Цифровой измеритель сопротивления

Цифровой измеритель сопротивления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН

ИЗОБРЕТИ

К АВТОР КОМУ СВИДЕТ

heT еи. н т " он.иф е

Союз Советски и

Социалистических

Республик (61) fl,îsîëííòåëüíîå к авт.свил-sy (22) Заявлено 18.1 1.77 (2) 254 с присоединением заявки М

3Ъсудавотвввиый комитет

СССР во долам иэабрвтеоий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано QQ.05ЯО, Б1о

Дата опубликования описан

В, А. Ильин, Б. Б, Алякринский,.B. А. Алания и Б. Н. Коншин (72) Авторы изобретения

Всесоюзный заочный политехнический институт (7! ) Заявитель

1й Ф * 1 4 (54) )(ИФРОВОИ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для измерения активных сопротивлений резисторов и реэистивных датчиков и индикации измеряемой величины в цифровом виде в информационно-измеритель5 ных системах, телемеханических измерительных системах, в устройствах автоматики, и т.д.

Известна обобщенная структурная схе10 ма измерительного прибора, реализующая аддитивный итерационный метод измерения электрических величин $1) .

Известный измеритель содержит аналого-цифровой преобразователь, вычислитель15 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 аналого-цифрового преобразователя. Поэтому 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 цифровой измеритель (2j, содержащий аналого-цифровой преобразователь, на входе которого включен переключатель, соедийенный с измеряемым сопротивлением и выходом цифроаналогового преобразователя, вычислитель и блок памяти, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вычислителем, выход вычислителя соединен с блоком памяти, вход цифроаналогового преоб разователя соединен с выходом блока па мяти, цифровой индикатор, включенный через ключ к блоку памяти и блок управления.

Недостаток измерители заключается в низком быстродействии и невысокой точности при дестабилизирующих воздействи.ях (напряжение питания, температура).

4.

Реверсивный счетчик 5, регистры 6 и 7 и сумматор 10 входят в состав вычислителя и блоке 11 памяти, Выходы регистров 6 и 7 также соединены с двумя параллельными входами блоке 12 сравнения. Первый выход блока

*сравнения соединен с входом блока 13 коррекции, выход которого связан с вторым корректирующим входом аналого-цифрового преобразователя 1. В востав цифрового измерителя входит также блок 14. управления, выходы которого соединены с первым входом 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 выходом блока 12 сравнения, е выход его — с управляющим входом ключа 8, 73786

Цель изобретения - повышение быстро-, действия при дестабипизирукяцих воздействияха

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель сопротивления, содержащий последовательно соединейные

:переключатель, аналого-цифровой преобрааователь, вычислитель, блок памяти и циф.роаналоговый преобразователь, выход ко.торого соединен с одним иэ входов пере- 10 ключателя, а также цифровой индикатор, :соединенный через ключ с блоком памяти и блок управления, причем второй вход переключателя соединен с входным зажи мом устройства, введены блок сравнения, 15 блок коррекции и элемент совпадения, выход которого соединен с управляющим входом ключа, один вход - с выходом блока управления, второй - с вторым выходом блока сравнения, подключенного K выходу 20 вычислителя, причем первый выход блока сравнения соединен с входом блока коррекции, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю.

Вычислитель и блок памяти выполнены 25 в виде реверсивного счетчике, двух регистров и сумматора, счетный вход ревер-. сивного счетчика соединен с выходом ана« лого-цифрового преобразователя, выход

30 ревер е ерсивного счетчика соединен с входами первого и второго регистров, выходы регистров соединены с входами сумма тора, выход сумматоре соединен с параллельными входами реверсивного счетчика.

На чертеже показана функциональная 35 схема цифрового измерителя сопротивле. ния.

Основной измерительной частью цифрового измерительного устройства является ,грубый (неточный) аналого-т ифровой пре- ° 40 образователь 1, На первом измерительном входе аналого-цифрового преобразователя 1 подключен переключатель 2„который соединен по первому входу с измеря- емым сопротивлением 3, а по второму

45 входу - с .выходом точного цифроаналогового, преобразователя 4. Выход аналогоцифрового преобразователя 1 соединен со счетным входом реверсивного счетчика

5, выход которого соединен с входами пер

50 вого и второго регистров 6 и 7 и ключа

8. Выход ключа 8 соединен с цифровым индикатором 9. Выходы регистров 6 и 7 соединеий с входами сумматора 10, вы55 ход которого соединен с параллельными входами реверсивного счетчика 5. Выходы регистра 7, кроме того, соединены с входом цифроаналогового преобразователя 4.

