Цифровой омметр Советский патент 1984 года по МПК G01R27/14 G01R27/02 

Изобретение относится к электро радиоизмерительной технике и может быть использовано при построении в сокоточных измерителей омического сопротивления. По основному авт.св. № 983580 известен цифровой омметр, содержаПщй тактовьш генератор, генератор квантующих импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь.Компарат элемент И, счетчик, преобразователь сопротивление - напряжение, индикатор, источник опорного напряжения, дричем выход источника опорного -напряжения соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом преобразователя сопро тивление - напряжение, выход генера тора квантующих импульсов соединен с первымвходом элемента И, выход которого соединен со счетньм еходом счетчика, вход Сброс которого соединен с выходом тактового генератора, дифференцирующую цепь, п элементов ИЛИ, три элемента И, блок управления, второй цифроаналоговый преобразователь, компаратор, ,д-ва триггера, два счетчика, ключ, „-сумма тор, элемент ИЛИ, причем выход такт вого генератора соединен с первым входом элемента ИЛИ, входом первого и второго триггеров, входом Сброс второго счетчика и третьим входом блока управления, выход генератора квантующих импульсов соединен с вхо дом второго и третьего элементов И выход первого компаратора соединен с входом четвертого элемента И, пер вым входом блока управления и через дифференцирующую цепь с вторым входом первого триггера и вторьм входом элемента ИЛИ, п выходов пер вого счетчика через п элементов ИЛИ соединены с п- входами первог цифроаналогового преобразователя, другие входы п элементов ИЛИ соединены с выходом четвертого элементов И, второй вход которого через второй триггер соединен с выходом второго компаратора, вторым входом блока управления и с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выходы которого соединены с индикатором, первьй и второй выходы блока управления соединены с дру29гими входами первого и второго элементов И соответственно, выход второго элемента И соединен через счетный вход третьего счетчика с входами второго цифроаналогового преобразователя, выход которого через сумматор соединен с первым входом второго компаратора и преобразователем сопротивление - напряжение, выход элемента ИЛИ соединен с входом Сброс третьего счетчика, первый выход первого триггера через ключ соединен с вторым входом сумматора, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход второго компаратора соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а входы второго цифроаналогового преобразователя и два входа ключа соединены с источниками опорно-го напряжения J. Недостатком известного омметра явлйется низкая точность измерения в области измеряемых сопротивлений, близких к нулю, обусловленная конечной скоростью изменения выходного напряжения цифроаналогового преобразователя. Цель изобретения - повьпяение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой омметр, содержащий тактовый генератор, генератор квантующих импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь, компаратор, элемент И, счетчик, преобразователь сопротивление-напряжение, индикатор, источник опорного напряжения, причем выход источника опорного напряжения соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом преобразовйтеля сопротивление-напряжение, выход генератора квантующих импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, вход Сброс которого соединен с выходом тактового генератора, дифференцирующую цепь, п элементов ИЛИ, три элемента И, блок управления, второй цифроаналоговый преобразователь, компаратор, два триггера, два счетчика, ключ, сумматор, элемент ИЛИ, причем выход тактового генератора соединен с первым входом элемента ИЛИ, входом первого и второго триггеров, входом

Сброс второго счетчика и третьим входом блока управления, выход генератора квантующих импульсов соединен с входом второго и третьего элементов И, выход первого компаратора соединен с входом четвертого элемента И, первым входом блока, управления и через дифференцирующую цепь с вторым входом первого триггера и вторым входом элемента ИЛИ, п выходов первого счетчика через и элементов ИЛИ соединены с п входами первого цифроаналогового преобразователя, другие входы п элементов ИЛИ соединены с выходом четвертого элемета И, второй вход которого через второй триггер соединен с выходом второго компаратора, вторым входом блока управления и с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выходы которого соединены с индикатором, первый и второй выходы блока управления соединены с другими входами первого и второго элементов И соответственно, выход

второго элемента И соединен через счетный вход третьего счетчика с входами второго цифроаналогового преобразователя, выход которого чере сумматор соединен с первым входом второго компаратора и преобразователем сопротивление - напряжение, выход элемента ИЛИ соединен с входом Сброс третьего счетчика, первый выход первого триггера через ключ соединен с вторым входом сумматора, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход второго компаратора соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а входы второго цифроаналогового преобразователя и два входа ключа соединены с источниками опорного напряжения, введены второй и третий элементы ИЛИ последовательно соединенные пятый элемент И, RS-триггер, шестой и седьмой элементы И, делитель частоты, причем выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика через второй элемент ИЛИ, выход третьего элемента И соединен со счетным входом второго счетчика через третий элемент ИЛИ, первый вход пятого элемента И соединен с

i -м выходом первого счетчика, второй вход - с вторым выходом первого

триггера, R-вход RS-триггера соединен с выходом тактового генератора, второй вход шестого элемента И соединен с первым выходом перваго триггера, а выход дополнительно соединен с входами управления реверсивного счета первого и второго счетчиков, второй вход седьмого элемента И соединен с выходом генератора квантующих импульсов, а выход дополнительно соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, вход Сброс делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а выход - с третьим входом шестого элемента И,

На чертеже приведена блок-схема цифрового омметра.

