Цифровой измерительный прибор Советский патент 1984 года по МПК G01R13/02 

Изобретение относится к электроиз epитeльнoй технике и может быть использовано в цифровых омметрах и цифровых комбинированных приборах.

По основному авт. св. № 892309 известен цифровой измерительный прибор, содержащий цифроаналоговый преобразователь, предусилитель с включенным в цепь обратной связи масштабным усилителем, ключи, опорный источник напряжения, соединенны с цифроаналоговым преобразователем, последовательно соединенные интегратор и компаратор, выход которого соединен с входом схемы управления, другой вход которой подключен к генератору тактовых импульсов, выходы ее соединены с входами схем совпадения, к другим входам которых подключен выход генератора выcoкoчacтo ных импульсов, а выходы схем совпадения соединены с счетчиком, подключенным к цифроаналоговому преобразователю и отсчетному устройству, дополнительный делитель, запоминающее устройство, образцовый резистор и переключатель рода работ. Причем выход предусилителя соединен с входом дополнительного делителя и одним и-з входов запоминающего устройства, выход делителя соединен через первый ключ с другим входом запоминающего устройства, к которому через второй ключ подключен один из входов цифроаналогового преобразователя, два других выхода которого соединены с входами запоминающего устройства, выход которого соединен с -входом интегратора, образцовый резистор соединен одним из выводов с опорным источником напряжения, другим - с входом первого направления переключателя рода работ, выход которого, соответствующий положению R , подключен одной из входных клемм к входу предусилителя, а другая входная клемма подключена к входу второго направления переключателя рода работ, выход которого, соответствующий положению R , подключен к выходу предусилителя, а выход переключателя, соответствующий положению и - к выходу масштабного делителя. Причем запоминающее

устройство состоит из мостового коммутатора, конденсатора Памяти и усилителя , конденсатор памяти подключен в диагональ мостового коммутатора.

являющуюся входом мостового коммутатора и входом запоминающего устройства, выход мостового коммутатора соединен с входом усилителя и является другим входом запоминающего устройства, а выход усилителя является выходом запоминающего устройства 1J.

Недостатками известного измери10тельного прибора являются невысокая точнойть измерения низкоомных сопротивлений и ограниченньй диапазон измерения сопротивлений в низкоомной области, обусловленное ограни15чениями по величине рассеиваемой мощности на образцовом резисторе и влиянием соединительных проводников образцового и измеряемого резисторов.

20

Целью изобретения является расширение диапазона измерения сопротивления, а также повышение точности измерения низкоомных сопротивлений.

25

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измерительный прибор введены блок гальванической развязки, запоминающий повторитель, второй масштабный делитель напряже0ния, операционный усилитель, образцовый низкоомный резистор и входные токовые клеммы, причем выходы источника опорного напряжения подключены к входам второго масштабного дели5теля напряжения через последовательно соединенные блок гальванической развязки и запоминающий повторитель, первый выход второго масштабного делителя напряжения через потенциаль0ные выводы образцового низкоомного резистора подключен к первому входу операционного усилителя, а второй выход - к второму входу операционного усилителя, общий вывод кото5рого через токовые выводы образцового низкоомного резистора подключен к первой входной токовой клемме, выход операционного усилителя подключен к второй входной токовой

0 клемме.

На чертеже изображена блок-схема цифрового измерительного прибора.

