Цифровой омметр

Цифровой омметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ ОММЕТР по авт, св. № 983580, отличаю щ-ийс я тем, что, с целью повьппения точности измерения, введены второй и третий элементы ИЛИ, последовательно соединенные пятый элемент И, RS-триггер, шестой и седьмой элементы И, делитель частоты, причем выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика через второй элемент ИЛИ, выход третьего элемента И соединен со счетным входом второго счетчика через третий элемент ИЛИ, первый вход пятого элемента И сое динен с i-м выходом первого счетчика , второй вход - с вторым выходом первого триггера, R-вход RS-триггера соединенс выходом тактового генератора , второй вход шестого элемента И соединен с первым выходом первого триггера, а выход дополнительно соединен с входами управления реверсивного счета первого и второго счптчиков , второй вход седьмого элементй И соединен .с выходом .генератора квантующих импульсод, а выход допол (Л нительно соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, вход Сброс делителя частоты соединен с выходом тактового генератора , а выход - с третьим входом шестого элемента И,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„>>OS 29

А @у G 01 R 27/14//G О1 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЙКБ ЧИО ХЕ д н дато скому свидяткльотву

Ю ©

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ (61) 983580 (21) 3611297/18-21 (22) 23.06.83 (46) 30.07.84. Бюл. ¹ 28 (72) О.М. Гончар, В. В. Кравченко и С.С.Кукавский (71) Сибирский Филиал Всесоюзного .ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института гидротехники им.Б.Е.Веденеева (53) 621.3 17.734(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

983580, кл. G 01 R 27/14, 28.11.80 (54) (57) ЦИФРОВОЙ ОММЕТР по авт. св. № 983580, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, введены второй и третий элементы ИЛИ, последовательно соединенные пятый элемент И, RS-триггер, шестой и седьмой элементы И, делитель частоты, причем выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика через второй элемент ИЛИ, выход третьего элемента И соединен со счетным входом второго счетчика через третий элемент

ИЛИ, первый вход пятого элемента И сое динен с i --м выходом первого счетчика, второй вход — с вторым выходом первого триггера, R-вход RS-триггера соединен с выходом тактового генератора, второй вход шестого элемента И соединен с первым выходом первого триггера, а выход дополнительно соединен с входами управления реверсивного счета первого и второго счетчиков,. второй вход седьмого элемента И соединен .с выходом генератора Ю квантующих импульсов, а .выход дополнительно соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, С вход "Сброс" делителя частоты сое- динен с выходом тактового генерато- Я ра, а выход - с третьим входом шестого элемента И.

1 i 105

Изобретение относится к электро- радиоизмерительной технике и может быть использовано при построении высокоточных измерителей омического сопротивления. е

Go основному авт,св. ¹ 983580 известен цифровой омметр, содержащий тактовый генератор, генератор квантующих импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь, компаратор, !

О элемент И, счетчик, преобразователь сопротивление — напряжение, индикатор, источник опорного напряжения, цричем выход источника опорного иа15 пряжения соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом преобразователя сопротивление — напряжение, выход генератора квантующих импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, вход "Сброс" которого

25 соединен с выходом тактового генератора, дифференцирующую цепь, и элементов ИЛИ, три элемента И, блок управления, второй цифроаналоговый преобразователь, компаратор,,два триггера, два счетчика, ключ,,сумматор, элемент ИЛИ, причем выход тактового генератора соединен с первым входом элемента ИЛИ, входом первого и второго триггеров, входом Сброс" второго счетчика и третьим входом 35 блока управления, выход генератора квантующих импульсов соединен с входом второго и третьего элементов И, выход первого компаратора соединен с входом четвертого элемента И, пер- 4О вым входом блока управления и через дифференцирующую цепь с вторым входом первого триггера и вторым входом элемента ИЛИ, П выходов первого счетчика через и элементов 45