Цифровой омметр содержит тактовый генератор 1, счетчики 2-4, триггеры 5 и 6, блок управления 7, цифроаналоговый преобразователь 8, ключ 9, сумматор 10, генератор 11 квантующих импульсов, элемент И 12, цифроаналоговый преобразователь 13, компаратор 14, преобразователь 15 сопротивление-напряжение, элемент И 16, компаратор 17, дифференцирующую цепь 18, элемент ИЛИ 19, элемент И 20,11 элементов ИЛИ 21, 1-21 п , элемент И 22, индикатор 23, элементы ИЛИ 24 и 25, элемент И 26, RS-триггер 27, элементы И 28 и 29, делитель частоты 30.

Выход тактового генератора 1 соединен с входом Сброс счетчиков 2 и 4, первым входом элемента ИЛИ 19 с входами триггеров 5 и 6, третьим входом блока управления 7, с R-BXOдом RS-триггера 27 и с входом Сброс делителя частоты 30, выход генератора 11 квантующих импульсов соединен с первыми входами элементов И 16, 12, 22 и 29, первые входы цйфроаналоговых преобразователей 8 и 13 и два входа ключа 9 соединен соответственно с выходами И, И И,„, Ид источника опорного напряжения (на чертеже не показан), выход цифроаналогового преобразователя 8 соединен с входом компаратора 17, другой вход которого соединен с выходом преобразователя сопротивление - напржение, а выход - с входом элемента И 20, первым входом блока управления 7 и через дифференцирующую цепь 18 с вторым входом триггера 6 и втоSрым входом элемента ИЛИ 19, п выходов счетчика 2 через п элементов ИЛИ 21,1-21 п соединены с п вход ми цифроаналогового преобразователя 8, другие входы п элементов ИЛИ 21.1-21 п соединены с .выходом элемента И 20, второй вход которого через tpHrrep 5 соединен с выходом компаратора 14, вторым входом блока управления 7 и с вторым входом элемента И 22, выход которого через элемент ИЛИ 25 соединен со счетйь1м входом счетчика 4j выходы которого соединены с индикатором 23, первый и второй выходы блока управления 7 соединены с другими входами элементов И 16 и 12 соответственно, выход элемента И 12 соединен через счетный вход счетчика 3 с входами цифроаналогового преобразователя 13 выход которого через сумматор 10 соединен с первым входом компаратора 14 и прбобразователем сопротивление - напряжение 15, выход элемента ИЛИ 19 соединен с выходом Сброс счетчик 3, первый выход три гера 6 через .ключ 9 соединен с вто рым входом Сумматора 10, выход триггера 5 соединен с первым входом элемента И 22, второй бход компаратора 14 соединен с выходом Цифроаналогового преобразователя 8, выхо элемента И 16 соединен со счетным входом счетчика 2 через элемент ИЛИ 24, первый вход,элемента И 26 соединен с i-ым выходом счетчика 2 второй вход - с вторым выходом триг гера 6, а выход - с S-входом RS-трй гера, выход которого соединен через последовательно соединенные элементы И 28. и 29 с входом делителя частоты второй вход элемента И 28 соединен с первым выходом триггера 6, а выход соединен с входами управления реверсивного счета счетчиков 2 и 4, выход элемента И 29 соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 24 и 25 выход делителя .частоты 30 соединен с третьим входом элемента И 28. Устройство работает следующим об разом. Весь процесс измерения проходит четыре этапа. Первый этап: установка устройства в исходное состояние, затем измере вне минимального выходного напряжения Up цифроаналогового преобразователя 8. 9 С приходом импульса с тактового генератора 1 устанавливаются в нуль счетчики 2-4, триггеры 5 и 6, RS-триггер 27, прямой выход блока Управления 7, а его инверсный выход и выход делителя 30 частоты - в единицу. При этом на выходе цифро аналогового преобразователя 8 появляется максимальное отрицательное напряжение Up соответствующее нулевому состоянию счетчика 2, ас выхода Ключа 9 на один из входой сумматора 10 поступает отрицательное опорное напряжение , I Ug.,/). Импульсы с генератора 11 квантующих импульсов через элемейт И .12 поступают -на счетный вход, счетчика 3. Выходное напряжение цйфроаналогово го преобразователи 13 поступает на второй вход сумматора 10. В результате на выходе сумматора 10 появляется ступенчато нарастающее напряжение и как только его выходное напряжение сравняется с напряжением Uj, цифроаналогового преобразователя 8, срабатывает компаратор 14, В результате того срабатывает триггер 5 и блок управления 7, на прямом выходе которого устанавливается потенциал единицы, а на Инверсном нуля, останавливается счётчик 3, а на выходе Сумматора 10 остается напряжение равное и . Второй этап: хранение напряжения Ujj на выходе сумматора 10 (c4etчик 3 остановлен и хранит код, записанный в нем, а с выхода ключа 9 на сумматор 10 поступает постоянное опорное напряжение II ), на выходе преобразователя 15 сопротивление - напряжение имеется напряжение Ихо в то же время импульсы с генератора 11 квантующих импульсов через элемент И 16 и элемент ИЛИ 24 постулают на счетный вход счетчика 2, ia вход управления реверсивного счета которого с вЪкода элемента И 28 поступает потенциал нуля, разрешающий операцию сложения. На выходе цифроаналогового преобразователя 8 появляется ступенчато нарастающее напряжение, и как только оно сравняется с напряжением , сработает компаратор 17, Одновременно на этом этапе производится анализ величины измеряемого сопротивления R по отношениею 7 величине опорного сопротивления Величина R, пропорциональна вели чине и. -д, которая в свою очередь про порциональна числу (коду) Uo()/(U,-Uj Z -lj/2. т.