Измеритель параметров комплексных сопротивлений Советский патент 1990 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении измерителей параметров комплексных сопротивлений.

Цель изобретения - упрощение процессов проверки работоспособности, поиска и устранения неисправностей

устройства путем обеспечения независимого управления его составными частями, организации циклического и поискового режимов работы,

На фиг.1-3 изображена структурная схема устройства; на фиг. 4и5 - временные диаграммы, шшюстрируюгцие работу измерителя в основном режиме Измерение и в режиме Отладка.

Устройство содержит источник 1 напряжения, измерительную цепь 2, имеющую выход 3 и включающую в себя дискретно-регулируемою образцовую 4, объект 5 измерег-сия и усилитель 6, измерительный преобраз.ова- тель 7, включающий в себя последовательно соединенные синхронньй детектор 8 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, первый переключатель 10, имеющ1ад перекидной контакт 11, соединенный с входом синхронного детектора 8, и два неподвижньк контакта 12 и 13, управляемый дели- тель 14 напряжения, вход которого соединен с выходом измерительной цепи, а выход - с нормально замкнутым кок- тактом 13 переключателя 10, нормально разомкнутый контакт 12 которого совместно с опорным входом синхронного детектора 8 и входом измерительной цепи 2 соединен с выходом иеточни Iка 1 напряжения, управляемый делитеэть 15 частоты и генератор 16 импульсов, выход которого соединен с сигнальным входом управляемого делителя 15.частоты, выход которого подключен к опорному входу АЦП 9, цифровое отсчетное устройство (ЦОУ) 17, первьй вход ко- торого соединен с выходом. А1Щ 9, схему 18 автоматического выбора пределов измерения, включающую счетчик 19 коэффициента деления, счетчик 20 поддиапазонов, выход которого соединен с входом управления образцовой меры 4 и вторым входом (управления индикацией запятой и символами размерности) ЦОУ 17, схему 21 сравнения верхней и схему 22 сравнения ниясней границ, первые входы которых соединены с, выходами АЦП 9, задатчика 23 кода верхней и задатчик 24 кода нижней границ, вьг- .ходы которых соединены соответственно с вторыми входами схем сравнения верхней 21 и нижней 22 границ, первый элемент ИЛИ 25 и элемент ИСКЛО- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26, входы которых соединены с выходами схем сравнения верхней 21 и дажней- 22 границ, схему 27 сравнения верхнего и схему 28 сравнения нижнего крайних состояний счетчика 19 коэффициента деления, первые входы которых соединены совмест-но с входами управления управляемых делителей напряжения 14 и частоты 15 с выходами счетчика 19 коэффициента деления, задатчика 29 кода верхнего и задатчика 30 кода нижнего крайних сос