ИЛИ соединены с п- входами первого цифроаналогового преобразователя, другие входы и элементов ИЛИ соединены с выходом четвертого элементов И, второй вход которого через 50 второй триггер соединен с выходом второго компаратора, вторым входом блока управления и с вторым входом третьего элемента И, выход .которого соединен со счетным входом второго 55 счетчика, выходы которого соединены с индикатором, первый и второй выходы блока управления соединены с дру829 гими входами первого и второго элементов И соответственно, выход второго элемента И соединен через счетный вход третьего счетчика с входами второго цифроаналогового преобразователя, выход которого через сумматор соединен с первым входом второго компаратора и преобразователем сопротивление — напряжение, выход элемента ИЛИ соединен с входом "Сброс" третьего счетчика, первый выход первого триггера через ключ соединен с вторым входом сумматора, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход второго компаратора соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а входы второго цифроаналогоного преобразователя и два входа ключа соединены с источниками опорного напряжения 1 3.

Недостатком известного омметра является низкая точность измерения в области измеряемых сопротивлений, близких к нулю, обусловленная конечной скоростью изменения выходного напряжения цифроаналогового преобразо— вателя

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой омметр, содержащий тактовый генератор, генератор квантующих импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь, компаратор, элемент И, счетчик, преобразователь сопротивление-напряжение, индикатор, источник опорного напряжения, причем выход источника опорного напряжения соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом преобразователя сопротивление-напряжение, выход генератора квантующих импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, вход "Сброс" которого соединен с выходом тактового генератора, дифференцирующую цепь, и элементов ИЛИ, три элемента И, блок управления, второй цифроаналоговый преобразователь, компаратор, два триггера, два счетчика, ключ, сумматор, элемент ИЛИ, причем выход тактового генератора соединен с первым входом элемента И. 8!, входом первого и второго триггеров, входом

1105829

"Сброс" второго счетчика и третьим входом блока управления, выход генератора квантующих импульсов соединен с входом второго и третьего элементов И, выход первого компарато5 ра соединен с входом четвертого элемента И, первым входом блока. управления и через дифференцирующую цепь с вторым входом первого триггера и вторым входом элемента ИЛИ, и выходов первого счетчика через ь элементов ИЛИ соединены с r входами первого цифроаналогового преобразователя, другие входы и элементов ИЛИ соединены с выходом четвертого элемента И, второй вход которого через второй триггер соединен с выходом второго компаратора, вторым входом блока управления и с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выходы которого соединены с индикатором, первый и второй выходы блока управления соединены с другими входами первого и второго элементов И соответственно, выход

l второго элемента И соединен через счетный вход третьего счетчика с входами второго цифроаналогового ЗО преобразователя, выход которого через сумматор соединен с первым входом второго компаратора и преобразователем сопротивление — напряжение, выход элемента ИЛИ соединен с входом

"Сброс" третьего счетчика, первый выход первого триггера через ключ соединен с вторым входом сумматора, выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И, 40 второй вход второго компаратора соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а входы второго цифроаналогового преобразователя и два входа ключа соединены с источниками опорного напряжения, введены второй и третий элементы ИЛИ, последовательно соединенные пятый элемент И, RS-триггер, шестой и седьмой элементы И, делитель частоты, причем выход первого элемента И

50 соединен со счетным входом первого счетчика через второй элемент ИЛИ, выход третьего элемента И соединен со счетным входом второго счетчика через третий элемент ИЛИ, первый вход пятого элемента И соединен с

i -м выходом первого счетчика, второй вход — с вторым выходом первого триггера, R-вход RS-триггера соединен с выходом тактового генератора, второй вход шестого элемента И соединен с первым выходом первого триггера, а выход дополнительно соединен с входами управления реверсивного счета первого и второго счетчиков, второй вход седьмого элемента И соединен с выходом генератора квантующих импульсов, а выход дополнительно соединен с вторыми входами второго и третьего элементов

ИЛИ, вход "Сброс" делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а выход — с третьим входом шестого элемента И.

