Цифровой измеритель сопротивления Советский патент 1981 года по МПК G01R27/02 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕ -ИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к нзмерител ной техннке и предназначено для измерений электрических сопротивлений путем преобразования электрических сигналов в частоту следования импуль сов. Известен дискретный омметр, соде жащий частотнь1е датчики, счетчики, управляемый ключ, соединенный с выходом умножителя частоть, источник питания и эталонное сопротивление, В качестве частотных датчиков исполь зованы дифференциальные квантовые преобразователи типа ток - частота, вход одного из которых соединен с источником питания и измеряемым и эталонным сопротивлениями, вход другого --С источником питания и измеряемым сопротивлением, выход одного из датчиков подключен через последовательно включенные умножитель частоты и ключ к входу счетчика импульсов, а выход второго частотйого датчика подключен к входу второго счетчика Недостатком этого дискретного омметра является наличие погрешности измерения омметра за счет влияния входного сопротивления частотного датчика, что имеет существенное значение прн измерении малых сопротивлений. . Наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель сопротивлений, содержащий частотные датчики, источник питания, умножитель частоты, счетчик импульсов, первый частотный датчик, связанный с умножителем частоты, эталонное сопротивление, второй частотный датчик, связанный со счетчнком нмпульсрв через ключ, управляющее устройство, устройство отображения информации, реверсивный счетчик, ключи, элемент задержки и элемент ИЛИ, причем умножитель частоты подключен к реверсивному счетчику через ключи. управляющие входы которых соединены . с выходами управляющего устройства, другие выходы которого связаны со счетчиком импульсов, входами элемента ИЛИ и управляющими входами ключа, установленного между источником питания и измеряемым сопротивлением- и ключа, установленного между источником питания и входом второго частотного датчика, причем выход элемента ИЛИ связан через элемент задержки с ключом на выходе второго частотного датчика 2. Недостатком этого измерителя является наличие погрешности измерения, обусловленной возможный различием коэффициентов передачи двух частотных датчиков. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в цифровой измеритель сопротивле ния, содержащий частотный преобразов таль, например квантовый преобразова тель типа ток - частота, первый вход которого соединен с выходом источника питания, второй вход - с выходом первого ключа, вход которого соедине с первым выводом эталонного реэистора, а управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, выход частотного преобразователя соеди нен через второй ключ с первым входо счетчика импульсов, первый выход которого соединён с первым входом блока управления, второй Выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, вход которого соединен с первой входной клеммой измер теля для подключения измеряемого соп ротивления, элемент задержки, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, входы которого соединены соответственно с выходами четвертого и пятого ключей, входы которых объединень:, введены генератор импульсов, дифференцирую. щий элемент, два элемента ИЛИ, два элемента задержки, два ключа, причем вторая входная клемма измерителя для подключения измеряемого сопро тивления соединена с выходом источника питания, со вторым выводом эталонного резистора и с входом шестого ключа, вьпсод которого соединен со вт рым входом частотного преобразовател и с выходом третьего ключа, выход генератора импульсов соединен с вход ми четвертого и пятого ключей, выход реверсивного счетчика соединен со вт 64 рыТ ВХОДОМ блока управления, первый выход которого соединен со входами второго элемента задержки и с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, с входом третьего элемента задержки и с управляющим входом шестого ключа, выход второго элемента задержки соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и со вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента задержки и с управляющим входом четвертого ключа. Третий вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента задержки и со вторым, входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом пятого ключа, выход первого элемента ИЛИ соединен с управляющим входом второго ключа, вход первого элемента задержки соединен со вторым выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом седьмого ключа, вход которого соединен со вторым выходом счетчика импульсов, второй вход которого соединен через дифференцирукш й элемент с выходом третьего элемента ИЛИ, выход седьмого ключа соединен с выходом измерителя. На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя сопротивления . Устройство содержит измеряемое сопротивление I, эталонный резистор 2, частотный преобразователь 3, например квантовый преобразователь типа ток - частота, ключи 4, 5, 6 и 7, счетчик 8 импульсов, генератор 9 импульсов (например, кварцевый генератор), ключи 10, II, реверсивный счетчик 12, блок 13 управления, элементы ИЛИ 14, 15 и 16, элементы 17, 18 и 19 задержки, дифференцирующий элемент 20, ключ 21. Цифровой измеритель сопротивления работает следующим образом. При включении измерителя блок 13 управления открьшает ключи 4, 7 и IClКлючи 7 и 10 открываются через время, равное времени задержки .с целью учета переходных процессов в частотном преобразователе 3. Через магнитную систему частотного преобразователя 3 начинает протекать ток , равный 5 где Е - напряжение источника питани (на чертеже не показан); R JJ - измеряемое сопротивление I; входное сопротивление частотного преобразователя 3. С выхода частотного преобразователя 3 импульсы с частотой следования , которая обратно пропорциональна сопротивлению R)(, посту пают на счетчик 8.импульсов. Одновременно на реверсивный счетчик I2 поступают импульсы от генератора 9 импульсов с частотой следования ff. После заполнения счетчика 8 импульсов с его выхода выдается сигна на блок 13 управления. При этом ключи 4, 7 и 10 закрываются. Время Т J в течение которого происходит заполнение счетчика 8 импул сов, равно т N . N(Rx ) , V , КЕ где N - число импульсов в заполненном счетчике 8 импульсов (емкость счетчика 8 импульсов); К - коэффициент пропорциональности. За это время число импульсов N 6 реверсивном счетчике 12 равно Rv-l-Rav N Vr- rb-V По сигналу с блока 13 управления через элемент ИЛИ I5 и дифференцирующий элемент 20 сбрасывается счетчик В импульсов и открывается ключ 5, подключающий ко входу частотного преобразователя 3 источник питания Е. Через промежуток времени, определят емый элементом 18 задержки, открываются ключи 7 и 11. На вход частотного преобразователя; .3 начинает поступать ток 12., равный

1 --V R.