0

е „ 5 35

45

50

55

тояний, выходы которых соединены-соответственно с вторыми входами схем сравнения верхнего 27 и нижнего 28 крайних состояний, первый 31 и второй 32 элементы И, первые входы которых соединены соответственно с выходами схем 27 и 28 сравнения верхнего и нижнего крайних состояний, первый инвертор 33, выход которого со един ён с вторым входом второго элемента И 32, а вход совместно с вторым входом первого элемента И 31 и входами реверса счетчиков коэффициента деления.19 и поддиапазонов 20 - с выходом первого элемента ИЛИ 25, второй, элемент ИЛИ 34, входы которого соединены с выходами первого 31 и второго 32 эле- . ментов И, третий элемент ИЛИ 35, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ 34, второй инвертор 36, вход которого совместно с входом запрета счета счетчика 19 коэффициента деления соединен с выходом третьго элемента ИЛИ 35, . четвертый элемент ИЛИ 37, выход которого соединен с входом запрета счета счетчика 20 поддиапазонов, первый вход соединен с выходом второго инвертора 36, а второй совместно с вторым входом третьего элемента ИЛИ 35, соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26, второй делитель 38 .частоты, вход которого совместно с тактовыми входами счетчиков коэффи- гщента деления 19 и поддиапазонов 20 соединен с выходом источника 1 напряжения, третий элемент И 39, первый вход которого соединен с. выходом второго делителя 38 частоты, а второй вход - с выходом элемента ИСКШПЧАЮП1ЕЕ ИЛИ 26, второй переключатель. 40,перекидной контакт которого соединен с входом управления первого переклю- чателя 10, а нормально замкнутый контакт - с выходом третьего элемента И 39, третий переключатель 41, нормально замкнутый контакт которого подключен к потенциалу питания, а нормально разомкнутый - к общей шине, третий инвертор 42, вход которого совместно с третьим входом (индикации режима работы) ЦОУ 17 и входами разрешения параллельной записи информации счетчиков коэффициента деления 19 и поддиапазонов 20 соединен с перекидным контактом третьего переключателя 41, триггер 43, четвертьй элемент И 44, первый вход которого соединен с выходом третьего инвертора 42, а выход - со счетным входом триггера 43, выход которого соединен с нормально разомкнутым контактом второго переключателя 40, причем второй 40 и -третий 41 переключатели коммутируют- ся синхронно, генератор 45 тестовых импульсов, содержащий второй генератор 46 импульсов, вход, синхронизации Q которого соединен с выходом источника 1 питания, четвгфтый переключатель 47, нормально замкнутый контакт которого соединен с выходом второго гене- ратора 46 прямоугольных импульсов, счетчик 48 состояний, счетный вход которого соединен с перекидным контактом четвертого переключателя 47, пятый переключатель 49, кнопку 50 Пуск, один из контактов которой соединен с общей шиной, а другой - с нормально разомкнутыми контактами четвертого-47 и пятого 49 переключателей, причем перекидной контакт пятого переключателя 49 соединен с вхо- 25 дом разрешения параллельной записи счетчика 48 состояний, задатчики кодов начального 51 и конечного 52 состояний, схему 53 сравнения конечного состояния, элемент И-НЕ 54, выход которого соединен с нормально замкнутым контактом пятого переключателя 49, первый вход соединен совместно с входом запрета второго генератора 46 прямоугольных импульсов с выходом схемы 53 сравнения конечного состояобъекта 5 измерения. Это напряжени подается на управля мьй делитель 14 напряжения, а с вькода последнего через нормально замкнутые контакты 13 и 11 переключателя 10 - на вход синхронного детектора 8.

Детектированное напряжение подае ся с вькода синхронного детектора 8 на вход А1Щ 9 и преобразуется в циф ровой код. AJ.

Работа схем сравнения верхнего 2 и нижнего 22 пределов организована так, что на их выводах появляется

20

ния, а второй вход - с выходом Конец преобразования АЦП 9, выход зада тчика 51 начального кода соединен- с входами предустановки счетчика 48 состояний и счетчика 19 коэффициента деления, а также с входом установки в О триггера 43, выход задатчика 52 конечного кода соединен с первым входом схемы 53 сравнения конечного кода и входом установки в 1 триггера 43, второй вход схемы 53 сравнения конечного кода состояния соединен совместно с вторым входом четвер15 логическая единица в случае., когда значение выходного кода А превыша значение кодов, вьщанных задатчик.а- ми соответственно верхнего 23 и ниж него 24 кодов. Если код fА находит в рабочей зоне АЦП, то на выходе сх мы сравнения верхнего предела появл ется логический О, а на выходе сх мы сравнения нижнего предела - логи ческая 1.

Наличие на выходе схем сравнения верхнего и нижнего пределов двух О соответствует положению выходного к да А ниже рабочей зоны АЦП, а наличие двух 1 соответствует лоло- 30 жению кода AJ выше рабочей зоны АЦП. Выходной сигнал элемента ИСКЛЮ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 разрешает или запрещае изменение состояний счетчиков 19 и 20 коэффициента деления и поддиапазо нов, причем инвертор 36 обеспечивает одновременно работу только одного из счетчиков. Поиск рабочей зоны АЦП возможен без предварительной установ ки в О счетчиков 19 и 20, направле Q ние поиска определяется сигналом на выходе первого элемента ИЛИ 25. Поис начинается с анализа состояния счетч ка 19 коэффициента деления. Если он

не находится в крайнем для выбранног Д.5 направления поиска состоянии, то первоначально переключаются зоны измерения (управляемый делитель 14 напряжения) до попадания в рабочую зон или до заполнения счетчика 19 коэф35

.«.«А. .t rlrif k Ч С 1 4Jn,ClI J IS-UjlU

ТОГО элемента И 44 и входом предуста- фициента деления. Если счетчик коэфHnRTCM PUPTtJMtril 7П TmrTTTt;f атта олилг л

новки счетчика 20 поддиапазонов с выходом счетчика 48 состояний.