Л нелого-цифровой преобразователь 1 содержит входной преобразователь 16 и источник 17 опорного напряжения, выходы которых соединены с входами нульоргане 18. Вход преобразователя 16 является 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 ключе 20 является выходом аналого-цифрового преобразовате-ля 1 и соединен со счетным входом реверсивного счетчика 5.

Работе 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 аналого-, цифрового преобразователя 1, происходят обнуление реверсивного счетчика 5 и регистров 6 и 7, а также установка реверсивного счетчика 5 в режим сложения, После выполнения атйх операций по сигналу с блока управления запускается входной преобразователь 16 и одновременно формируется передний фронт импульса на выходе формирователя 19.

Во входном преобразователе 16 измеряемое сопротивление 3 преобразуется в линейно-изменяющееся напряжения, производная п времени которого пропорциональна"величине этого сопротивления.

737867

По достижении линейно-изменяющимся напряжением величины опорного напри» жения источника 17 срабатывает нуль-орган 18, пркрашая работу преобразователя

l6 и формируя задний фронт импульса на выходе формирователя 19, Сформированным импульсом открывается ключ 20. и высокочастотные импульсы кварцевого генератора 21 в течение полученного интервала времени поступают на счетный вход реверсивного счетчика 5.Количество записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов генератора 21 пропорционально измеряемой величине сопротивления 3, На этом, работа аналого-цифрового преобразо- <5 вателя 1 в первом цикле измерения заканчивается.

В этом же цикле измерения информае ция, записанная в реверсивном счетчике

5, по команде с блока 14 управления пе- реписывается в о6а регистра 6 и 7, а с выхода регистров 6 и 7 параллельно переносится на входы сумматора 10. Следовательно, на выходе сумматора 1О запишется код, соответствующий удвоенному зна25 чению измеряемой величины. сопротивления 3. С выхода сумматора 10 этот же

i код по параллельным входам переписывается в реверсивный счетчик 5. Таким образом, в конце первого цикла Измерения

30 в реверсивном счетчике 5 будет записан код, соответствующий удвоенному результату измерения сопротивления 3, а в регистрах 6 и 7 — код измеренного сопротивления 3. 35

Во втором цикле измерения переключатель 2 подключает вход аналого-цифрового преобразователя 1 к цифроаналоговому преобразователю 4,.выходное сопротивление которого соответствует коду, эацисан40 ному в регистре 7. Работа аналого-цифрового преобразователя 1 осуществляется точно так же, как и в первом цикле измерения. Однако блок 14 управления устанавливает счетчик 5 в режим вычитания. ф5

При этом иэ кода, записанного в реверсивном счетчике 5 в конце первого цикла измерения (код, соответствующий удвоенному значению измеряемого сопротивления) происходит вычитание кора, соответ 56 ствуюшего измеренному выходному сопротивлению цифроаналогового преобразователя

4, На выходе реверсивного счетчика S nonyzaems код, соответствующий первому

55 итерационному результату измерения, который по команде иэ блока 14 управления записывается в регистр 7. В регистре 6 продолжает храниться код, соответствуюший результату непосредственного изме- рения сопротивления.3 в первом цикле, С выходов регистров-6 и 7 в этом же цикле измерении коды переносятся на входы сумматора 10, где происходит их суммирование, Полученная сумма записывается в реверсивный счетчик 5. Таким образом,.

s регистре 7 в конце второго цикла из-.. мерения записан код, соответствующий первому интерационному результату измерения, а в регистре 6 остается записанным код, соответствующий непосредственному измерению в первом цикле.

В третьем цикле измерения аналого.цифровой преобразователь 1 производит измерение выходного сопротивления цифро- -. аналогового преобразователя 4, набранного по коду, хранящемуся в регистре 7, При этом реверсивный счетчик 5 установлен в режиме вычитания, а образовавшийся код (второй итерационный результат) за носится в регистр 6.