ЭХ

На счетчик 8 импульсов начинают поступать импульсы с частотой следования f, обратно пропорциональной сопротивлению RB а от генератора 9 импульсов через открытый ключ 1 импульсы поступают на второй вход реверсивного счетчика 12, где производится вычитание записанных импульсов ..

равный

35

Счетчик 8 импульсов начинает заполняться импульсами с частотой следования fа, а в реверсивном счетчике 12 производится вычитание оставшегося числа импульсов Ne импульсами, поступающими от генератора 9 импульсов до нуля. Время Тд, в течение которого производится вычитание, равно

г- M.N.Mv:.M5L

J-К.Е

ir Е

Когда реверсивный счетчик 12 установится .в нуль, с его выхода выдаётся сигнал в блок 13 управления, ключи 6, 7 и II закрываются, открывается ключ 21 и на выход измерителя ведается записанное в счетчике , 8 импульсов число N-j импульсов, посПри этом впемя Т -заполнения счетчика 8 импульсов равно Т IL-JilBl. 2fo КЕ За это время в реверсивном счетчике 12 вычитается количество импульсов N , равное VI Е т 1 ВХ В результате в реверсивном счетчике 12 остается число Ng импульсов Ny--N-N -- N - Вх-НэУ п ,.R)i. . 2 1 2 КЕ Г КЕ т.е. получим число N, .пропорциональное Ry. Однако при этом, как видно из полученного выражения, на точность измерения влияет разброс напряжения источника питания Е. Для устранения влияния разброса напряжения источника питания после заполнения счетчика 8 импульсов по сигналу с блока 13 управления через дифференцирующий элемент 20 и элемент ИЛИ 15 счетчик 8 импульсов сбрасывается и ключи 5, 7 и И закрываются, открывается ключ 6, а ключи 7 и 11 открываются через промежуток времени, определяемый элементом 19 задержки. На вход частотного преобразователя 3 начинает поступать ток

тупивших от частотного преобразователя 3 за время Т., равное

,j . КЕ

NRx NRx

k.,R Vb КЕ КВУ КЗ

X

так как R0 известны.

Как следует из полученного соотношения, влияние разброса источника ,питания исключается.

Предлагаемое изобретение позволяет исключить влияние разбросов коэффициента передачи К частотных преобразователей на точность измерения. При этом точность измерения определяется кратковременной нестабильностью преобразования, которая мала из-за идентичных условий работы, разрядностью счетчиков, а также погрешностью генератора эталонной частоты, которая может быть обеспечена существенно меньшей, чем ошибка преобразования. Суммарная погрешность измерений не превьппает 0,005-0,001%,

Формула изобретения

Цифровой измеритель сопротивления, содержащий частотный преобразователь, например квантовый преобразователь типа ток - частота, первый вход которого соединен с выходом источника питания, второй вход - с выходом первого ключа, вход которого соединен с первым выводом эталонного резистора а управлякииий вход соединен с первым выходом блока управления, выход частотного преобразователя соединён через второй ключ с первым входом счетчика импульсов, первый выход которого соединен с первым входом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, вход которого соединен с первой входной клеммой измерителя для подключения измеряемого сопротивления, элемент задержки, элемент ШМ, реверсивный счетчик, входы которого соединены соответственно с выходами . четвертого и пятого ключей, входы которых объединены, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, введены rerieратор импульсов, дифференцирующий элемент, два элемента ИЖ, два : лемента задержки, два ключа, причем

вторая входная клемма измерителя д.пя подключения измеряемого сопротивления соединена с выходом источника питания, со вторым выводом эталон- ного резистора и с входом шестого

ключа, вь1ход которого соединен со

вторым входом частотного преобразователя и с выходом третьего ключа, вы-, ход генератора импульсов соединен с входами четвертого и пятого ключей,

5 выход реверсивного счетчика соединен са вторым входом блока управления, первый выход которого соединен со входами второго элемента задержки и с первым входом третьего элемента

0 ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, с входом третьего элемента задержки и с управляющим входом шестого ключа, выход второго элемента задержки соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и со вторьм входом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента- задержки и с управляющим входом четвертого ключа, третий вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента задержки и со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом пятого ключа, выход первого элемента ИЛИ соединен с управляющим входом второго ключа, вход первого элемента задержки соединен со вторым выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с управляющим входом седьмого ключа, вход которого соединен со вторым выходом счетчика импульсов, второй вход которого соединен через дифференцирующий элемент с выходом третьего элемента ИЛИ, выход седьмого ключа соединен с выходом измерителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 390474, кл: G 01 R 27/14, 1971,

2,Авторское свидетельство СССР № 705380, кл, G 0 R 27/14, 1977 (прототип),