Известен цифровой омметр, содержащий источник опорного напряжения, который через добаЬочный {эезистор поцкпючен к входу анапого-цифрового преобразо ватепя напряжения и подвижному контакт перекпючатепя, один шзггоавижный контакт которого соединен с выходом аифроанапопог) преобразователя сопротивпения, а другой - с измеряемым резистором, причем выход анапого-циф1Х)Вого преобразоватепя напряжения соединен с управляю шим входом цифроанапогового преобра- - зоватепя сопротивпения Л . В известном цифровом омметре дпя повышения точности измерения пр11меняет ся итерационш тй метод автоматической коррекции погрешностей, в результате чего производится коррекция систематическвд погрешностей основной измеритель ной цепи. Точность цифрового омметра определяется погрешностью цифроанапогового преобразователя сопротивпения, который обладает следующими недостаткам для получения высокой точности преобразования резисторы Должны коммутироват ся контактными ключами, которые обладают низким быстродействием, малой надежностью и большими габаритами; использованш бесконтактных ключей усложняют цепи управления последними; так как резисторы отдельных разрядов соединены последовательно, то паразит- ные ЭДС и сопротивления ключей сумм руюгся; применяются резисторы различных номиналов в разрядах, что затрудняе их построение; изготовление низкоомных высокоточных и высоко ста б ильных резисторов является сложной задачей, что затрудняет испольгювание известного омметра для получения высокой точности при измерении малых сопротивлений. Наиболее близким к предлагаемому явшяетс я цифровой омметр, содержащий цифроаналоговый преобразователь, состоящий из последовательно соединенных ио точника опорного напряжения и параллель ного депителя напряженвд, два переключателя, добавочный и прецизионный ре- зисторы, аналого-цифровой преобразователь, причем выход источника опорного напряжения соединен с одним неподвиж№1М конгактой первого переключателя, выход параллельного делителя напряжени соединен с другим неподвижным контакто первого переключателя, подвижный кон- такт которого через добавочный резистор соединен с подвижным контактом второго переключателя, один неподвижнь й контакт которого через прецизионный резистор соединен с общей шиной и входным зажимом омметра, а другой входной зажим с вторым неподвижным контактом второго переключателя 2 . Звездообразные делители напряжения обладают высокими метрологическими характеристиками, и имеют постоянное вы ходное сопротивление, не зависящее от коэффициента деления. Поэтому использование такого делителя в известном омметре для получения более высокой точности эффективно при измерении сравнительно больших сопротивлений. При измерении малых сопротивлений влияние выходного сопротивления делителя напряжения приводит к неполной коррекции погрешности преобразования сопротивления в напряжение (оно оказывается последовательно соединенным с сопротивлениями Rp и R(jf, и входит в цепь обратного преобразования), что ограничивает точность преобразования. Цель изобретения - повышение точности измерения цифрового омметра. Поставленная цепь достигается тем, что в цифровой с «летр, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, состоящий из последовательно соединенных источника опорного напряжения и параллельного делителя напряжения, два переключателя, добавочный и прецизионный резисторы, аналого-цифровой преобразователь, причем выход источника опорного напряжения соединен с одним неподвижным контактом первого переключателя, выход параллельного депителя напряжения с-оединен с другим неподвшкным контактом первого переключателя, подвижный контакт которого через добавочный резистор соединен с подвижным контактом второго переключателя, один неподвижный контакт которого через преиизион№1й резистор соединен с общей шиной и входным зажимом ок1метра, другой входной аажим. соединен с вторым неподвижным контактом . второго переключателя, введены неинвертирующий повторитель напряжения, усилитель разности двух напряжений и блок деления { и вычитания кодов, причем подвижный контакт второго переключателя соединен через неинвертирующий повторитель напряжения с одним входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом усилителя разности двух напряжений, подвижный контакт первого перекпючатегш соединен с цру гим входом усипйтепя разности двух напряжений, выход которого соединен с другими входом анапого-цифрового преобразоватепя, вьход которого через бпок депения и вычитания кодов соединен с управпяющим входом параппепьного депитепя напряжения, третий вход усипйтепя разности двух напряжений соединен с общей шиной омметра. Неинвертир тощий повторитель напряжения и усипитепь разности двух напряжений выпопнены на базе операционных усипитепей. На чертеже представпена структурная схема цифрового омметра. Цифровой омметр содержит поспедовательно соединенные источник 1 опорного напряжения, параппепьный депитепь 2 напряжения, составляющие цифроанапоговый преобразователь 3 напряжения, выход которого соединен с первым переключателем 4, добавочный резистор 5 (Rtf), который через второй переключатель 6 соединен с измеряемым 7 ( RX ) и прецизионным 8 ( Rp ) резисторами, неинвёртирующий повторитель 9 напряжения, выполненный на операционном усипитепе 1О, усилитель 11 разности двух напряжений, построенный на операционном усилителе 12 и на резисторах 13-16, последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь 17 и блок 18 деления и- вычитания кодов, выход которого соединен с параллельным делителем 2 напряжения. Цифровой омметр работает следующим . образом. При нахождении переключателей 4 и в положении а выходное напряжение . повторителя 9 определяется выражением OoRx(1) где DO - выходное напряжение источника 1. При равенстве резисторов 13 - 16 вь . ходное напряжение разности усилителя 11 равно JMx M Отношение этих напряжений, опредепи емое аналого-цифровым преобразоватепе 17 и блоком 18 депения кодов, прямо пропорционально измеряемому сопротивлению у11. RВыходное код Тд блока18 при помощи цифроаналогового преобразователя 3 напряжения преобразуется в напряжение (Jb , и переключатели 4 и 6 переводятся в положение в. В этом случае выходное напряжение повторителя 9 и усилителя 11 разности соответственно определяют ся выражениями ,. . .Rg.R, UuRnЦцЯ где RU, - выходное сопротивление делителя 2, которое оказывается последовательно соединенным с R и Rn Отношение полученных напряжений не зависит от выходного сопротивления делителя 2 , 0 Rn ЧПолученная кодовая величина о выЧ11тается из кода YQ блоке 18 деления .и вычитания кодов, а к полученной разности прибавляется код о Р по вторном измерении RX . Полученный первый скорректированный результат Y измерения Rj вновь преобразуется в напряжение и находится отношение .напряжений (Uu,-VORn , iUu, nUo ----- Ru, Ru,Rgt4n Полученный код вычитается из V , и к полученной разности прибавляется код Q . Получается второй скорректированный результат 2 измерения R . Далее измерительно-вычислительный процесс повторяется, Процессы аналого-цифрового преобразования, деления и вычитания кодов могут быть совмещены в одном аналого-цифровом преобразователе частотного преобразования. При этом преобразователь напряжения и или и ц в частоту может быть построен на базе интегратора, а в качестве опорного напряжения преобразователь может использовать выходное на: пряжение U, или U усилителя 11 разности. Выходная частота будет пропорциональна отношениюКд|К(или R г, /Rrf)Вычитание кодов может осуществляться реверсивным счетчиком. Использование частотного преобразования обеспечивает высокую помехозащищенность. Такого же эффекта можно добиться при ИСПОЛЬЗОЕ&нии двухтактного приншпш аналого-цифрового преобразовать с реверсивным счетчихом, при этом автомат гшски будет

