Цифровой измеритель емкости, индуктивности и сопротивления Советский патент 1991 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для измерения электрической емкости, индуктивности и сопротивления.

Целью изобретения является увеличение точности измерения.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема измерителя; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая принцип его работы.

Измеритель содержит формирователь 1 кода амплитуды (ФКА), кодоуправляемый делитель 2 напряжения (КДН), источник 3 образцового постоянногонапряжения

(ИОН), установочный делитель 4 напряжения (УДН), преобразователь 5 код-напряжение (ПКН) и формирователь 6 кода формы сигнала (ФКФС), образующие цифровой генератор 7, образцовый 8 (Ro) и измеряемый 9 (Z,) элементы, образующие измерительную цепь 10, нуль-орган 11 (НО), генератор 12 импульсов (ГИ), вычислитель 13 (В) и компаратор 14 напряжения (КН). ФКА 1 реализуется на основе, например, счетчиков 155ИЕ2, 155ИЕ4, 155ИЕ5 и др. КДН 2 можно построить на базе микросхем 572ПА1.594ПА1, 1108ПА1 и др. УДН 4 можно реализовать на базе этих же микросхем, при этом на управляющие входы подается заданная комбинация высоких и низких потенциалов: при настройке измерителя она может подстраиваться (меняться). ПНК 5 также может строиться на базе микросхем 572ПА1, 594ПА1, 1108ПА1 и др., при этом потенциальный вход запитывается с выхода КДН 2, а управляющие входы подключены к выходу ФКФС 6, который может быть реализован с применением, например, микросхем 505РЕЗ (0068 ... 0071). НО 11 и КН 14 выполняются на базе, например, интегральных компараторов 521СА4, 554СА (1 ... 3). 547СА (1...3) и др., вычислитель 13 может

О tsD

CD 00 00

быть реализован на базе 155ИПЗ, 564ИПЗ и т. и.

Измеритель работает следующим образом.

ФКА 1 имеет начальную уставку и при поступлении команды о начале измерения согласно значению этой уставки ПКН 5 за- питывается через КДН 2 от ИОН 3 постоянным напряжением строго заданного значения i/ц. На вход ФКФС 6 начинают поступать импульсы с ГИ 12, что приводит к появлению на выходе ФКФС 6 кодовых комбинаций, соответствующих синусоидальному закону. ПКН 5, управляемый этими комбинациями, формирует на своем выходе синусоидальное напряжение, которое поступает на вход измерительной цепи 10. Измеритель определяет значения сопротивления, емкости и индуктивности согласно формуламт

и(0) L --ir-;

со 2л

t

(У(,/2)со5ф;С -о,-;

и(°)у. о- 0) J -д, ч/-м

J т

(Дл/2)

. itf-WV

Im g U(0)

где U,„- амплитуда выходного напряжения; /,„ - выходной ток; R - измеряемое сопротивление; L - измеряемая индуктивность; С - измеряемая емкость; Q - коэффициент добротности; tgЈ - тангенс угла потерь;

41°)

и О (у-)- код мгновенного значения напряжения.

ФКА 1 с заданным коэффициентом пересчета, определяемым количеством импульсов поступивших на ФКФС 6 для формирования периода гармонического сигнала, импульсов, поступивших с ГИ 12, после каждого периода синусоидального сигнала изменяет (увеличивает) выходной код на единицу младшего разряда. Это приводит к изменению коэффициента деления КДН 2 и увеличению постоянного напряжения, запитывающего ПКН 5. Таким образом, в каждом последующем периоде амплитуда синусоидального напряжения U(t), поступающего на измерительную цепь 10, увеличивается на строго определенное значение (фиг. 2). Такое возрастание амплитуды приводит к тому, что в момент времени 14 формирует сигнал равенства напряжения на выходе УДН 4 (строго заданного) и амплитуды синусоидального сигнала (t} в точке, соединяющей Z.T и R0. По этому сигналу в В 13 по первому входу будет записан код амплитуды синусоидального сигнала U(t) с выхода ФКА 1, а по второму - код синуса с выхода ФКФС 6 для момента времени t. Перемно

0

5

0

5

0

5

0

5

жение этих кодов в В 13 позволяет определить U (л/2). С момента поступления сигнала с КН 14 вводится в вычисление значение /,„, которое определяется значением напряжения на выходе УДН 4 и может заранее храниться в виде кода в В 13. После прохождения сигнала с КН 14 В 13 начинает реагировать на сигналы с НО 11. При первом же переходе напряжения Uz(t) в точке, соединяющей Z и . через нуль (момент времени tz) НО 11 выдает сигнал и в В 13 по первому входу будет записан код амплитуды, а по второму - код синуса (для момента времени /2)- Перемножение этих кодов с В 13 позволяет определить U(0. Таким образом, определив Im, U(n/2) и (7(0), в В 13 вычисляются значения R, L, С, Q и tg6 согласно приведенным формулам.

Таким образом, исключая динамические погрешности первого и второго рода, повышают точность измерения емкости, индуктивности и сопротивления.

Формула изобретения

Цифровой измеритель емкости, индуктивности и сопротивления, содержащий генератор синусоидального напряжения, измерительную цепь с образцовым и измеряемым элементами, генератор импульсов и нуль- орган, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введены источник образцового напряжения, кодоуп- равляемый делитель напряжения, формирователь кода амплитуды, вычислитель, установочный делитель напряжения и компаратор напряжения, причем генератор синусоидального напряжения выполнен на базе цифрового генератора, содержащего преобразователь код-напряжение и формирователь кода формы сигнала, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и входом формирователя кода амплитуды, выход которого соединен с кодовым входом кодоуп- равляемого делителя напряжения и первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя кода формы сигнала и кодовым входом преобразователя код-напряжение, потенциальный вход которого соединен с выходом кодоуп- равляемого делителя напряжения, потенциальный вход которого соединен с выходом источника образцового напряжения и входом установочного делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом компаратора напряжений, выход которого соединен с четвертым входом вычислителя, третий вход которого соединен с выходом нуль-органа, вход которого соединен с первым входом компаратора напряжений и точкой соединения образцового и измеряемого элементов, вход измерительной цепи с образцовым и измеряемым элементами соединен с выходом преобразователя код-напряжение.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения электрической емкости, индуктивности и сопротивления. Целью изобретения является увеличение точности измерения. Цифровой измеритель емкости, индуктивности и сопротивления содержит генератор синусоидального напряжения G, измерительную цепь А с образцовым RQ и измеряемыми элементами Zx, генератор импульсов и нуль-орган. Введение источника образцового постоянного напряжения, кодоуправляемого делителя напряжения, формирователя кода амплитуды, вычислителя, установочного делителя напряжения и компаратора напряжения, где генератор синусоидального напряжения G выполнен на базе цифрового генератора, содержащего преобразователь код-напряжение и формирователь кода формы сигнала, позволило исключить динамические погрешности первого и второго рода, что увеличило точность измерения емкости, индуктивности и сопротивления. 2 ил. Ф

Фиг.1