Измеритель параметров комплексных сопротивлений работает следующим образом, (фиг. 4) ,

При подключении источника 1 синусо-, идального напряжения к измерительной цепи 2 на ее выходе 3 возникает напряжение, пропорциональное импедансу

фициента деления находится в крайн ем для заданного направления поиска с ос- тояния, то изменение его состояний запрещается и одновременно разрешаетс изменение состояний счетчика 20 -под-, диапазонов, управляющего переключением образцовой меры 4 сопротивления. Счетчики 19 и 20 тактируются рабочей частотой источника 1 напряжения.

объекта 5 измерения. Это напряжение подается на управля мьй делитель 14 / напряжения, а с вькода последнего через нормально замкнутые контакты 13 и 11 переключателя 10 - на вход синхронного детектора 8.

Детектированное напряжение подает-ся с вькода синхронного детектора 8 на вход А1Щ 9 и преобразуется в цифровой код. AJ.

Работа схем сравнения верхнего 21 и нижнего 22 пределов организована так, что на их выводах появляется

Q25

20

15 логическая единица в случае., когда значение выходного кода А превышает значение кодов, вьщанных задатчик.а- ми соответственно верхнего 23 и нижнего 24 кодов. Если код fА находится в рабочей зоне АЦП, то на выходе схемы сравнения верхнего предела появляется логический О, а на выходе схемы сравнения нижнего предела - логическая 1.

Наличие на выходе схем сравнения верхнего и нижнего пределов двух О соответствует положению выходного кода А ниже рабочей зоны АЦП, а , наличие двух 1 соответствует лоло- 0 жению кода AJ выше рабочей зоны АЦП. Выходной сигнал элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 разрешает или запрещает изменение состояний счетчиков 19 и 20 коэффициента деления и поддиапазонов, причем инвертор 36 обеспечивает одновременно работу только одного из счетчиков. Поиск рабочей зоны АЦП возможен без предварительной установки в О счетчиков 19 и 20, направле- Q ние поиска определяется сигналом на выходе первого элемента ИЛИ 25. Поиск начинается с анализа состояния счетчи- ка 19 коэффициента деления. Если он

не находится в крайнем для выбранного .5 направления поиска состоянии, то первоначально переключаются зоны измерения (управляемый делитель 14 на пряжения) до попадания в рабочую зону или до заполнения счетчика 19 коэф5

.«.«А. .t rlrif k Ч С 1 4Jn,ClI J IS-UjlU

фициента деления. Если счетчик коэффициента деления. Если счетчик коэфл

фициента деления находится в крайн ем для заданного направления поиска с ос- тояния, то изменение его состояний запрещается и одновременно разрешаетс изменение состояний счетчика 20 -под-, диапазонов, управляющего переключением образцовой меры 4 сопротивления. Счетчики 19 и 20 тактируются рабочей частотой источника 1 напряжения.

Счетчик 20 поддиапазонов последовательно изменяет значение дискретно- регулируемой меры 4 сопротивления до попадания в рабочую зону АЦП или до изменения комбинации на выходе схем 21 и 22 сравнения на противоположную (т.е. вместо двух 1 появляются два 0, или наоборот). Эт.о означает, :что рабочая зона АЦП пропущена и к ;ней необходимо возвращаться в обрат- ном направлении. На выходе первого : элемента ИЛИ 25 появляется сигнал,

соответствующий поиску в обратном нап- ,равлении, и так как состояние счетчи- ка 19 коэффициента деления в данном направлении не является крайним, то опять разрешается изменение его сос- тояний. Зоны переключаются в направлении, обратном первоначальному, до ; попадания выходного кода А в рабо- ; чую зону АЦП.

Цосле этого сигнал с выхода эл€;- мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 фиксирует выбранные поддиапазон и зону измере- ния.

Для -проведения, отладочных и ре- , монтных работ необходимо обеспечить возможность независимого управления частями устройства, возможность орга- низации циклического изменения сигналов для проверки правильности их прохождения по измерительному тракту., возможность потактового измерения параметров комплексного сопротивления для проверки соблюдения после,цователь ности операпдй.