На чертеже приведена блок-схема цифрового омметра.

Цифровой омметр содержит тактовый генератор 1, счетчики 2-4, триггеры 5 и 6, блок управления 7, цифроаналоговый преобразователь 8, ключ 9, сумматор 10, генератор 11 квантующих импульсов, элемент И 12, цифроаналоговый преобразователь 13, компаратор 14, преобразователь 15 сопротивление-напряжение, элемент

И 16, комнаратор 17, дифференцирующую цепь 18, элемент ИЛИ 19, элемент

И 20,п элементов ИЛИ 21, 1-21 и элемент И 22, индикатор 23, элементы ИЛИ 24 и 25, элемент И 26, RS-триггер 27, элементы И 28 и 29, делитель частоты 30.

Выход тактового генератора 1 соединен с входом "Сброс" счетчиков

2 и 4, первым входом элемента ИЛИ 19, с входами триггеров 5 и 6, третьим входом блока управления 7, с R-входом RS-триггера 27 и с входом

"Сброс" делителя частоты 30, выход генератора 11 квантующих импульсов соединен с первыми входами элементов И 16, 12, 22 и 29, первые входы цифроаналоговых преобразователей

8 и 13 и два входа ключа 9 соединены соответственно с выходами И,, И

И, Ид источника опорного напряжения (на чертеже не показан), выход цифроаналогового преобразователя 8 соединен с входом компаратора 17, другой вход которого соединен с выходом преобразователя сопротивление — напряжение, а выход — с входом элемента И 20, первым входом блока управления 7 и через дифференцирующую цепь

18 с вторым входом триггера 6 и вто1105829 рым входом элемента ИЛИ 19„ выходов счетчика ? через и элементов

ИЛИ 2 1. 1-21 соединены с и входами цифроаналогового преобразователя

8, другие входы и элементов 5

ИЛИ 2 1. 1-2 1 п соединены с .выходом элемента И 20, второй вход которого через триггер 5 соедине с выходом компаратора 14, вторым входом блока управления 7 и с вторым входом элемента И 22, выход которого через элемент ИЛИ 25 соединен со счетным входом счетчика 4, выходы которого соединены с индикатором 23. первый и второй выходы блока управления 7 соединены с другими входами элементов И 16 и 12 соответственно, выход элемента И 12 соединен через счетный вход счетчика 3 с входами цифроаналогового преобразователя 13, выход которого через сумматор 10 соединен с первым входом компаратора 14 и преобразователем сопротивление — напряжение 15, выход элемента ИЛИ 19 соединен с выходом

"Сброс" счетчик 3, первый выход триггера 6 через ключ 9 соединен с вторым входом сумматора 10, выход триггера 5 соединен с первым входом элемента И 22, второй вход компа- 30 ратора 14 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 8, выход элеменга И 16 соединен со счетным входом счетчика 2 через элемент

ИЛИ 24, первый вход элемента И 26 соединен с i-ым выходом счетчика 2, второй вход — с вторым выходом триг" гера 6, а выход — с S-входом RS †триггера, выход которого соединен через последовательно соединенные элементы

И 28. и 29 с входом делителя частоты 30 второй вход элемента И 28 соединен с первым выходом триггера 6, а выход соединен с входами управления реверсивного счета счетчиков 2 и 4, 4; выхоц элемента И 29 соединен с вторыми входами элементов ИЛИ 24 и 25 выход делителя частоты 30 соединен с третьим входом элемента И 28.

Устройство работает следующим об50 разом.

Весь процесс измерения проходит четыре этапа.

Первый этап: установка устройства в исходное состояние, затем измерение минимального выходного напряжения U цифроаналогового преобразоо вателя 8.

