Устройство для контроля параметров электрических схем Советский патент 1992 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к контрольно-измерительной.те-хнике и может быть использовано для измерения уровня напряжения в электрических цепях бесконтактным способом,

Цель изобретения - повьппение дос- тойерности контроля путем исключения влияния помех, возникающих в устройстве, на результат контроля.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит щуп 1, неинвертирующий усилитель 2, инвертирующий усилитель 3, аналого-цифровой преобразователь 4, второй 5 и первый 6. элементы задержки, первый 7 и второй 8 формирователи импульсов, переключающий 9 первый 10, Второй 11 и третий 12 замыкающие контакты переключателя 13, буферньй регистр 14, блок 15 индикации, шину 16 питания| щуп 1 содержит металлическую пластину 17 с нанесенным на,нее слоем 18 сегнетоэлектрика, первый 19 и второй 20 электроды.

Щуп 1 соединен первым выходом с общей шиной устройства, вторым выходом - с входом неинвертирующего усилителя 2, соединенного выходом через аналого-цифровой: преобразова тель 4 с информационными входами буферного регистра 14, соединенкого синхровходом с выходом первого формирователя 7 импульсов, соединенно- го блокирующим входом через второй формирователь 8 импульсов с вьпсодом первого эле1мента 6 задержки, а запускающим входом - через второй элемент 5 задержки с вьтх,одом кеинверти- рутощего усилителя 2. Переключающий контакт 9 переключателя 13 соединен с третьим выходом щупа 1, первый замыкающий контакт 10 с йыходом первого формирователя 7 им1тульсов, второй замьткающий контакт 11 - с общей шино устройства, третий замыкающий кон такт - с миной 16 питания устройства выход второго формирователя 8 импульсов соединен со йяодом сброса блока 15 индикадии, ииформацнокные входы которого соединены буферного регистра 14,

Устройство работает следующим образом.

Для установки устройства а йсход иоё состояние цапается установочный сигнал на регистр U (цепи устйновки не показаны)„ после чего в нем запивыходами

сывается код 000о,,о 13 уст анавливает я .в котором его контакты ны.между собой. При

Переключатель положение, при 9 и 12 соедине- зтом напряжение

0

5

о j 0 j 0

55

питания с шины 16 через, электрод 19 задается .на слой 18 сегнетоэлектрика, что приводит к установке щупа 1 в исходное состояние, в котором вектор поляризации доменов слоя 18 сегне- тозлектрика ориентируется параллельно рабочей поверхности слоя 18 (слой 18 может быть, например, выполнен на основе одного из следующих сегне- тоэлектриков: BaTiO,, BaZrO,, PlTiO,. PlZrOj),

После установки устройства в ис- ходное состояние переключатель 13 переводится в одно из положений, обеспечивающих два возможных режима работы устройства: режим мгновенного измерения и режим замораживания : результата измерения;

В режиме мгновенного измерения переключатель 13 устанавливается в положение, когда его контакты 9 и 10/ соединены межд.у собой.

Для измерения уровня напряжения на контактной площадке контролируемой электрической цепи щуп 1 подносят к этой контактной площадке, причем между щупом 1 и контактной, площадкой может находиться и слой диэлектрика, например слой лака. Между контактной площадкой и пластиной 17 возникает электрическое поле, напряженность которого пропорциональна потенциалу на контролируемой контакт- кой площадке и направлено перпендикулярно рабочей поверхности слоя 18 и вектору поляризации сегнетоэлектрика. При этом имеет место переориентация вектора поляризации из состояния, параллельного рабочей поверхности слоя 18, которое представляет собой локальный энергетический минимум для сегнетоэлектрического материала (так называемое а-доменное состояние), в более энергетически выгодное (абсолютный энергетический мнимум) - С-до- менное состояние, перпендикулярное рабочей поверхности слоя 18, Толщина слоя 18 сегнетоэлёктрика не превышает равновеснуи щирину домеиа, слой представляет собой двумерную структуру доменов-шириной в один докси, заряд, индударуемый под воздействием переполяризации сегнетоэлектрика в этом

случае пропорционален измеряемому Потенциалу.

Перелолнризация слоя 18 сегнето- эле ктрнка приводит к появлению импульса напряжения положительной полярности относительно потенциала электрода 20 на входе усилителей 2 и 3. Усилитель 3 импульсы положителной полярности не пропускает, а усилитель 2 усиливает и формирует амплитуду входного импульса, которая преобразуется преобразователем А в код и подается на информационные входы регистра 14.

Запись информации н регистр 14 может быть произведена только при появлении синхроимпульса положительной полярности на его синхровходе, поступившего с формирователя 7 импульсов. Этим же синхроимпульсом приводится в исходное состояние сло 18 сегнетоэлектрика. Чтобы не. сбросить слой 18 сегнетоэлектрика в исходное состояние еще до окончания в нем релаксационного процесса, связанного с измерением потенциала контролируемой электрической цепи, необходимо задержать формирование положительного импульса на выходе формирователя 7 на времй релаксации слоя 18. В противном случае слой 18 не успеет переполяризоваться и результат измерения будет неточен.

