Цифровой измеритель сопротивления Советский патент 1980 года по МПК G01R27/00 H03K13/20 

Изобретение относится к .цифровой измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения активных сопротивлений резисторов и резистивных датчиков и и.ндикации измеряемой величины в цифровом виде в информационно-измерительных системах, телемеханических измерительньос системах, в устройствах автрматики, и т.д. Известна обобщенная структурная схема измерительного прибора, реализующая аддитивный итерационный метод измерения электрических величин fl. Известный измеритель содержит аналоГО-11ИФРОВОЙ преобразователь, вычислитель ное устройство, цифроаналоговый преобразователь, переключатель, включенный на входе измерителя. Однако этот измеритель имеет тот недостаток, что при заданной точности измерения число итераций определяется в значительной степени мультипликативной составляющей погрешности аналогонаифрового преобразователя. Поэто му для достижения заданной точности, при ;наличии возмущающих факторов (изменение температуры, питающих напряжений и др.) необходимое число итераций должно быть Увеличено, что снижает быстродействие прибора. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является ци%)овой измеритель (2 , содержащий аналого-цифровой преобразователь, на входе которого включен переключатель, соединенный с измеряемым сопротивлением и выходом цифроаналогоБоГо преобразователя, вычислитель и блок памяти, выход аналого-цифрового преобразователя соединен С вычислителем, выход вычислителя соединен с блоком памяти, вход ци4ч оаналогового прео& разователя соединен с выходом блока памяти, цифровой индикатор, включенный ч&рез ключ к блоку памяти и блок упра&ления.Недостаток измерителя заключается в низком быстродействии и невысокой точности при дестабилизирующих воздействи,ух. (напряжение питания, температура). 373 Цель изобретения - повышение быстрот действия при дестабипазирующих воздействиях. . ., Поставленная цель достигается тем, что б цифровой измеритель сопротивления, содержащий последовательно соединейные Переключатель, аналого-цифровой преобра- аователь, вычислитель, блок памяти и цифроаналогов Й преобразователь, выход ко.;т6розг6 соединен с одним из входов пере(Ключателя, а также цифровой индикатор, соединенный через ключ с блоком памяти И блок управления, причем второй вход : переключателя соединен с входным зажимом устройства, введены блок сравнения, блок коррекции и элемент совпадения, выход которого соединен с управЛ:яЮшйм входом ключа, один вход - с выходом 6nok.a управления, второй - с вторым выходом блока сравнения, подключенного к выходу вычислителя, причем первый выход блока сравнения соединен с входом блока коррекции, выход которого подключен к аналого 1ифровому преобразователю. Вычислитель и блок памяти выполнены в виде реверсивного счетчика, двух регистров и сумматора, счетный вход реверсивного счетчика Соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход реверсивного счетчика соединен с входами первого и второго регистров, выходы регистров соединены с входами сумматора, ВЬ1КОД сумматора соединен с параллельными входами реверсивного счетчика. На чертеже показана функциональная схема цифрового измерителя сопротивления. Основной измерительной частью цифрового измерительного устройстйа является .грубый (неточный) аналого-цифровой преобразователь 1. На первом измерительном вхоДе аналого-Ч1ифрового преобразова.теля 1 подключен переключатель 2, который соеНййен по йервому входу с измеряемым сопротивлением 3,. а по второму входу - с выходом точного цифроаналогового.преобразователя 4. Выход аналогоцифрового преобразователя 1 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 5, вьссод которого соединен с входами пер вого и второго регистров 6 и 7 и ключа 8. Выход ключа 8 соединен с цифровым тшднкатором 9. Выходы регистров 6 и 7 соединены с входами сумматора 10, выход которого соединен с параллельными входами реверсивного счетчика 5, Выходы регистра 7, кроме Того, соединены с еходрм цифроаяапогового преобразователя 4. 7 Тёверсивный счетчик 5, регистры 6 и 7 и сумматор 10 входят в состав вычислителя и блока .11 памяти,, Выходы регистров б и 7 также соединены с двумя параллельными входами блока 12 сравнения. Первый выход блока сравнения соединен с входом блока 13 коррекции, выход которого связан с вторым корректирующим входом аналого-«и4ь. рсвого преобразователя 1. В состав цифрового измерителя входит также блок 14. управления, выходы которого соединены с первым входон- Элемента 15 совпадения, с управляющими входами регистров 6 и 7, реверсивного счетчика 5, аналогоцифрового преобразователя 1, блока 13 коррекции и переключателя 2. Второй вход элемента 15 совпадения соединен с вторым вьосодом блока 12 сравнения, а выход его - с управляющим входом ключа 8, Аналого-цифровой преобразователь 1 содержит входной преобразователь 16 и источник 17 опорного напряжения, выходы которых соединены с входами нульоргана 18. Вход преобразователя 16 явЛяетС|Я информационным входом аналогоцифрового преобразователя 1. Выход нульоргана 18 через формирователь 19 временного интервала соединен с первым управляющим входом ключа 20, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 21. Выход ключа 20 является выходом аналого-цифрового преобразователя 1 и соединен со счетным входом реверсивного счетчика 5. Работа цифрового измерителя сопротивления осуществляется в три цикла, определяемых командными сигналами с блока 14 управления. В первом цикле измерения по сигналам с блока 14 управления переключатель 2 соединяет измеряемое сопротивление 3 с первым измерительным входом аналогоцифрового преобразователя 1, происходят обнуление реверсивного счетчика 5 и регистров 6 и 7, а также установка реверсивного счетчика 5 в режим сложения, После выполнения этих операций по сигналу с блока управлений запускается входной преобразователь 16 и одновременно формируется передний фронт импульса на выходе формирователя 19. Во входнбм преобразователе 16 гомбряемое сопротивление 3 преобразуется в линейно-изменяющееся напряжения, производная по времени которого пропорциональна величине сопротивления.