опредепяться отношение р или

и осуществляться вычитание соотпетствующгас кодов.

Испопьэование измеритепя отношения прецъявпяется к точности как напряжения DO и выходного напряжения Uy цифроанапогового преобразователя 3 менее

жесткие требования, чем в прототипе. Поэтому они могут быть гюстроены на простых элементах, что позволит обеспечить высокую надежность.

Точность измерения будет определяться погрешностью прецизионного резисторов высокого класса точности. .

. Таким образом, в предлагаемом цифровом омметре с помощью прос1ых средст достт ается высокая точность.

1.ЦИФРОВОЙ ОММЕТР, содержащий цифро-аналоговый преобразователь, состоящий из последовательно соединенных источника опорного напряжения и параллельного делителя напряжения, два переключателя, добавочный и прецизионный резисторы, аналого-цифровой преобразователь, причем выход источника onoi ного напряжения соединен с одним неподвижным контактом первого переключателя, выход параллельного делителя напряжения соединен с другим неподвижным контактом, первого переключателя, подвижный контакт которого через добавочный резистор соединен с подвижным контактом второго переключателя, один не подвижный контакт которого через прецизионный резистор соедишн с общей шиной и входным зажимом омметра, другой входной заж1Ш соединен с вторым неподвижным контактом второго перекл1очатепя, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности измерения, в него введены неинвертирующий повторитель напряжения, усилитель разности двух напряжений и блок деления и вычитания кодов, причем подвижный контакт второго переключателя соединен через неинвертирующий повторитель напряжения с однщу входом аналого-цифрового преобразователя и первым входом с усилители разности двух напряжений, подвижный контакт первого переключате(Л ля соединен с другим входом усипитепя разности двух напряжений, выход которого соэдинен с другим входом аналого-цифро вого преобразователя, выход которого через блок деления и вычитания кодов соединен с управляющим входом параллельного делителя напряжения, а третий вход усилителя разности двух напряжений соединен с общей шиной омметра. ел 2. Омметр поп. l,oтличaющ и и с я тем, что неинвертирующнй 4 повторитель напряжения и усилитель раэ- ел . ноет и двух напряжений выполнены на базе 4 операционных усилителей.