Цифровой измеритель параметров пассивных двухполюсников Советский патент 1986 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров сложных пассивных двухполюсников, например при измерении параметров МДП-структур, в диэлько- метрии или кондуктометрии при измерении параметров датчиков.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет расширения частотного диапазона измерений.

На чертеже приведена блок-схема цифрового измерителя параметров пассивных двухполюсников.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, первый . ключ 2; нуль-индикатор 3; опорный резистор 4; второй ключ 5; опорный конденсатор 6; исследуемый двухпо- люсник 7; операционный усилитель 8;. шестой ключ ,9, третий ключ 10; чет- вер тьй ключ 11, пятый ключ 12; преобразователь 13 действующего значения; первьй дифференциальньй уси- литель 14; термопреобразователь 15, второй дифференциальный усилитель 16 аналого-цифровой преобразователь (АЦП).17; фильтр 18 нижних частот (ФНЧ);i регистр 19 команд (РК); три- стабильный буфер 20; регистр 21 ий- дикации (РИ); цифровой индикатор 22; микропроцессор 23j оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 24; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 25 и микро-ЭВМ 26,

Первьй выход генератора 1, первые входы нуль-индикатора 3, операционного усилителя 8, фильтра 18, второй вход АЦП 17, вторые неподвижные контакты ключей 9 и 11 соединены с корпусом, второй выход генератора связан с неподвижным контактом ключа и вторым входом нуль-индикатора 3, выходом соединенного с входом управления, ключа 2 и первым входом три- стабильного буфера 20, а неподвижньй контакт ключа 2 связан с первым неподвижным контактом ключа 9 и первым зажимом опорного резистора 4, второй зажим которого подключен к подвиж- ным контактам ключей 5 и 10 и первом зажиму опорного конденсатора 6р втор зажимом соединенного с неподвижным контактом ключа 5 и первым зажимом - исследуемого двухполюсника 7, второй зажим которого подключен к подвижному контакту 1слюча 11, первый неподвижный контакт которого соединен с

5

0 5 д

5

0

5

0

выходом операционного усилителя 8 и первым входом ФНЧ 18. Второй неподвижньй контакт ключа 10 связан с вторым входом операционного усилителя 8,, а первьй неподвижный контакт подключен к первому входу первого дифференциального усилителя 14, вторым входом связанным с подвижным кон тактом ключа 9, а выходом подключенным к входу (нагревательному элементу) термопреобразователя 15. Выход последнего соединен с входами дифференциального усилителя 16, вьосод которого подключен к -первому неподвижному контакту ключа 12, второй не подвижньй контакт которого связан с выходом ФНЧ 18, а подвижньй контакт подключен к -первому входу АЦП 17, выход которого соединен с вторым входом тристабильного буфера 20, выходная шина которого, а также информационные входы регистров 19 и 21 , информационные выходы ПЗУ 25 и ОЗУ 24 подключены к шине данных микропроцессора 23, адресная шина которого соединена с адресными входами ре- . гистрг 19 J буфера 20, регистра 21, ОЗУ 24 и ПЗУ 25, шины управления ко- торьпс также связаны с шиной управления микропроцессора 23. Выход регистра 21 связан с входом цифрового- индикатора 22, а пять выходов регист- .ра 19 команд соединены с управляющими входами ключей 5, 10, 11, 12 и 9 соответственно.

ЦИФРОВОЙ измеритель параметров пассивных двухполюсников работает следующим образом.

Измерительньй цикл содержит пять тактов. В первом такте микропроцессор 23, считывая из ПЗУ 25 команды программы, вносит в регистр 19 команд по шине данных (сигналами по шине адреса производится выбор устройства „ .к которому в данньй момент времени обращается микропроцессор, а сигналами по шине управления-отслеживается алгоритм взаимодействия) КОДОЕ1УЮ комбинацию, приводящую к следующему порядку включения ключей 5, 10, 11, 12 и 9: ключ 5 замкнут; ключ 10 в положении 2; ключ 11 в положении 1; ключ 12 в положении 2; ключ 9 в положении 1.

После этого микропроцессор 23 производит выборку буфера 20, по шине данных программно анализирует состояние первого входа буфера 20. К рервому входу этого буфера подключен

выход нуль-индикатора 3, который вы рабатывает сигнал включения ключа 2 в момент равенства нулю фазы сигнала генератора 1.

В дальнейшем в течение всего цикла измерения ключ 2 остается замкнутым. После появления сигнала с выхода нуль-индикатора 3 микропроцессор переходит к программному анализу выходного кода. АЦП 17 через время, достаточное для затухания экспоненциальной составля ющей в выходном напряжении операционного усилителя 8, которое равно (v) или (), Описанное состояние коммутирующих элементов приводит к тому, что на выходе АЦП 17 устанавливается код, пропорUoWoRoC

UQ, uijj и R известны .(их численные значения записаны в ПЗУ 25), микропроцессор вычисляет значение С и

с выводит значение С в ре- - Шо L

гистр 21, а значение Z заносит в ОЗУ 24. .

Во втором такте микропроцессор 23 вносит в регистр 19 команд кодовую комбинацию, приводящую к состоянию ключей: -КЛЮЧ 5 замкнут; ключ 10 в положении 2; ключ 11 в положении 2; ключ 12 в положении 1; ключ 9 в положении 1.