Элемент 5 задержки задерживает фронт положительного импульса, формирующегося на выходе усилителя 2, на время, необходимое для окончания релаксации слоя 18 и для срабатывания после окончания релаксации преобразователя А, что обеспечивает , достоверность результата, записываемого в регистр 14,

Задержанный на необходимое время элементом 5 передйий фронт положительного Импульса с выхода усилителя 2 запускает формирователь 7, ко- торый формирует на выходе положи- тельньй синхроимпульс, стробирующий запись кода с выходов преобразователя 4 в регистр 14. Записанный в . регистр 14 код индицируемся блоком 15 индикации, его считывает операто

Этот же импульс поступает через электрод 19 на слой 18 и приводит

его в исходное состояние, , подготав- 55 измерении потенциала осуществляется

ливая устройство к следующему измерению. При переводе слоя 18 в исходное состояние на входе усилителей 2 и 3 формируется импульс отрицательнон полярности, который через усилитель 2 не проходят.

Длительность положительного им- .пульса на выходе формирователя 7 должна быть достаточна для приведения сгоя 18 в исходное состояние (т.е. для окончания релацсации слоя 18) и перевода преобразователя 4 в Исходное нулевое состояние, а отриO дательный фронт положительного импульса на выходе формирователя 7 образуется при поступлении на его вход положительного импульса с выхода формирователя 8.

5 Поэтому.отрицательный импульс.

формирующийся на входе усилителя 3 и преобразованный на его выходе в положительный импульс, задерживается элементом 6 задержки на время, необ0 ходимое для релаксации слоя 18, сра- батьгеания преобразователя А и инди-. KaiyiH .результата блоком 15. Поступая на вход формирователя 8, положительный фронт задержанного импульса за5 пускает формирователь 8, который задает положительный импульс на вход формирователя 7, что приводит к прекращению выдачи последним положи- тельного импульса и сбросу показаний

0 блока 15 в ноль..

Длительность импульса формирователя 8 выбирается несколько .больше, чем длительность импульса формирова теля 7 (которую последний обеспечи-

вает без блокирующего сигнала), для того чтобы исключить повторное возникновение импульса на вых оде формирователя 8, после прекращения импульса на выходе формирователя 8.

0 В качестве формирователя 7 можно использовать одновибратор с запускающим входбм, соединенным с выходом элемента 5 и блокнрутои{им входом, соединенным с выходом формирователя

5 8. При поступлении положительного импульса на блокирующий вход потенциал на выходе одновибратора обрав(а- .ется в ноль.

В режиме замораживания результа0 та измерения после приведения устройства в исходное состояние переключатель 13 устанавливается в положение, когда его контакты 9 и 11 соединены между собой. Работа устройства прл

аналогично его работе в режиме венного измерения. Однако, поскольку выход формирователя 7 отключен от электрода.-19, приведение слоя 18 в

исходное состояние после измерения не производится, не производится также сброс блока 15.индикации в ноль, что и означает.замораживание результата измерения. При необходимости оператор переводят переключатель 13 в положение с соединенными контактами 9 и 12, что приводит к подаче напряжения с шины 16. на слой 18 и его установке в исходное состояние. При этом ;происходит формирование отрицательного импульса на входе усилителей 2 и 3 и .срабатывание элементов 3,6 и 8..

В результате на выходе формирователя В формируется положительный импульс, сбрасывающий блок 15 в ноль. Однако формирование отрицательног о импульса на входа усилителей 2 и 3 и сброс от него через элементы 3,6 и 8 блока 15 происходит только тогда, когда до этого при измерении потенциала (коятакты 9 и 11 соединены) ,слой 18 переполяризовался в состояние с вектором поляризации, перпендикулярным поверхности пластины 17.

Если же измерения не произошло, слой 18 не переполяризовался первый раз, а результат в регистр 14 записался, например, от помехи, непосредственно на входе усилителя 2, преобразователя 4 или регистра .14, то при соединении контактов 9 и 12 переключателя 13 не произойдет вторая пёреполяризация слоя 18, сброс показаний блока 15 в ноль не будет Ьбеспечен, что свидетельствует о недостоверности результата контроля.

Таким образом, за-счет введения усилителя 3 и переключ;ателя 13 и их связей обеспечивается возможность отличать результат измерения, полу Составитель В, Дворкин

Редактор И. Сегляник Техред М.Ходани Корректор А. Луговая

Заказ 2442 , Тираж 729Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

ченный от действия п(1мехи, от истин-- ного результата,- что попытает достоверность контроля. .

Ф о р мул а из о б р е т е н и я

Устройство для контроля параметров .электрических схем, .содержащее „ щуп, соединенный первым входом с общей шиной устройства, вторым выходом с входом леинвертирующего усилителя, соединенного вЫходом через аналого-цифровой преобразователь с . информационными входами буферного

регистра, соединенного синхровходом с выходом первого формирователя импульсов, соединенного блокирующим входом через второй формирователь, импульсов с выходом первого злеме,н

та з адержки, а запускающим входом через второй элемент задержки с.выходом неинвертирующего усилителя, о .т л и- ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем исключения влияния помех, возникающих в устройстве, на результат-контроля, в устройство введены переключатель и инвертирующий усилитель, причем переключаюпдай контакт

переключателя соединен с третьим выходом щупа, первый замыкающий контакт с выходом первого формирователя импульсов, второй замыкающий контакт - с общей шиной устройства, третий замыкающий контакт - с шиной питания устройства, а выход второго формирователя импульсов соединен с входом сброса блока индикации, информационные входы которого соединены

с выходами буферного регистра,второй выход тупа через инвертирующий усилитель соединен с входом второго элемента задержки..