Цифровой измерительны прибор содержит входные клеммы 1 и 2, 1зход5ная клемма 1 соединена с п.чодом предусилителя 3, выход которого соединен с масштабным делителем 4, дополнительным делителем 5 и -ппоми3нающим устройством 6, состоящим из мостового коммутатора 7-10., в одну диагональ которого включены конденсатор 11 памяти и усилитель 12, вхо ды запоминающего устройства 6 соеди нены с цифроаналоговым преобразователем 13 и ключами 14 и 15, цифро аналоговый преобразователь 13 соеди нен с источником 16 опорного напряжения и через образцовьп резистор 17 - с переключателем 18 рода работ выход интегратора 19 соединен через компаратор 20 со схемой 21 управлен соединенной с генератором 22 тактовых импульсов и первыми входами схем 23 и 24 совпадения, вторью входы которых соединены с выходом генератора 25 высокочастотных импульсов, выходы схем совпадения сое динены со счетчиком 26, подключенным к отсчетному устройству 27, выходы источника 16 опорного напряжения через последовательно соединенные блок 28 гальванической развязки и запоминающий повторитель 29 подключены к входам второго масштабног делителя 30 напряжения, второй выход которого подключен к второму входу операционного усилителя 31, а первый выход - к первому входу on рационного усилителя 31 через потен циальные выводы образцового низкоомного резистора 32 (RQ), через токовые выводы которого общий вывод операционного усилителя 31 подключен к первой входной токовой клемме 33, выход операционного усилителя 31 подключен к второй входной то ковой клемме 34. Измеряемый низкоомный резистор 3 (Я) подключается токовыми выводами к входным токовым клеммам 33 и 34, а потенциальными выводами - к входным клеммам 1 и 2. Блок 28 гальванической развязки может быть выполнен на конденсаторе подключенном посредством первой пар ключей к входам, а посредством второй пары ключей - к выходам блока. Запоминающий повторитель 29 може быть выполнен на усилителе, между первым входом и выходом которого подключен конденсатор, обкладки конденсатора подключены к входам а второй вход и выход усилителя подключены к выходам повторителя. В работе известного цифрового из меритель} огп прибора при измерении 8в4 напряжений показания прибора определяются формулой где U,( - напряжение на выходе предусилителя J 0 напряжение опорного источника. При измерении низкоомных сопротивлений измеряемый низкоомный резистор 35 включается так, как показано на чертеже, переключатель 18 рода работ включается в положение U . Блок 23 гальванической развязки за счет периодической коммутации входящих в него ключей осуществляет перенос ЭДС UQ источника 16 опорного напряжения на входы запоминающего повторителя 29, с выходов которого напряжение L)Q поступает на входы второго масштабного делителя 30 напряжения, формирующего на выходе напряжение и, где- k, - коэффициент передачи делителя 30. При достаточно большом коэффициенте усиления операционного усилителя 31, пренебрежимо малых смещениях его нуля по напряжению и току за счет действия обратной связи в образцовом низкоомном резисторе 32 и измеряемом низкоомном резисторе 35 устанавливается ток 3 , при котором напряжение на низкоомном образцовом резисторе 32 будет равно напряжению на выходе второго масштабного делителя 30 напряжения .. UoV:, Напряжение на измеряемом низкоомном резисторе R Ux f xПри выборе коэффициента деления (Второго масштабного делителя 30 напряжения V, равного коэффициенту деления масштабного делителя 4 напряжения Кп, достаточно больиюм коэффициенте усиления предусилителя 3, пренебрежимо малых смещениях его нуля напряжение на выходе предусилителя определяется соотношением Lix, Uo-k, ., - -ТГ1Г7- й7- - П.одставляя значение U из формулы (2) в формулу (1), получим Таким образом, при измерении низ коомных сопротивлений показание при бора определяется отношением измеряемого сопротивления к образцовому и не зависит от величины опорного напряжения. В данном приборе образцовый низкоомный резистор и измеряемое низкоомное сопротивление включены по четырехзажимным схемам, причем их п тенциальные выводы включены последова.тельно с входами операционного 66 усилителя 31 и предусилителя 3 и не обтекаются токами, что исключает вносимые соединительными проводниками погрешности. Кроме того, за счет уменьшения падения напряжения на образцовом низкоомном резисторе 32, по сравнению с падением напряжения на образцовом резисторе 17, в К раз снижена рассеиваемая на образцовом низкоойном резисторе 32 мощность, что позволяет соответственно в К раз увеличить ток 3 , протекающий по измеряемому сопротивлению, и, в конечном итоге, расширить.диапазон измерения низкоомных сопротивлений, а также повысить точность их измерения.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР по авт. св. № 892309, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения сопротивления и повьшения точности измерения низкоомных сопротивлений, в него введены блок гальванической развязки, запоминающий повторитель, второй масштабный делитель напряжения, операционный усилитель, образцовый низкоомный резистор и входные токовые клеммы, причем выходы источника опорного напряжения подключены к входам второго масштабного делителя напряжения через последовательно соединенные блок гальванической развязки и запоминающий повторитель, первый выход второго масштабного делителя напряжения через потенциальные выводы образцового ннзкоомного резистора, подключен к первому входу операционного усилителя, а второй выход - к второму входу операционного усилителя, общий вывод которого через токовые выводы образцо(Л вого низкоомного резистора подключен к первой входной токовой клемме, а с выход операционного усилителя подключен к второй входной токовой клемме.