Таким образом, в конце третьего цик,ла измерения в регистрах 6 и 7 оказываются записанными коды соответственно второго и первого итерационного результата измерения.

Блок 12 сравнения сравнивает коды на выходе регистров6 и 7. Без блока 12 сравнения и блока 13 коррекции второйитерационный результат не может обеспечить высокой точности измерения при наличии возмущающих факторов, так как измерение осуществляется сточным аналого-цифровым преобразователем 1.

Равенство между собой первого и второго итерационных результатов измерения является HBooxoABMbtM и достаточным условием отсутствия погрешности измерения, поэтому в измеритель дополнительно вводятся блок 12 сравнения и блок 13 коррекции.

Если коды регистров 6 и 7 отличаются ! больше, чем на единицу младшего разряда (код второго итерационного реЭультата больше кода первого), то блок сравнения выработает на первом выходе импульсный сигнал определенной длительности, поступающий на блок. коррекции. В блоке коррекции за время длительности этого импульса происходит срабатывание ключей, обеспечивающих дополнительный заряд запоминающего конденсатора в блоке, с которого снимается напряжение порога. В результате смешается порог отпирания нуль-органа 18, вызывая уменьшенйе чув . ствительности аналого-цифрового преобразователя 1, 8 изобретения

Формула

1. Цифровой измеритель сопротивлений, содержаший последовательно соединенныз переключатепь, аналог -цифровой преобразователь, вычислитель, блок памяти и.лщфроаналаговый преобразователь, выход которого соединен с одним из вхо- дов переключатели, а также цифровой индикатор, .соединенный через ключ с блоком памяти и блок управления, причем второй вход переключателя соединен с входным зажимом устройства, о т л и .ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повьппения быстродействия при дестабилизирующих воздействиях, в него введены блок сравнения, блок коррекции и элемент совпадения, выход которого соединен с управляющим входом ключа, один вход — с выходом блока управления, второй - с вторым выходом б оГа сравнения, подключенного к выходу вычислителя, причем первый выход блока сравнения соединен с входом блока коррекции, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, 2. Измеритель по и. 1, о т л и ч аю ш и и с я тем, что вычислитель и блок .памяти выйолнены 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, выход сумматора соединен с параллельными входами реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Алиев Т. М., Сейдель Л. P. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов. M., "Энергия", 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

% 219290, кл. Н 03 К 13/02, опублик. .03. 0 1.6 7.

7 73786 ясли код первого итерационного резу тата больше кода второго более, чем йиедйййцу младшего разряда регистров, то блок сравнения вырабатывает на первом выходе импульс той же длительности,но .. 5 противоположной полярности. При этом про"

1 исходит дополнительный разряд запоминаю щего конденсатора с помощью блока коррек ции. В результате смещается йорогЖйЪфания нуль-органа 18, вызывая увеличение чув10 ствительиости аналого-цифрового преобразователя 1.

Когда укаэанные коды отличаются

"" меньше чем на единицу младшего разряЭ

15 да регистров 6 и 7, сигнал на нервом выходе бпока сравнения отсутстиует, это означает, что аналого-цифровой преобразователь 1 не нуждается в коррекции, так как его чувствительность близка к идеаль20 ной. В этом случае на втором выходе блрка сравнения вырабатывается импульсный сигнал, показывающий, что измеряемые результаты являются точными, который по ступает на второй вход элемента 15 сов25 падения. По команде с блока 14 управле1, ния на первом входе элемента совпадения

Ь момент, когда в регистре 6 записан код второго итерационнбго результата измерения появляется упрошаюшйй сйгйал, Э

30 отпирающий ключ 8. Результат измерения с выхода регистра 6 выносится на цифровой индикатор 9.

Таким образом, в цифровом измерителе coii„. .ивления автоматически осупйствля- .

3S

-ется коррекция аналого-цифрового преобразователя 1, в результате которой разность

nepsoro и второго йтерационных результатов измерения стремится к нулю. Осушест вг ение указанного принципа коррекции ана40 лого-цифрового преобразователя 1 обеспечивает независимость точности измерений при воздействии медленно изменяющихся дестабилизируюших факторов: напряженйя питания и температуры, поскольку их вли-

45 яние на аналого-цифровой преобразователь автоМатически устраняется корректирующим воздействием.