Измеритель параметров R @ С @ (R @ L @ ) двухполюсников Советский патент 1988 года по МПК G01R27/26 

4ib

4

00 00

о

СП

-

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах измерения параметров двухполюсников, смонтированных на печатной плате.

Лель изобретение - повьшение быс- родействия устройства.

На фиг. I приведена блок-схема из- ю мента И iO, второй вход элемента И

мерителя параметров многосвязньк R,jC(PxL) цепей 5

на фиг. 2 - временные диаграммы работы измерителя параметров много- С1 язных. RxCx( ) цепей: а - фор-}5 ма напряжения на выходе генератора тактовых импульсов} б - форма напряжения на выходе второго делителя час- тОты в - форма напряжения на выходе интегратораi г - форма напряжения 20 на выходе измерительного усилителя д - форма напряжения на выходе первого элемента И4 е - форма напряжения на выходе второго элемента И; ж - импульс напряжения на выходе первого 25 одновибратора з - импульс напряже- на выходе второго одновибратора.

Измеритель содержит генератор I тфктовых импульсов, первый делк- ель 2 частоты на два, второй 3 делитель частоты на два, интегратор 4, первый коммутатор 5, измерительный усилитель 6, образцовое активное сопротивление 7, первый элемент И 8, инвертор 9, второй элемент И 10, первый одновибратор 11, второй одновиб- ратор .|2, первый элемент 13.- выборки и хранения, первый амплитудный детектор (АД) 14 , второй АД 15, второй элемент 16 выборки и хранения, Q второй коммутатор 17, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 18, микро- ЭВМ 19.

Выход генератора 1 соединён с вхо30

35

10, соединен с первым прямым выходо делителя 2 частоты на два. Выход эл мента И 8 соедийен с входом одновиб ратора 11„ выход элемента И 10 соед нен с входом одновибратора 12.. Выхо одновибратора 11 соединен с первым входом первого элемента выборки и хранения 13, первым входом первого АД 14 и первь м входом второго АД 15 Выход одновибратора 12 соединен с первым входом второго элемента выбо ки и хранения 16. Выход операционно усилителя 6 соединен с вторыми вход ми элементов выборки и хранения 13 16 и вторыми входами АД 14 и 15. Вы ды элементов 13, 16, 14, 15 соедине ны соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами второго коммутатора 17. Выход коммутатора 1 соединен с входом АЩ 18, выход кот рого соединен с входом микроэвм 19. Первый выход микроэвм соединен с трет им входом коммутатора 5, второй выход микроэвм соединен с пятым входо коммутатора 17.

Устройство работает следующим об разом.

Генератор тактовых импульсов 1 формирует прямоугольные импульсы (фиг.2а). Данный сигнал делится на четыре дел:ителя частоты на два 2, 3 (фиг. 26) Импульсы типа меандр с в хода делителя 3 частоты на два поступают на вход интегратора 4 и пер

дом первого делителя 2 частоты на два,45 ш вход первого коммутатора 5. На

интеграторе 4 форми руется напряжение треугольной формы (фиг. 2в), ко торое поступает на второй вход первого коммутатора 5. В зависимости о типа измеряемой цепи 6 на выходе ко мутатора 5 формируется сигнал прямо угольной формы (фиг. 26) или треуго ной формы (фиг. 2в), Выбор формы те стового сигнала осуществляется коммутатором 5 по сигналу управления о микроЭВМ 20. Прямоугольный тестовый сигнал используется при измерении цепей, а треугольный - . Известно, что в результате интегрир

первый прямой выход первого делителя частоты соединен с входом второго делителя 3 частоты на два. Выход второго делителя частоты соединен с входом интегратора 4 и первым входом первого коммутатора 5. Выход интегратора 4 соединен с вторым входом коммутатора 5. Выход коммутатора 5 соединен с первым зажимом для подключения измеряемого двухполюсника, второй зажим соединен с первым входом измерительного усилителя 6, второй вход которого соединен с общей шиной Выход измерительного усилителя сое

