SU1688191A1

SU1688191A1 - Устройство дл измерени больших сопротивлений

Info

Publication number: SU1688191A1
Application number: SU894714034A
Authority: SU
Inventors: Константин Степанович Высоцкий
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4493
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1991-10-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при измерении больших сопротивлений. Изобретение позвол ет повысить точность измерений в верхней части диапазона измер емых сопротивлений. Это достигнуто благодар введению генератора 16, счетчика 18, цифроаналогового преобразовател (ЦАП), а также компараторов 10, 11 и р да новых св зей, которые обеспечили реализацию в измерителе нового алгоритма работы и позволили отказатьс от использовани устройств выборки и хранени , погрешность хранени информации в которых при измерении больших сопротивлений велика . Принцип работы предложенного измерител заключаетс в грубой компенсации медленно мен ющегос линейного напр жени интегратора 1 малых токов выходным напр жением ЦАП, усилении остатка и последующем сравнении его с пороговыми напр жени ми компараторов 9-11. которые производ т преобразование усиленного сигнала, соответствующего скорости изменени выходного напр жени интегратора 1 во временной интервал. Устройство обеспечивает значительно более высокую точность (около 0,2...2%) в области измерени больших сопротивлений (до 1018 Ом). 3 ил.

Description

КЗ

К2

О

00 00

ю

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при измерении больших сопротивлений (10б...101йОм).

Цель изобретени - повышение точности измерени сопротивлений.

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства дл измерени больших сопротивлений; на фиг. 2 - пример реализации устройства (12) управлени и обработки информации (УУОИ); на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства дл измерени сопротивлений: где а - форма сигнала на выходе генератора 16; б - форма сигнала на выходе ключа 17; в - форма сигнала на выходе ЦАП 20; г- форма сигнала-на выходе интегратора 1 малых токов; д - форма сигнала на выходе сумматора 5; е - форма сигнала на входе измерител 22 длительности; ж - форма сигнала на выходе 13 устройства 12 управлени и обработки информации (уровень логического нул соответствует включению ключа 17).

Устройство дл измерени больших сопротивлений содержит интегратор 1 малых токов (ИМТ),вход которого подключен к первой входной шине 2, источник 3 опорных напр жений (ИОН), первый выход которого подключен к второй входной шине 4, сумматор 5, на основе операционного усилител , содержащий суммирующие резисторы 6-8 и подключенный первым входом к ИМТ1, компараторы 9-11, подключенные соединенными входами к сумматору 5, а выходами - к устройству 12 управлени и обработки информации (УУОИ) с управл ющими выходами 13-15, генератор 16, ключ

17,св зывающий генератор 16 со счетчиком

18,к выходам которого подключены формирователь 19 импульсов сброса, соединенный выходом с ИМТ 1 и цифро-аналоговый преобразователь 20 (ЦАП), включенный между одним из выходом ИОН 3 и вторым входом сумматора 5. ИОН 3 может быть выполнен по схеме преобразовател с умножением напр жени и предназначен дл формировани измерительных напр жений 0,1; 1; 10; 100; 1000 В. Измерительные напр жени снимаютс с высоковольтного делител и коммутируютс с помощью реле на шину 4.

Блок УУОИ содержит формирователь 21, измеритель длительности 22, позвол ющий измер ть длительность импульсов отрицательней пол рности (содержит индикаторное табло), а также устройство 23 клавиатуры, содержащее переключатель дл управлени ИОН 3, ИМТ 1 и счетчиком 18,, представл ющим собой суммирующий счетчик.

Устройство работает следующим образом .

Измер емый объект R подключаетс между входной шиной интегратора 1 малых

токов и шиной 4 ИОН 3, Управление узлами измерител осуществл етс устройством 12 по выходам 13-15, При этом по выходу 14 устанавливаетс на шине 4 ИОН 3 необходимый посто нный уровень измерительного напр жени , равное 0,1; 1; 10; 100 или 1000 В. Управл ющий выход 15 Измерение находитс в отключенном состо нии: интегрирующий конденсатор интегратора 1 малых токов закорочен; счетчик 18 находитс в нулевом состо нии. Выходные напр жени ИМТ 1 и ЦАП 20, поступающие на входы сумматора 5, близки к нулю.

При включенном измерителе на управл ющем выходе 15 УУОИ 12 по вл етс уровень логической единицы, разрешающий интегрирование входного тока ИМТ 1 и работу счетчика 18.

При подключении измер емого объекта Rx через него протекает ток 1Х, обратнопропорциональный величине измер емого сопротивлени .

U,

R

30

где UHSM - измерительное напр жение, приложенное к объекту.