С приходом импульса с тактового генератора 1 устанавливаются в

"нуль" счетчики 2 — 4, триггеры 5 и 6, RS-.òðèããåð 27, прямой выход блока управления 7, à его инверсный выход и выход делителя 30 частоты — в

"единицу". При этом на выходе цифроаналогового преобразователя 8 появляется максимальное отрицательное напряжение Uo соответствующее нулевому состоянию счетчика 2, а с выхода ключа 9 на один из входой сумматора 10 поступает отрицательное опорное пряжение U IIUîç1> I Ц,If.

03

Импульсы с генератора 11 квантующих импульсов через элемент И 12 поступают -на счетный вход счетчика 3.

Выходное напряжение цнфроаналогового преобразователя 13 поступает на второй вход сумматора 10. В результате на выходе сумматора 10 появляется ступенчато нарастающее напряже" ние и как только его выходное напряжение сравняется с напряжением

U цифроаналогового преобразователя 8, срабатывает компаратор 14. В результате того срабатывает триггер 5 и блок управления 7, на прямом выходе которого устанавливается потенциал "единицы", а на инверсном "нуля", останавливается счетчик 3, а на выходе сумматора 10 остается напряжение равное U

Второй этап: хранение напряжения 0 на выходе сумматора 10 (счет0 чик 3 остановлен и хранит код, записанный в нем, а с выхода ключа 9 на сумматор 10 поступает постоянное опорное напряжение Б ), на выходе преобразователя 15 сопротивление — напряжение имеется напряжение

Х0 О Х 0

В то же время импульсы с генератора 11 квантующих импульсов через элемент И 16 и элемент ИЛИ 24 поступают на счетный вход счетчика 2, на вход управления реверсивного счета которого с выхода элемента И 28 поступает потенциал "нуля", разрешающий операцию сложения. На выходе цифроаналогового преобразователя 8 появляется ступенчато нарастающее напряжение, и как только оно сравняется с напряжением U сработает компаратор 17.

Одновременно на этом этапе производится анализ величины измеряемого сопротивления R по отношениею

1105829 8 к величине опорного сопротивления

Ro

Величина К„пропорциональна величине U, которая в свою очередь пропорциональна числу (коду) Uî(2 ")/(u+u ) (2"-1)/2, Следовательно, наблюдая за состоянием счетчика 2 до момента срабатывания компаратора 17 (после чего начинается следующий этап измерения) можно судить о величине R ..

Исходя из технических условий на элементную базу находится время д, за которое напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 8 изменяется от U до нуля с точностью (Уд + Бо)/?(2 -1). Отсюда определяется коэффициент деления М делителя 30 N > t f, где f частота о генератора 11 квантующих импульсов, и находится номер разряда (величина i ) счетчика 2.

Ко . N i (До - —.- Ч

2 -1

2 21 2 где n — число двоичных разрядов счетчика 2.

Таким образом, если величина R окажется меньше. величины г" -2 ниже которой

2 -1 начинает существенно возрастать величина погрешности измерения за

10 счет конечной скорэсти изменения выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 8, то за время второго этапа сигнал с выхода j --го разряда счетчика 2 через элемент И 26 !

5 поступит на S-вход RS-триггера 27, на выходе которого появляется потенциал "единицы", не изменяющийся до начала следующего цикла измерения.

Третий этап: измерение напряжения И1 . Продифференцированный импульс с дифференцирующей цепи 18 поступает на счетный вход триггера 6 и через элемент ИЛИ 19 на "Сброс" счетчика 3. С выхода элемента И 20 потенциал "единицы через элементы

ИЛИ 21,1-21, и поступает на управляющие входы цифроаналогового преоб>О т.е. величина R на этом этапе соответствует примерно число (2"-1)/2, а 10 величина R„ соответствует