динен с его входом 1 через образцовое активное сопротивление 7. Выход генератора 1 соединен с первым входом элемента И 8 и входом инвертора 9, второй вход элемента И 8 соединен с вторым инверсным выходом делителя 2 частоты на два, выход инвертора 9 соединен с первым входом второго эле50 5

Q

0

5

10, соединен с первым прямым выходом делителя 2 частоты на два. Выход элемента И 8 соедийен с входом одновибратора 11„ выход элемента И 10 соединен с входом одновибратора 12.. Выход одновибратора 11 соединен с первым входом первого элемента выборки и хранения 13, первым входом первого АД 14 и первь м входом второго АД 15. Выход одновибратора 12 соединен с первым входом второго элемента выборки и хранения 16. Выход операционного усилителя 6 соединен с вторыми входами элементов выборки и хранения 13 и 16 и вторыми входами АД 14 и 15. Выходы элементов 13, 16, 14, 15 соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами второго коммутатора 17. Выход коммутатора 17 соединен с входом АЩ 18, выход которого соединен с входом микроэвм 19. Первый выход микроэвм соединен с третьим входом коммутатора 5, второй вы - ход микроэвм соединен с пятым входом коммутатора 17.

Устройство работает следующим образом.

Генератор тактовых импульсов 1 формирует прямоугольные импульсы (фиг.2а). Данный сигнал делится на четыре дел:ителя частоты на два 2, 3 (фиг. 26) Импульсы типа меандр с выхода делителя 3 частоты на два поступают на вход интегратора 4 и вход первого коммутатора 5. На

интеграторе 4 форми руется напряжение треугольной формы (фиг. 2в), которое поступает на второй вход первого коммутатора 5. В зависимости от типа измеряемой цепи 6 на выходе коммутатора 5 формируется сигнал прямоугольной формы (фиг. 26) или треугольной формы (фиг. 2в), Выбор формы тестового сигнала осуществляется коммутатором 5 по сигналу управления от микроЭВМ 20. Прямоугольный тестовый сигнал используется при измерении цепей, а треугольный - . Известно, что в результате интегрирования напряжения прямоугольной формы получаем треугольное напряжение, а при дифференцировании треугольного напряжения - прямоугольное. Следовательно, в результате воздействия на измеряемую цепь, тестового сигнала соответствующей формы, на выходе измерительного усилителя 6 формируется переменное напряжение сложной формы (фиг, 2г)содержащее треугольную и прямоугольную составляющую. Образцовое активное сопротивление 7, шунтирующее измерительный усилитель, служит для нормирования вькодного напряжения в заданном диапазоне при ши- роких изменениях значений измеряемых параметров.

Раздельное измерение треугольной и прямоугольной составляющих за один период тестового воздействия осуще- ставляется при помощи элементов 8-19 следующим образом. Сигнал с выхода генератора 1 поступает на первый вход элементов И 8 и на вход инвертора 9. Сигнал с инверсного выхода делителя 2 частоты на два поступает на второй вход элемента 8. На выходе элемента 8 формируется первый запускающий имния 2 блок 16 запоминает мгновенное значение измеряемого напряжения в

момент времени t.

блок I4 запоминает амплитуду измеряемого напряжения в момент времени t.

а 15 - в момент времени t . Постоянные напряжения несущие информацию об измеряемых параметрах с выходов блоков 13,

10 16 14, 15, поступают на входы коммутатора 17. Сигнал управления коммутатора 17 поступает с микроЭВМ 19. Напряжение с выхода коммутатора 17 последовательно во времени поступает

15 на вход АЦП 18. Код с выхода АЦП 18 поступает на вход микроЭВМ 19.

Алгоритм работы микроЭВМ 19, представляющей собой стандартную микро- ЭБМ с внешней памятью для хранения

20 данных о характере и величине параметров измеряемых цепей, состоит в следующем.