57378676

По достижении линейно-изменяюшим-ший результату непосредственного измеся натфяжением величины опорного напря-рения сопротивления. 3 в первом цикле. С

жения источника i срабатывает нупь-ор-выходов регистровое и 7 в атом же цикган 18, пркрашая работу преобразователя.ле измерения коды пере1юсятся на входы

16 и формируя задними фронт импульса на 5сумматора 10, где происходит их суммивыходе формирователя 19, Сформирован-рование. Полупенная сумма записывается

ным импульсом открывается ключ 20 и реверсивный счетчик 5. Таким образом,

высокочастотные импульсы кварцевогов регистре 7 в конце второго цикла иэ-г

генератора 21 в течение полученного ин-мерения записан код, соответству1ощий пертервала времени поступают на счетный Овому интераиионному результату измеревход реверсивного счетчика б.Колкчест-н 5Я, а в регистре 6 остается записанным

во записанных в реверсивном счетчике 5 соответствующий нетюсредственному

импульсов генератора 21 пропорциональноизмерению в первом цикле. измеряемой величине сЬпротивления З.На,. третьем цикле измерения аналогоэтом работа аналого- хифрового преобразо- цифровой преобразователь 1 производит

вателя 1 в первом цикле измерения закан-измерение выходного сопротивления цвфро-.чивается,аналогового пр еобразователя 4, нафанного

В этом же цикле измерения информ а-по коду, хранящемуся в регистре 7. При

ция, записанная в реверсивном счетчикеэтом реверсивный счетчик 5 установлен .

5, по команде с блока 14 управления пе- 20в рекрме вычитания, а образовавшийся

реписывается в оба регистра 6 и 7, а скод (второй итерационный результат йавыхода регистров 6 и 7 параллельно пере- носится в регистр 6.

носится на входы сумматора 10. Следбва-Таким образом, в конце третьего цик-

тельно, на выходе сумматора 1О запишет--ла измерения в регистрах 6 и 7 оказывася код, соответствующий удвоенному зна- ются записанными коды соответственно

чению измеряемой величины сопротивле-второго и первого итерационного резульния 3. С выхода сумматора 10 этот жетата измерения.

код по параллельным входам переписыва-Блок 12 сравнения сравниэ.ает коды .

ется в реверсивный счетчик 5. Таким об- выходе регистров6 и 7. Без блока 12

разом, в конце первого цикла измерения сравнения и бло1са 13 коррекции второйитев реверсивном счетчике 5 будет записанрационный результат не может обеспечить

код, соответствующий удвоенному резуль-вьтсокой точности измерения при наличии

тату измерения сопротивления 3, а в ре-возмущающих факторов, так как измерегистрах 6 и 7 - код измеренного сопро-ние осуществляется неточным аналог.о-ч1иф

тивления 3. 5ровым преобразователем 1.

Во втором цикле измерения переключа-Равенство между собой первого и втотель 2 подключает вход аналого-цифрово-рого итерационных результатов измерения го преобразователя 1 к цифроаналоговомуявляется необходимым и достаточным успреобразователю 4,. выходное сопротивле-ловием отсутствия погрешности измерения, ние которого соответствует коду, записан- поэтому в измеритель дополнительно ввоному в регистре 7. Работа аналого-цифро-Дятся блок 12 сравнения и блок 13 корвого преобразователя 1 осуществляетсярекции.

