ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРИБОР Советский патент 1974 года по МПК G01R13/02 

1

Известные цифровые интегрирующие приборы, содержащие тактирующий и синхроиизируемый мультивибраторы, цифровое отсчетное устройство, модулятор, интегратор, две схемы совпадения, схему сравнения и источник тока, не позволяют достигнуть высокой точности измерения сопротивлений, емкостей и индуктивностей, а также автоматического указания полярности.

Предлагаемое устройство не имеет этих недостатков и отличается от известных тем, что оно снабжено дополнительным источником тока, схемой сборки, дополнительным интегратором и четырьмя токовыми ключами, причем выход первого источника тока соединен с входами первого и третьего токовых ключей, выход второго источника тока соединен с входами второго и четвертого токовых ключей, выходы первого и второго, третьего и четвертого токовых ключей объединены попарно и соединены с измеряемым элементом и с входом интегратора соответственно, выходы схем совпадения соединены с управляющими входами третьего и четвертого токовых ключей и через схему сборки - с цифровым отсчетным устройством, а противофазные выходы синхронизируемого мультивибратора соединены с управляющими входами первого и вто-,

рОГО токовых КЛЮЧРЧ.

При измерении напряжений одни из выходов попарно соединенных ключей подсоединен к калиброванному сопротивлению.

При измерении емкостей один из выходов попарпо соединенных ключей подсоединен к входу дополнительного интегратора, выход которого связан с емкостной дифференцирующей цепью.

При измерении индуктивности один из выходов попарно соединенных ключей подсоединен к входу дополнительного интегратора, выход которого соединен с индуктивной дифф|рренцирующей цепью.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого цифрового интегрирующего прибора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство состоит из синхронизируемого

1 и тактирующего 2 мультивибраторов, с.хемы измерения временных интервалов и цифрового отсчетного устройства 3, схем совпадения 4, 5, схемы сборки 6, источников стабильных токов 7 и 8 с нротивоположными направлениями выходных токов /i (на фиг. 2 - /i положительный и /г), токовых ключей 9-12, модулятора 13, интегратора 14, схемы сравнения 15 выходного напряжения интегратора с нулевым напряжением, переключателя 16

рода работы, интегратора 17. На фиг. 2 показаны эпюры выходных напряжений тактирующего мультивибратора t/2a и Uzf,, синхронизируемого мультивибратора Uia и Li6, схем совпадения 4 и 5 /4 и L/s, напряжения на входе интегратора 14 (Уиа при измерении Rx, Су, LX и Ux, выходного напряжения интегратора 14, UHQ, выходного напряжения схемы сборки 6 1-б. При измерении сопротивления токи от источников токов 7 и 8 попеременно коммутируются на RX и на вход интегратора. Сначала в промежуток времени is-ti ток /i подключается к RX- Далее, вследствие изменения состояния мультивибратора 2, ток /а в промежуток времени t-j-tz подключается к входу интегратора 14. В момент времени is 17140 0 и под действием сигнала с выхода схемы сравнения 15 мультивибратор 1 измепяет свое состояние. В результате этого в течение отрезка времени 4-is ток /а подключается к Rx После изменения состояиия мультивибратора 2 в момент времени ti и до момента времени /з ток /1 подключается к входу иптегратора 14. Далее процессы повторяются. Коммутация токов происходит с помощью токовых ключей 9-12, управляемых мультивибратором 1 и схемами совпадения 4 и 5. Время tx, в течение которого происходит совпадение сигналов на схемах 4 и 5, пропорционально значению Rx л-. + 4, . Процесс измерения емкостей Сх (индуктивностей LX} аналогичен. Только ступени напряжепия (t/i4a на фиг. 2) получают путем интегрирования с помощью интегратора 17 значений токов, ноступающих с ключей 9 и 10 через переключатель 16, и дальнейшего их дифференцирования ценями CxRo(RoLx). Отличия процессов нри измерении Ux заключаются в следующем. Напряжение Ux модулируется двухтактным модулятором 13, управляемым выходными сигналами с мультивибратора 1. На вход усилителя интегратора 14 (в точку а) в промежутки времени и /s-4 поступает сумма напряжения Ux и напряжения на эталонном резисторе Ro (см. фиг. 1). При интервалы времени /з-4 и 4-U будут всегда постоянны и равны 0- Принимают для определенности, что в течение времени ts-ti модулятор включен (и, следовательно, на фиг. показан процесс измерения положительного напряжения). Тогда нри ( и tu + tx ts-tz, а при L/X О ta-tz- to и /о-tx ts-tz- Следовательно, интервалы времени 4-, и /,v несут информацию как о полярности, так и об абсолютном значении измеряемого напряжения UxВ качестве токовых ключей можно использовать простейшие диодные ключи из двух кремниевых диодов. В этом случае погрещность, вносимая ключами 9-12, будет определяться током утечки диодов в закрытом состоянии, который имеет значение порядка едипиц напоамнер. Эта погрешность будет значительно меньше, чем погрещность ключей нанряжения, применяемых в известных устройствах. Предлагаемое устройство обладает нреимуществом при измерении малых сонротивлений (десятые - сотые доли ома). Достаточно большие сопротивления можно измерять при включении их во времязадающую цепь интегратора. Влияние дрейфа нуля интегратора 14 и порога срабатывания схемы сравнения 15 будет устранено из-за усреднения отсчета нутем суммирования двух интервалов времени 4, и 4.. В режиме измерения Rx , Lv и С значительно ослабляется влияние изменения выходных токов источников 7 и 8. Синфазное изменение этих токов вообще не внесет ногрешности в измерение, а нри изменении значения выходного тока одного из источников на 4/ погрещность у подсчитывается по формуле :( -2(1-1-5/) где б/ -- -относительная нестабильность тока /. Из формулы видно, что погрещность уменьшается значительно. Так, нри б/ 3% ,05%. При всех режимах работы время измерения не нревышает периода тактирующего мультивибратора 2, равпого при необ.ходимости двум периодам помехи. Предмет изобретения 1. Цифровой интегрирующий прибор, содержащий тактирующий и синхронизируемый мультивибраторы, цифровое отсчетное устройство, модулятор, интегратор, две схемы совпадения, схему сравнения и источник тока, отличающийся тем, что, с целью достижения универсальности, повыщения точности измерения и автоматического указания полярности, он снабжен дополнительным источником тока, схемой сборки, донолнительным интегратором и четырьмя токовыми ключами, причем выход нервого источника тока соединен с входами нервого и третьего токовых ключей, выход второго источника тока соединен с входами второго и четвертого токовых ключей, выходы первого и второго, третьего и четвертого токовых ключей объединены попарно и соединены с измеряемым элементом и с входом интегратора соответственно, выходы схем совпадения соединены с управляющими входами третьего и четвертого токовых ключей и через схему сборки - с цифровым отсчетн-ым устройством, а противофазные выходы синхронизируемого мультивибратора соединены с управляющими входами первого и второго токовых ключей.

2.Прибор по п. 1, отличающийся тем, что при измерении иапряжепий один из выходов нопарно соединенных ключей подключен к калиброванному сопротивлению.

3.Прибор по п. 1, отличающийся тем, что при измерении емкостей один из выходов попарно соединенных ключей подключен к входу дополнительного интегратора, выходкоторого соединен с емкостной дифференцирующей цепью.

4. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что при измерении индуктивностей одни из выходов попарно соединенных ключей подключен к входу дополнительного интегратора, выход которого соединен с индуктивной дифференцирующей цепью.

LrJtI

i. Ji

j 2 5 if

r/

«MurawiJI-I III .J

2