Начало измерения параметров двухэлементных цепей начинается с выра25 ботки микроэвм 19 сигнала управления коммутатором 5. Этот сигнал поступает на коммутатор 5 с первого выхода микроэвм 19. Одновременно на

ступает на первый вход элемента И 8, на второй вход элемента И 19 поступает сигнал с выхода инвертора 9. На выходе элемента И 10 формируется второй запускающий иМпулье (Фиг. 2е). Первый и второй запускающие импульсы расположены симметрично переходу через нуль тестового напряжения тре35

коммутатор 17 с второго выхода микропульс (фиг. 2а) сигнал с прямого вы- зо ЭВМ 19 поступает сигнал, подключаю- хода делителя 2 частоты на два по- щйй выход блока 13 через коммутатор

17 к входу АЦП 1 8. После окончания , цикла преобразования АЦП 18 постоянного напряжения с выхода блока 13 в код микроэвм 19 считывает с выхода АЦП 18 значения кода и одновременно вырабатьшает сигнал, подключающий выход блока 16 через коммутатор к выходу АЦП 18. После окончания цикла угольной формы -и отстают друг от дру- Q преобразования АЦП 18 постоянного нага ровно на четверть периода частоты пряжения с выхода блока 16 в код, ми- тестового во.здействия. Сигнал с выхода элемента И 9 поступает на вход одновибратора 11, где формируется сигнал управления (фиг. 2ж). Сигнал с вы- хода элемента И 10 поступает на вход одновибратора 12, где формируется сигнал управления 2 (фиг. 2з),Импульсы управления 2 и 1 калиброваны по длительности и отстают друг от друга на gQ четверть периода частоты тестового

кроЭВМ 19 считывает значения кода и вырабатьшает сигнал, подключающий АД 14 через коммутатор 17 к входу АЦП 18. После этого вычисляется амплитуда треугольной составляющей выходного напряжения усилителя 6, как разность с учетом знака между двумя значениями выходного напряжения усилителя. После окончания цикла преобразования АЦП 18 постоянного напряжения с выхода АД 14 в код, микроЭВМ 19 счйтьшает значения кода и вырабатывает сигнал, подключающий выход АЦ 15 через коммутатор 17 к выходу АИД 18. После окончания цикла преобразования АЦП 18 постоянного напряжения с выхода АД 1 5 в код микро- ЭВМ считывает значения кода и вывоздействия.

Импульс управления 1 поступает на вход управления блока 13 и входы Сброс АД 14, 15. Блок 13 запоминает мгновенное значение входного на - пряжения в момент времени t , АД 14, 15 устанавливаются в исходное состояние. По приходу импульса управления 2 блок 16 запоминает мгновенное значение измеряемого напряжения в

момент времени t.

блок I4 запоминает амплитуду измеряемого напряжения в момент времени t.

а 15 - в момент времени t . Постоянные напряжения несущие информацию об измеряемых параметрах с выходов блоков 13,

16 14, 15, поступают на входы коммутатора 17. Сигнал управления коммутатора 17 поступает с микроЭВМ 19. Напряжение с выхода коммутатора 17 последовательно во времени поступает

на вход АЦП 18. Код с выхода АЦП 18 поступает на вход микроЭВМ 19.

Алгоритм работы микроЭВМ 19, представляющей собой стандартную микро- ЭБМ с внешней памятью для хранения

данных о характере и величине параметров измеряемых цепей, состоит в следующем.