R (2 1)/(2Rp) ° разователя 8. В результате на его выходе появляется максимальное положительное напряжение 0„, а с выхода ключа 9 на вход сумматор 10 поступает положительное опорное напряжение (104(П 04 < U ), на прямом выходе блока управления 7 устанавливается потенциал "нуля", и на инВерсном - "единицы" > и импульсы с генератора 11 квантующих импульсов через элемент И 12 поступают на счетный вход счетчика 3. Как только напряжение на сумматоре 10 сравняется . с напряжением О„ цифроаналогового преобразователя 8, сработает компаратор 14, триггер 5 вернется в исходное состояние, потенциал "единиII цы снимается со входов элементов

ИЛИ 21, 1-21 h и на управляющие входы цифроаналогового преобразователя 8 поступит код, записанный в счетчике 2.

Одновременно с этим, если сработал RS-триггер 27, на выходе элемента И 28 появляется потенциал

"единицы", который поступает на входы управления реверсивного счета счетчиков 2 и 4, разрешая операцию вычитания. На выходе элемента И 29 появляется последовательность импульсов, поступающая через элемент

ИЛИ 24 на счетный вход счетчика 2 и через элемент ИЛИ 25 на счетный вход счетчика 4. Просчи ав М импульсов, делитель 30 переполняется, на

его выходе появляется потенциал

"нуля", который закрывает элемент

И 28. В результате код в счетчике

2 уменьшится на величину N, а в счетчик 4 запишется число -N. Если же

RS-триггер 27 не срабатывает, элементы И 28 и 29 закрыты и состояние ,счетчиков 2 и 4 не изменяется.

Четвертый этап: на выходе сумматора 10 сохраняется напряжение, равное

U (счетчик 3 опять остановлен). На выходе преобразователя 15 сопротивление-напряжение теперь уже имеется напряжение U„,= U R„/Ro на прямом выходе блока управления 7 устанавливается потенциал "единицы", а на инверсном — "нуля .

Импульсы с генератора 11 квантующих импульсов через элемент И 16 и элемент ИЛИ 24 поступают на счетный вход счетчика 2 и одновременно через элемент И 22 и элемент ИЛИ 25 на счет ный вход счетчика 4, на вход управ1105829 ления реверсивного счета которых опять р выхода элемента И 28 поступает потенциал "нуля", разрешающий сложение входных импульсв. Как только напряжение цифроаналогового преобразователя 8 сравняется с напряжением U«, вновь сработает компаратор 17

На обоих выходах блока управления 7 устанавливаются потенциалы "нуля" импульс с дифференцирующей цепи 18 поступает на счетный вход триггера 6, возвращая его в исходное состояние, и через элемент ИЛИ 19 на вход "Сброс" счетчика 3, счетчики 2-4 останавливаются. Результат измерения в виде цифр высвечивается на индикаторе 23.

С приходом следующего импульса с тактового генератора 1 цикл измерения повторяется.

Результат измерения И в случае, если R >, Ro(2 — 1-2" )/(2"-1), определяется по формуле

NÄ=(2 1) R„/Rî, 10 где R — измеряемое сопротивление, R — образцовое сопротивление, и — количество двоичных разрядов цифроаналогового преобразователя 8. и

В случае, если R < R (2 — 1-2 ) / х о

/(2 -1), результат измерения N определяется по формуле

t0 Очевидно, что результат измерения в области измеряемых сопротивлений, близких к нулю, (R (R (2 -1-2 7/

t1 х о

/(2 -1)) Не 3 HtH o oHe HoH сКорости изменения выходного напряже15 ния цифроаналогового преобразователя 8, поскольку число N выбирают из условий достижения им за время

nt=N/f< напряжения, пропорционального коду, записанному в счетчике 2

20 в конце третьего этапа измерения.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении точности измерения в диапазоне измеряемых сопротивлений, близких к нулю, 25 что дает возможность использовать его в приборах, работающих в районах крайнего Севера и Сибири. филиал ДДП пЦатент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 рНИИПИ Заказ 5595/35

Тираж 711 Подписное