ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЕМКОСТИ ИЛИ ИНДУКТИВНОСТИ Советский патент 1971 года по МПК G01R27/26 

1

Известны устройства для измерения емкости или индуктивности, основанные на преобразовании величины контролируемого параметра в пропорциональный интервал времени и сравнении этого интервала с образцовым.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем преобразование измеряемой величины в частоту автогенератора и последующее преобразование эталонных периодов и разности периодов автогенератора и эталонного автогенератора в пачки импульсов осуществляется с помощью реверсивного счетчика, обеспечивающего пропускание на выходной счетчик импульсных пачек с числом импульсов в пачках, пропорциональным измеряемому параметру.

Это отличие позволяет повысить точность, расщирить диапазон измерений и упростить процесс измерений.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства.

Измеряемая емкость С подключена к контуру автогенератора 1, настроенного на частоту эталонного автогенератора 2. Период колебаний автогенератора / после подключения измеряемой емкости равен Ti 2nY 1(1-|-Сх), а период колебаний эталонного автогенератора Т nY .

Так как LiCi L-,Cz, то измерение емкости Сх основано на подсчете числа импульсов, пропорционального произведению

T,,-T,}.

Импульс запускающей схемы 3 опрокидывает старт-стопный триггер 4, при этом открываются вентили 5 и 6, колебания автогенераторов 7 и 2, прощедшие через формирова тели 7 и S, поступают на схему измерителя периодов и разности периодов автоколебаний, состоящую из вентиля 9, триггера 10, пересчетных схем // и /2 соответственно

большого и меньшего периодов с коэффициентами пересчета N, схем совпадения 13 и 14 и импульсного генератора 15.

При начальном состоянии триггера 10 вентиль 9 открыт.

Пересчетная схема 12 наполнится раньще, чем пересчетная схема 11. Импульс на полнения пересчетной с.чемы 12, появляющийся по истечении времени ЛТг после пуска, опрокидывает триггер 10, и вентиль 9 закрывается.

К моменту запирания вентиля 9 пересчетная схема 12 вследствие переполнения оказывается пустой, а в пересчетной схеме 11 к этому

NTs

дополнительного числа колебаний N- Тг

т. е. по истечении дополнительного интервала

T,(N --N(), на выходе пере TI J

счетной схемы 11 вследствие ее наполнения появляется импульс, который возвращает триггер 10 в первоначальное состояние, вызывает отпирание вентиля Я и на пересчетную схему 12 снова поступают колебания с периодом Т 2.

Таким образом процесс коммутаций триггера 10 повторяется. На одном выходе триггера 10 образуется периодическая последовательностьимпульсовдлительностьюN(Ti-TZ) с интервалами между импульсами ЛТг, а на другом выходе - последовательность подобных импульсов с обратной полярностью.

Последовательности импульсов с двух выходов триггера 10 поступают на схемы совпадения 13 и 14 вторые входы которых присоединены к генератору 15 с достаточно высокой частотой следования. При этом на выходе схемы совпадения 14 образуется последовательность пачек импульсов с числом импульсов в пачке, пропорциональным меньшему периоду Т, а на выходе схемы совпадения 13 будет последовательность пачек импульсов с числом импульсов в пачке, пропорциональным разности периодов TI - TZ, а период следования импульсных пачек в этих последовательностях будет пропорционален большему периоду и равен NTi.

С выхода схемы совпадения 14 сигнал подается через вентиль 16 на выходной счетчик 17 непосредственно, а с выхода схемы совпадения 13 - через делитель 18 на два.

Таким образом, .при прохождении в выходной счетчик 17 по одной пачке импульсов каждой последовательности в нем будет накоплено число, пропорциональное величине

т I

2+ -у-.

Вентиль 19, открываемый триггером 20 при пуске, закрывается тем же триггером при поступлении на него первого импульса с выхода пересчетной схемы 11.

Поскольку каждый импульс, появляющийся на выходе пересчетной схемы 11, завершает формирование отдельных иметульсных пачек, то на суммирующий вход реверсивного счетчика 21 от схемы совпадения 13 пр,и этом пройдет лишь одна пачка импульсов с числом импульсов, пропорциональным разности пеоиодов TI - 72.

По вычитающему входу реверсивного счетчика 21 это число списывается отдельными импульсами, поступающими через линию задержки 22, и исключает сбой, который мог бы возникнуть в реверсивном счетчике 21 при возможном одновременном поступлении в этот счетчик первого вычитающегося импульса и последнего суммирующегося импульса.

Очищение реверсивного счетчика 21 сопровождается появлением на выходе дешифратора нуля 23 импульса, который опрокидывает старт-стопный триггер 4, выключающий вентиль 16. С запиранием вентиля 16 прекращается подача импульсов в выходной счетчик.

Число, накопленное в выходном счетчике 17 за время очищения реверсивного счетчика 21,

I т ,

пропорционально произведению/2 -f

Тг-Тг

(Ti - TZ) и, следовательно, пропорционально измеряемой емкости С.

В предлагаемом устройстве индуктивность измеряют путем подключения ее последовательно с контурной катушкой автогенератора 1, настроенного на одну частоту с автогенератором 2, либо путем использования измеряемой индуктивности в качестве контурной катушки автогенератора 1 с последующим выравниванием частот автогенераторов и изменением на известную величину емкости в контуре автогенератора 1.

Предмет изобретения

Цифровой измеритель емкости или индуктивности, содержащий автогенератор с измеряемой емкостью или индуктивностью и эталонный автогенератор, связанные через формирователи и вентили с измерителем периодов и разности периодов, состоящим из пересчетных схем большего и меньшего периода, триггера, двух схем совпадения и импульсного генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, расширения диапазона измерений и упрощения процесса измерений, к выходу пересчетной схемы большего периода через линию задержки подключен вычитающий вход реверсивного счетчика, суммирующий вход которого через вентиль

соединен с выходом одной из схем совпадения, а выход реверсивного счетчика через дешифратор нуля и старт-стопный триггер подсоединен к одному входу вентиля, второй вход которого соединен с выходом одной схемы совпадения непосредственно, а с выходом другой - через делитель на два.

р- ЧГЕЗп

H

--