е. величина к на этом этапе соот ветствует примерно число ()/2, R соответствует величина Ку()/(2К„). Следовательно, наблюдая за состоянием счетчика 2 до момента срабатывания компаратора 17 (после чег начинается следующий этап измерения можно судить о величине R.. Исходя из технических условий на элементную базу находится время t за которое напряжение на выходе циф аналогового преобразователя 8 измен ется от и, до нуля с точностью 1(ид +ид)/2(). Отсюда определяется коэффициент деления N делителя 30 f , где fg - частота генератора 11 квантующих импульсов, и находится номер разряда (величина счетчика 2. ео foe г - число двоичных разрядов где п 2. счетчика образом, если величина R Таким меньше, величины окажется .R ниже которой начинает существенно возрастать величина погрешности измерения за счет конечной скорости изменения вы ходного напряжения цифроаналогового преобразователя 8, то за время второго этапа сигнал с выхода i-го разряда счетчика 2 через элемент И поступит на S-вход RS-триггера 27, на выходе которого появляется потен циал единицы, не изменяющийся до начала следующего цикла измерения. Третий этап: измерение напряжения Е-Ц . Продифференцированный импульс с дифференцирующей цепи 18 п ступает на счетный вход триггера 6 через элемент ИЛИ 19 на Сброс счетчика 3. С выхода элемента И 20 потенциал единицы через элементы ИЛИ 21,1-21, п поступает на управ ляющие входы цифроаналогового прео 9 разователя 8, Б результате на его выходе появляется максимальное положительное напряжение U , а с выхода ключа 9 на вход сумматор 10 поступает поло:кительное опорное напряжение Up(U 0 -iK на, прямом выходе блока управления 7 устанавливается потенциал нуля, и на инверсном - единицы, и импульсы с генератора 11 квантующих импульсов через элемент И 12 поступают на счетный вход счетчика 3. Как только напряжение на сумматоре 10 сравняется с напряжением U цифроаналогового преобразователя 8, сработает компаратор 14, триггер 5 вернется в исходное состояние, потенциал единицы снимается со входов элементов ИЛИ 21,1-21h и на управляющие входы цифроаналогового преобразователя 8 поступит код, записанный в счетчике 2. Одновременно с этим, если сработал RS-триггер 27, на выходе элемента И 28 появляется потенциал единицы, который поступает на входы управления реверсивного счета счетчиков 2 и 4, разрешая операцию вычитания. На выходе элемента И 29 появляется последовательность импульсов, поступающая через элемент ИЛИ 24 на счетный вход счетчика 2 и через элемент ИЛИ 25 на счетный вход счетчика 4. Просчи гав N импульсов, делитель 30 переполняется, на его выходе появляется потенциал нуля, который закрывает элемент И 28. В результате код в счетчике 2 уменьшится на величину N, а в счетчик 4 запишется число -N. Если же RS-триггер 27 не срабатывает, элементы И 28 и 29 закрыты и состояние .счетчиков 2 и 4 не изменяется. Четвертый этап: на выходе сумматора 10 сохраняется напряжение, равное и (счетчик 3 опять остановлен). На выходе преобразователя 15 сопротивление-напряжение теперь уже имеется напряжение U, , на прямом выходе блока управления 7 устанавливается потенциал единицы, а на инверсном - нуля. Импульсы с генератора 11 квантующих импульсов через элемент И 16 и элемент ИЛИ 24 поступают на счетный вход счетчика 2 и одновременно через элемент И 22 и элемент ИЛИ 25 на счет ный вход счетчика 4, на вход управ

ЦИФРОВОЙ ОММЕТР по авт, св. № 983580, отличаю щ-ийс я тем, что, с целью повьппения точности измерения, введены второй и третий элементы ИЛИ, последовательно соединенные пятый элемент И, RS-триггер, шестой и седьмой элементы И, делитель частоты, причем выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика через второй элемент ИЛИ, выход третьего элемента И соединен со счетным входом второго счетчика через третий элемент ИЛИ, первый вход пятого элемента И сое динен с i-м выходом первого счетчика, второй вход - с вторым выходом первого триггера, R-вход RS-триггера соединенс выходом тактового генератора, второй вход шестого элемента И соединен с первым выходом первого триггера, а выход дополнительно соединен с входами управления реверсивного счета первого и второго счптчиков, второй вход седьмого элементй И соединен .с выходом .генератора квантующих импульсод, а выход допол(Л нительно соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, вход Сброс делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а выход - с третьим входом шестого элемента И,