При этом на вход дифференциального усилителя 1.4 поступает напряжение

циональныи

Поскольку значения

и.

ю и„. /(Z

X .

R

+ RO).

где 1 - ug / v

Н а выходе преобразователя 13 при этом устанавливается напряжение, пропорциональное квадрату действующего значения напряжения U, , т.е. на вьпсоде АЦП 17 получаем код, про- . порциональный , где i - действующее значение тока 1.Микро-ЭВМ считывает этот код, вьгаисляет величину ij. и заносит в ОЗУ 24.

В третьем такте комбинация ключей такова: ключ 5 замкнут; ключ 10 в положении 1; ключ 11 в положении ключ 12 в положении 1; ключ 9 в положении 2.

При этом на вход преобразователя 13 поступает напряжение U, Соответственно на выходе АЦП 17 устнавливается код, пропорциональный i ZJ, который считьгаается микро-

ЭВМ 26. Микропроцессор вычисляет величину Z к заносит ее в ОЗУ 24.

Четвертый такт, за исключением того, что ключ 5 разомкнут, аналогичен второму такту. При этом в ОЗУ 24 записывается код, пропорциональный квадрату действующего значения тока

в./(2.

10

Z + RO).

в пятом такте, отличающемся от

третьего такта лишь тем, что ключ 5 разомкнут, в ОЗУ 24 заносится величина Z .

Хо

В шестом такте по определенным соотношениям микропроцессор 23 вычисляет значения и и выводит их в регистр 21 для отображения на индикаторе 22.

20

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Цифровой измеритель параметров пассивных двухполюсников, содержавщй генератор синусоидального напряжения, нуль-индикатор, первый ключ, опорный резистор, операционный усилитель и фильтр нижних частот, причем выход .генератора синусоидального напряжения подключен.к входу нуль-индикатора и подвижному контакту первого ключа, неподвижный контакт которого соединен с первым выводом опор- ного резистора, управляющий вход первого ключа соединен с выходом нуль-индикатора, отличающий- с я тем, что, с целью.расширения функциональных возможностей за счет расширения частотного диапазона измерений, в него дополнительно введены опорный конденсатор, второй, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, преобразователь действующего значения, содержащий первый и второй дифференциальные усилители и термопреобразователь, а также аналого-цифровой преобразователь и микро-ЭВМ, содержащую микропроцессор, оператив- .ное запоминающее устройство, постоян- :ное запоминающее устройство, регистр команд, реги стр индикации, тристабиль- ный буфер и цифровой индикатор, причем второй вывод опоркого резистора подключен к первому выводу опорного конденсатора и подвижным контактам второго и третьего ключей, а неподвижный контакт второго ключа соединен с вторым выводом опорного кон/денсагора р первым зажимом для подключения исследуемого двухполюсника, второй зажим которого подключен к подвижному контакту четвертого ключа, второй неподвижный контакт ко- торого соединен с корпусом, а пер- вьй неподвижный контакт соединен с выходом операционного усилитепя и входом фильтра нижних частот, при- чем вход операциойного усилителя сое динен с вторым неподвижным контактом третьего ключа, первый неподвижный контакт которого подключен к первому входу первого дифференциального усилителя, вькод которого соединен с нагревательным элементом термопре- обрааователя, а выход термопары тер- мопреобразователя подключен к входу второго дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым не- подвижным контактом пятого ключа, второй неподвижный контакт которого соединен с выходом фильтра тсжних частот, а подвижный контакт подключен к входу аналого-цифрового пре- образователя, второй неподвижньй контакт шестого ключа соединен с корпусом, первый неподвижньш контакт шестого ключа подключен к точке соединения неподвилсного контакта первого

Редактор Н.Яцола

Составитель В„Стукан Техред О.Сопко

Заказ 3995/38 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

ключа и опорного резистора, а подвижный контакт шестого ключа соединен с вторым входом первого дифференциального усилителя, при этом выходы ансшого-цифрового преобразователя и нуль-индикатора подключены к соответствуюгцим входам тристабильно- го буфера, информационный выход которого, а также информационные .выходы оперативного и постоянного запоминающих устройств и информационные входы регистра команд и регистра индикации подключены к шине данных микропроцессора, шина адреса которог соединена с адресными входами регистров команд и индикации, тристаби льного буфера, оперативного и постоянного запоминающих устройств, причем шина управления микропроцессора подключена к шинам управления три- стабильного буфера, регистров команд и индикации, оперативного и достоянного зaпo fflнaющиx устройств, а выход регистра индикации соединен с входом цифрового индикатора ,при этом пять выходов регистра команд соединены с управляющими входами второго , третьего , четвертого , пятого и шестого ключей соответственно.

Корректор Е-Сиро-хман

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Измеритель содержит генератор 1 синусоидального напряжения, ключ 2, нуль- индикатор 3, опорный резистор 4, операционный усилитель 8 и фильтр 18 нижних частот. Введение в устройство опорного конденсатора 6, ключей 5, 10, 11, 12 и 9, преобразователя 13 действующего значения, включающего дифференциальные усилители 14 и 16 и термопреобразователь 15, аналого- цифрового преобразователя 17 и. микро-ЭВМ 26 и образование новых связей в устройстве позволило расширить частотный диапазон измерений. 1 ил. С (Л t а о 1C со 4