Цифровой измеритель сопротивления Советский патент 1985 года по МПК G01R27/02 

1 Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения активных сопротивлений и емкостей. Цель изобретения - повышение точ ности измерения сопротивления. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового и мерителя сопротршления; на фиг. 2 принципиальная схема генератора зарядных импульсов. Цифровой измеритель сопротивления содержит генератор 1 зарядных импульсов, подключенный через первый ключ 2 к входу неинвертирующего усилителя 3 постоянного тока с коэффициентом усиления, равным единице, вход которого соединен с одним из входных зажимов для подключения измеряемого резистора 4 и с одной из обкладок образцового конденсатора 5, другая обкладка которо го и другой входной зажим для подключения измеряемого резистора 4 со динеиы. с общей шиной. Выход усилителя 3 подключен к входу порогового блока 6, а через второй ключ 7 к выходу генератора I. Выход порогового блока 6 подключен к первому входу элемента И 8, к втррому входу которого подключен генератор 9 счетных импульсов, а вы ход элемента И 8 подключен к счетному входу счетчика 10. Входной зажим 11 для внешнего запуска измерителя через одновибратор 12 подключен к входам генератора 1 зарядных импульсов, инвертора 13, установочному входу счетчика 10 импульсов и управляющему входу первого ключа 2. Выход инвертора 13 подключен к управляющему входу второго ключа 7 и третвему входу элемента ИВ. Генератор 1 зарядных импульсов (фиг. 2) содержит операционньй усилитель 14, резистор 15 и ключ 16, управляющий вход которого является входом генератора I . Выход ключа 16 является выходом генератора 1 и под ключен также к инвертирующему входу усилителя 14. К инвертирующему входу усилителя подключен источник опорного напряжения V . Цифровой измеритель сопротивлени начинает работать после поступления на его входной зажим 11 импуль992са Пуск, в результате чего срабатьшает одновибратор 12, который запускает генератор I зарядных импульсов, вк.точает ключ 2 и устанавливает в О счетчик 10, а также через инвертор I3 выключает ключ 7 и запрещает работать элементу И 8. Генератор 1 вырабатьшает на выходе зарядный импульс, длительность которого равна длительности импульса одновибратора 12, а амплитуда в конце импульса заряда конденсатора 5 постоянна. Этот импульс через ключ 2 заряжает конденсатор 5. Напряжение на конденсаторе 5 повторяется усилителем 3 и включает пороговый блок 6, который подает 1 на вход .э.лемента И 8. Однако элемент И 8 закрыт нулем на выходе инвертора 13. Длительность импульса одновибратора 12 достаточна для полного заряда конденсатора 5. Когда одновибратор 12 выключится и на его выходе появится О, ключ 2 разомкнется, ключ 7 замкнется на вход элемента И 8 с выхода инвертора 13 будет подана 1. Элемент И 8 будет пропускать импульсы генератора 9 на вход счетчика 10, который будет их подсчитьшать. Так будет продолжаться до тех пор, пока в результате снижения напряжения на выходе усилителя 3 до уровня Vnop срабатьшания порогового блока о он не подаст О на вход элемента И 8. В этот момент счет прекратится на счетчике 10 останется число ...с„епг где f - частота выходного сигнала генератора счетных импульсов 9; R - величина измеряемого сопротивления ; Cjj - емкость образцового конденсатора ; , - выходное напряжение генератора I в конце заряда, Ujjjjp- порог срабатьшания порогового блока 6. Генератор 1 /фиг. 2 работает Следующим образом. При включении одновибратора I 2 включается ключ 16 и ключ 2 конденсатора 5 через резистор 15 подключается к выходу уснгштеля 14, на инвертирующем входе которого напряжение значительно меньше У так как конденсатор 5 разряжен до уровня ниже, чем . В связи с этим усилитель 14 да ет на выходе максимальное напряже ние, которое он только может развить. Это напряжение вызьюает ток по цепи: выход усилителя I4, резистор 15, ключ 16, ключ 2, конденсатор 5. Конденсатор 5 заряжается по экспоненте. Напряжение на нем стремится к напряжению на выходе усилителя 14, которое значительно больше «о . Когда напряжение на конденсаторе 5 достигает уровня VQ , усилитель 14 понизит своё выходное напряжение до величины V и процесс заряда конденса тора 5 закончится. Ускорение про цесса заряда и фиксация уровня, до которого заряжается конденсато 5, позволяет увеличить быстродействие измерителя. Когда включатся ключи 2 и 16, конденсатор начнёт разряжаться, а открытый ключ 7 94 будет передавать на выходе генератора 1 напряжение, равное напряженюо на конденсаторе 5 с выхода усилителя 3, что уменьшает ток утечки через закрытый ключ 2. Таким образом, выход генератора I, благодаря наличию ключа 7, отделен от выхода усилителя 3, а когда ключ 7 замыкается, размыкается ключ 16, так что выходы генератора 1 и усилителя 3 никогда вместе не соединяются. Начало счета импульсов происходит одновременно с началом разряда конденсатора 5 и результат счета пропорционален измеряемому сопротивлению. Величина напряжения, до которого заряжается конденсатор 5, стабилизирована уровнем и не зависит от величины измеряемого сопротивления и от температуры и не меняется со временем. Работа измерителя начинается от импульса внешнего запуска и синхронизируется импульсами одновибратора 12.

фиг. 2

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий генератор зарядных импульсов, неинвертируюпщй усилитель постоянного тока, вход которого соединен с одним из входных зажимов для подключения измеряемого резистора и с одной из обкладок образцового конденсатора, другая обкладка которого и другой входной зажим для подключения измеряемого резистора соединены с общей шиной, выход неинвертирующего усилителя постоянного тока через пороговый блок соединен с-первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора счетньк импульсов, а выход с входом счетчика импульсов, о тличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения,, введены два ключа, одновибратор, инвертор, причем выход генератора зарядных импульсов через первый и второй ключи соединен соответственно с входом и выходом неинвёртирующего усилителя постоянного тока, вход одновибратора соединен с третьим входным зажимом для внешнего запуска, а выход соединен с входом генератора зарядных импульсов, с входом шивертора, с управляющим входом первого ключа и с установочным входом счетчика импульсов, выСП ход инвертора соединен с управля- юпщм входом второго ключа и с третьим входом элемента И, а генератор зарядных импульсов содержит последовательно соединенные операционньй усипит1ель, резистор и ключ, управляющий вход которого соединен с входом генератора зарядных имг пульсов, а выход - с инвертирующим входом операгщонного усилителя и с выходом генератора зарядных импульсов, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с источником опорного напряжения.