Начало измерения параметров двухэлементных цепей начинается с выработки микроэвм 19 сигнала управления коммутатором 5. Этот сигнал поступает на коммутатор 5 с первого выхода микроэвм 19. Одновременно на

35

Q gQ

17 к входу АЦП 1 8. После окончания , цикла преобразования АЦП 18 постоянного напряжения с выхода блока 13 в код микроэвм 19 считывает с выхода АЦП 18 значения кода и одновременно вырабатьшает сигнал, подключающий выход блока 16 через коммутатор к выходу АЦП 18. После окончания цикла Q преобразования АЦП 18 постоянного напряжения с выхода блока 16 в код, ми- Q

5

кроЭВМ 19 считывает значения кода и вырабатьшает сигнал, подключающий АД 14 через коммутатор 17 к входу АЦП 18. После этого вычисляется амплитуда треугольной составляющей выходного напряжения усилителя 6, как разность с учетом знака между двумя значениями выходного напряжения усилителя. После окончания цикла преобразования АЦП 18 постоянного напряжения с выхода АД 14 в код, микроЭВМ 19 счйтьшает значения кода и вырабатывает сигнал, подключающий выход АЦ 15 через коммутатор 17 к выходу АИД 18. После окончания цикла преобразования АЦП 18 постоянного напряжения с выхода АД 1 5 в код микро- ЭВМ считывает значения кода и вы5

числяет амплитуду прямоугольной составляющей выходного напряжения усилителя. Вначале вычисляется полусумма постоянных напряжений АД 14 и 15 а затем из полученного значения вычтается величина треугольной составляющей. Такое вычисление прямоугольной составляющей изиеряемого напряжения позволяет исключить влияние смещения нулевого уровня напряжения на выходе усилителя 6. Все сигналы управления коммутаторами 5 и 17 вы- рабатьшаются в микроЭВМ 19 под управлением программы Таймер. Резул таты измерения, данные о измеряемых элементах, управляющие программы хранятся в микроэвм.

Формула изобретения

)

Измеритель параметров { R, двухполюсников, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты на два, второй делитель частоты на два, интегратор, первый коммутатор, и первую клемму для подключения измеряемого двухполюсника, соединенные последовательно, выход второго делителя частоты на два соединен с вто- р ым входом первого коммутатора, вторая клемма для подключения измеряе- мого двухполюсника соединена с первым входом измерительного усилителя, второй вход измерительного усилителя соединен с общей шиной, выход измерительного усилителя соединен с певым входом через образцовое активное сопротивление, третий вход первого коммутатора соединен с первым выходом микроэвм, вход микроэвм соединен с выходом аналого-цифрового преобра

jg

0

0

6

зователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введенв два элемента И, инвертор, два одновибратора, два элемента выборки-хранения, два амплитудных детектора, второй коммутатор, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И и с входом инвертора , второй инверсный выход первого делителя частоты соединен с вторым входом первого элемента И, первый выход первого делителя частоты соединен с первым входом второго элемента И, выход инвертора соединен с вторым входом второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом первого одновибратора, выход которого соединен с первым входом первого элемента выборки-хранения и первым входом первого и второго амплитудных детекторов, выход второго элемента И соединен с входом второго

5 одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента выборки-хранения, выход измерительного усилителя соединен с вторыми входами первого и второго элементов

Q выборки-хранения и вторыми .входами первого и второго амплитудных детекторов, выходы первого и второго элементов выборки-хранения соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутатора, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены соответственно с третьим и четвертым входами второго ком1-{ута- тора, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход микроэвм соединен с пятым входом второго коммутатора.

5

0

Изобретение может быть использовано в автоматизированных системах измерения параметров двухполюсников, смонтированных на печатной плате.Измеритель параметров (Кх1х) двухполюсников содержит генератор I тактовых импульсов, делители 2, 3 частоты на два, интегратор 4, коммутаторы 5, 17, элементы И 8, 10, инвертор 9, одновибраторы II, 12, элементы 13, 16 выборки-хранения, амплитудные детекторы 14, 15, аналого-цифровой преобразователь 18, микроЭВМ 19, измерительный усилитель 6, образцовое активное сопротивление 7. Измеритель параметров имеет повьппенное быстродействие. 2 ил. (/

фиг. I