Делитель 38, элемент И 39 и переключатель 40 обеспечивают работу при- бора в режиме Измерение , Во время выбора поддиапазона измерения осуществляется измерение, только напряжения объекта. Это осуществляется подачей на один -из выходов элемента И 39 сиг- нала логического О с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26. В режиме Из- мерение переключатель 40 подключает выход элемента И 39 к входам- управления переключателя 10. Цосле выбора диапазона измерения меандр с выхода делителя 38 поступает, на управляющие входы переключателя 10, обеспечивая поочередное измерение напряжения на объекте и напряжения генератора, что позволяет измерить объект с приемлемой точностью. Коэффициент деления делителя 38 зависит от времени интег рирования и не может быть меньше дву

, ; ;

0

5

Элемент И 44 служит для запр еще- ния прохождения импульсов на счетньй вход триггера 43 в режиме Измерение.

Режим отладки устанавливается включением третьего переключателя 41 третий и второй переключатели коммутируются синхронно). Цри этом разрешается прохождение счетных импульсов на вход триггера 43 с выхода счетчика 48 состояний и разрешается парал- лельная запись информации в счетчики коэффициента деления 19 и поддиапазонов 20. Информация на входы параллельной записи (входы предустановки), счетчика поддиапазонов поступает со счетчика 48 состояний. Начальное состояние счетчика 48 определяется -задатчи- ком 51 начального кода. Для организации циклического выполнения всех опе- раций при измерении (или их части) предназначены задатчик 52 конечного кода, схемы 53 .сравнения конечного кода и элемент И-НЕ.

Прямой выход триггера 43 через переключатель 40 в режиме отладки подключен к управляющему входу пере- кпючателя 10, и состояние последнего теперь зависит от выходного сигнала триггера 43. До измерения в режиме отладки необходимо установить соот- ветств-ующее значение задатчика кодов верхнего и нижнего состояний, четвертый переключатель 47 скоммутировать так, чтобы выход второго генератора 46 прямоугольных импульсов бьш соединен со счетньм входом счетчика 48 состояний, а вход разрешения параллельной записи счетчика 48 состояний пятый переключателем 43 соединить с кнопкой 50 Пуск. Нажатием кнопки 50 Пуск устанавливается начальное состояние счетчика 48 состояний, разрешается работа второго генератора 46 прямоугольных импульсов. Под действием счетных импульсов счетчик 48 состояний перебирает все состояния от начального до конечного (заранее выставленные задат- чиками кодов) обеспечивая тем самым цикл измерения. В режиме отладки необходимо задавать поддиапазон и зону измерения.

По сигналу совпадения схемы 53 сравнения запрещается работа генератора 46 прямоугольных импульсов. Для повторного вьшолнения цикла необходимо опять нажать кнопку Пуск (фиг.5),

Циклическое Hi.iFiojiHemie процесса и:)мерения осутестпляется переключением пятого переключателя 49 в исходное положение после нажатия кнопки Пуск. В этом случае сигнал разреше- ния параллельной записи в счетчик 48 состояний будет поступать с выхода Конец преобразования АЩ 9 по совпадению с выходным сигналом схемы 53 сравнения конечного состояния.

Режим пошагового вьтолнения измере ния организуется следую м образом: переключатели 47 и 49 коммутирзпотся таким .образом, чтобы их перекидные контакты соединились с выходом кнопки Пуск. После первого нажатия кнопки Пуск переключатель 49 возвращается .в исходное состояние. Каждое последующее нажатие кнопки

изменяет содержание счетчика 48 состояний на единицу.

Формула изобретения

1. Измеритель параметров комплексных сопротивл-ений, содержащий источник напряжения, измерительную цепь, состоящую из регулируемой образцовой меры, объекта измерения и усилителя, измерительный преобразователь, включа: ющий в себя последовательно соедин- ные синхронный детектор и анал ого- цифровой преобразователь, управляемый делитель напряжения, первый переключатель, имеющий перекидной контакт, соединенный с входом синхронного детектора, и два неподвижных контакта, один из которых соединен с выходом управляемого делителя напряжения, а второй совместно с опорным входом синхронного детектора и входом измерительной цепи соединен с выходом источника питания, управляемый делитель .частоты и первый генератор импульсов, выход которого соединен с сигнальным входом управляемого делителя частоты, выход которого подключен к- опорному входу аналого-цифрового преобразователя, отсчетное устройство, первьй вход которого соединен с первым вы- ходом аналого-цифрового преобразователя, схему автоматического выбора пределов измерения, включающую в себя счетчик коэффициента деления, счетчик поддиапазонов, выход которого соеди- нен с входом управления регулируемой образцовой меры и вторым входом отс- четного устройства, схему сравнения