точно так же, как и в первом цикле из-Если коды регистров 6 и 7 отличаются мерения. Однако блок 14 управления ус-больще, чем на единицу младшего разряда танавливает счетчик 5 в режим вычитания. (код второго итерационного результата При этом из кода, записанного в ревер-больше кода первого), то блок сравнения сивном счетчике 5 в конце первого циклавыработает на первом выходе импульсный, измерения (код, соответствующий удвоен-сигнал определенной длительности, постуному значению измеряемого сопротивле-пающий на блок коррекции. В блоке корния) происходит вычитание кода, соответ- ®рекции за время длительности этого имствуюшего измеренному выходному сопротив-пупьса происходит срабатывание ключей, лению цифроаналогового преобразователяобеспечивающих дополнительный заряд за4. На выходе реверсивного счетчика 5 по-поминающего конденсатора в блоке, с колучается код, соответствующий первомуторого снимается напряжение порога В итерационному результату измерения, ко- результате смещается nqpor отцираниа торый по команде из блока 14 управлениянуль-органа 18, вызывая уменьшение чув- записывается в регистр 7. В регистре 6ствительности аналого-цифрового преобра продолжает храниться код, соответсгвую-зователя 1, ЁСПН код первого итерационного резуль тата ёойьшё кода второго более, чем й& ёййййМу младшего разряда регистров, то блок сравнения вырабатбовает йа первом выходе импульс той же длительности, но противоположной полярности. При этом прО исходит дополнительный разряд запоминаю)щег6 конденсатора с помощью блМ гк рёк цйиГН | бэул ьтате сШШется пс Ш даШрШия гчгпь-юргана 18, вызывая увеличение чувствительности аналого-сифрового прео(бразоват ля 1. , КбГДй у азаннь1 ё коды отличаются йёйьш, чем на единицу младшего разряЬа регистров б и 7, сигнал на первом выходе блойа сравнения отсутйтвуёт, эТо байачает, что аналогонаифротоЙ njpeoepaзователь 1 ие нуждается в коррекции/так как его чувствительность близка к идеальной, В этом случае на втором вьрсоде блрка сравнения вырабаты1аается ймщгльсный сигнал, показывающий, что измеряемыё рёзужТиты являются точными, который по ступает на второй вход элемента 15 сов йадения. По команде с блока 14 управле ,ния на первом етодё йлемента совпадения ,)а момент, когда в регистре 6 записан код BTdpoix) итерационного рбаупьтата измерения, появляется упрощайциЙ Шгнал, отпирающий ключ 8. Результат измерения с выхода регистра б выносится на цифровой индикатор 9/ Таким образом, в цифровом измерителе )О1№1вленйя автоматически осушествляется коррекция аналого-цифрового преобразователя 1 в результате которой разность liepMro If 1бт6рогойггёрйЦИонных результатов измерения стремится к нулю. Осущест вйёйие указанного принципа коррекции ана лого- 1ифроврго преобразователя 1 обеспечивает независимость точности измерений при воздействии медленно измёйзкэщйхся дестабилизирующих Докторов: напряжения ййтКёниа и температуры, цоскольку их влияние на аналого-цифровой преобразователь ав бШтическй устраняется корректирующим воздействием.

8 Формула изобретен if я 1, Цифровой измеритель сопротивлений, содержащий последовательно соединенные переключатель, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель, блок памяЧи и.цдфроаналаговый преобразователь, &ЫХ6Д которого Соединен с одним извхоЯЬ5в переключателя, а также цифровой индикатор, .соединенный через ключ с блоком памяти и блок управления, причем втсфой вход переключателя соединен с входньп зажимом устройбтва, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при дестабилизирующих воздействиях, в него введен блок сравнения, блок коррекции и элемент совпаДённЯ, вьгаоД которогосоединен с управляющим входом ключа, один вход - с выходом блока управления, второй - с вторым выходом бЯШГеГсравнений, подключенного к Выходу вйтчйспителя, причем первый выход блока сравнения соединен с входом блока коррекции, выход которого цодключен к аналого-н1ифровому преобразователю, 2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что вычислитель и блок -riaf-i TH выполнены в виде реверсивного счетчика, двух регистров и сумматора, счетный вход реверсивного счетчика сое-, динен с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход реверсивного счетчика соединен с входами nepiaoro и второго регистров, вькоДы регистров соединены с входами сумматора, выход сумматора соединен с параллельными входами реверсивного счетчика.. ИсточникИх. информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Алиев Т. М., Сейдель Л. Р. Автоматическая коррекция погрещностей цифровых измерительных приборов. М., Энергия, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 219290, кл. Н 03 К 13/02, опублик. .03.01.67..