0

г п

5

0

5 0 5

5

рг-рхней и схему сравнения -нижней границ, первые входы KOTopi tx соединены с пыходом аналого-цифрового преобразователя, задатчик кода верхней и задатчик кода нижней границ, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами схем сравнения верхней и нижней границ, первый элемент ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которых: соединены с выходами схем сравнения верхней ji нижней границ, схему сравнения верхнего и схему сравнения нижнего крайних состояний счетчика коэффициента деления, первые входы которых соединены, совместно с входами управления управляемых делителей напряжения и частоты, с выходом счетчика коэффитщента деления, задатчик кода верхнего и задатчик кода нижнего крайних состояний, выхо-. ды которых соединены соответственно с вторыми входами схем сравнения верхнего и нижнего крайних состояний, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены соответственно с выходами схем сравнения верхнего и нижнего крайних состояний, первый инвертор, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, а вход совместно с вторым входом первого элемента И и входами реверса счет- чиков коэффициента деления и поддиа- - пазонов соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ, вхо-. ды которого соединены с вькодами первого и второго элемента И, третий элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй ивертор, вход которого совместно с входом запрета счетчика коэффициента деления соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, четвертый элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом запрета счетчика поддиапазонов, первый вход соединен с выходом второго инвертора, а второй совнестно с вторым входом третьего элемента ИЛИ соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем тактовые входы счетчиков коэ.ффициента деления и поддиапазонов соединены с выходом источника напряжения, отличающий- с и тем, что, с целью упрощения процессов проверки работоспособности, поиска и устранения неисправностей устройства, в него введены второй делитель частоты, второй и третий переключатели, третий инвертор, тре7 8

Фиг.г

Ьшод 1 Выхода

Вымдв Выход 9 Выход 38 Выход 39,fiO

Выход 26 Выход гг Выход 21

и

Г

С/

г г

Ч-У ЧУ

Г Г

7

Ч-/

ХУ

.уП/-уП 1О

-- - fch

...

(7х предела

J

г г

Ч-У ЧУ

Г Г

7

Ч-/

ХУ

Изобретение относится к электроизмерениям. Цель изобретения - упрощение процесса проверки работоспособности, поиска и устранения неисправностей устройства. Измеритель содержит источник питания, измерительную цепь, имеющую регулируемую образцовую меру, объект измерения и усилитель, измерительный преобразователь, включающий в себя последовательно соединенные синхронный детектор и АЦП, управляемый делитель напряжения, первый переключатель, два неподвижных контакта, управляемый делитель частоты, генератор импульсов, цифровое отсчетное устройство, схему автоматического выбора пределов измерения, включающую в себя счетчик коэффициента деления, счетчик поддиапазонов, схемы сравнения верхней и нижней границ, задатчик кода верхней и нижней границ, первый элемент ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, схемы сравнения верхнего и нижнего крайних состояний счетчика коэффициента деления, задатчики кода верхнего и нижнего крайних состояний, первый и второй элементы И, первый инвертор, второй элемент ИЛИ, третий элемент ИЛИ, второй инвертор, четвертый элемент ИЛИ. В измеритель дополнительно введены второй делитель частоты, третий элемент И, второй и третий переключатели, третий инвертор, триггер, четвертый элемент И, генератор тестовых импульсов. Введение указанных элементов обеспечивает независимое управление составными частями устройства, организацию циклического и пошагового выполнения измерения, что упрощает процедуры проверки работоспособности, поиска и устранения неисправностей. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

( 7

BbixodSO Выход 45

flw/oc W

j9ft/xorf 5J Выход Ю

r

ВыходКзщ /}peoffpQ3ih mm АЦП

и

/Л

ху

Ux

.J,y

v. -ч.-v ::jIiiiK.:

VV VX

ГТ

/Л

ху :

,y

VV VX 7