при поступлении измер емого тока 1Х

на вход 2 интегратора 1 малых токов на его

выходе по вл етс линейно-измен ющеес

напр жение (фиг. Зг), скорость изменени

которого определ етс выражением:

dU dt

J С

U

изм

Rx

где С - измерительный конденсатор в цепи обратной св зи интегратора 1.

Информаци о величине измер емого сопротивлени , содержаща с в скорости изменени выходного напр жени интегратора 1 малых токов непрерывно поступает на первый вход сумматора 5.

На второй вход сумматора 5 поступает

компенсирующее напр жение противоположной пол рности с выхода ЦАП 20 (фиг. Зв), значение которого по абсолютному значению близко к выходному напр жению интегратора 1 малых токов.

Сумматор 5 производит усиление разностного A Up (фиг. Зд) напр жени с коэффициентом передачи, определ емым отношением резисторов 6-8. Разностные напр жени Л Up сравниваютс с пороговыми напр жени ми компараторов 9-11. Если разностное напр жение не достигло порога срабатывани компаратора 9 (нулевого уровн ), то происходит дискретное увеличение компенсирующего напр жени на вы- ходе ЦАП 20 (последовательность импульсов с выхода генератора 16 (фиг. За) через открытый ключ 17 поступает на вход синхронного счетчика 18 (фиг. 36) и измен ет его состо ние, а следовательно, и код на входе ЦАП 20. 3 момент равенства напр жений (по абсолютному значению) на выходах ИМТ 1 и ЦАП 20 срабатывает компаратор 9 (детектор нул ), перепад выходного напр жени которого поступает на вход формировател 21 УУОИ 12, вырабатывающего по выходу 13 УУИО 12 сигнал (фиг. Зж), закрывающий ключ 17. Выходное напр жение ЦАП фиксируетс (состо ние счетчика 18 не измен етс ). На выходе сум- матора 5 в этот момент времени присутствует линейно-измен ющеес напр жение, дальнейша обработка которого ведетс с помощью компаратора 10 (нижнего порогового напр жени )и компаратора 11 (верхне- го порогового напр жени ). Происходит сравнение усиленного линейно-измен ющегос напр жени с напр жением, равным разности пороговых напр жений компараторов 10 и 11. Интервал времени между моментами срабатывани компаратора 10 и 11 выдел етс с помощью формировател 21 в виде импульса отрицательной пол рности (фиг. Зе), длительность t которого пр мопропорциональна сопротивлению измер емого обьекта Rx и определ етс по формуле:

t Rx

C(U2 -Ui )

UHSM К

где С - измерительна емкость интегратора 1;

Уизм - напр жение, прикладываемое к объекту измерени Rx;45

К - коэффициент усилени сумматора 5;

Ui, Uz пороги напр жени срабатывани компараторов 10 и 11 соответственно .50

Измеритель 22 длительности производит преобразование длительности импульса отрицательной пол рности с выхода формировател 21 в цифровой код и отображает значение на цифровом табло.55

В момент срабатывани компаратора 11 (пересечение верхнего порога) открываетс ключ 17 (перепад выходного напр жени компаратора 11 измен ет состо ние

0 5 0 5 0 5

0

5

0

5

формировател 21), разрешающий про.о к дение синхроимпульсов с выхода геиерато ра 16 на счетчик 18, ч то приводит к изменению состо ни на управл ющих вхо дэх ЦАП 20 и увеличению его выходного напр жени до следующего срабатывани компаратора 9.

Информаци о значении сопротивлени , содержаща с в скорости изменени выходного напр жени интегратора 1 малых токов, обрабатываетс в диск рётные моменты времени на всем динамическом диапазоне напр жени интегратора 1 до достижени максимального выходного напр жени (до момента переполнени счетчика 18). После чего на выходе счетчика 18 по вл етс сигнал Переполнение, поступающий на вход формировател 19 импульса сброса устанавливающего интегратор 1 малых то ков и счетчик 18, а соответственно, и устройством в целом в начальное состо ние. Таким образом, процесс измерени повтор етс .

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает более высокую точность и имеет преимущество, заключающеес в том, что погрешность измерени больших сопротивлений в конечной части шкалы измерени не увеличиваетс при возрастании времени обработки линейно-измен ющегос напр жени интегратора малых токов так как отсутствует погрешность, св занна с увеличением времени хранени сигнала устройством выборки и хранени .

Claims

Формула изобретени

Устройство дл измерени больших сопротивлений , содержащее источник опорного напр жени , подключенный первым выходом к первой входной клемме, интегратор малых токов, подключенный входом к второй входной клемме, сумматор, первый компаратор, первый вход которого подключен к выходу сумматора, а второй - к общей шине, ключ, устройство управлени и обра- отки информации, вход которого подключен к выходу первого компаратора, первый и второй выходы - соответственно к управл ющим входам источника опорного напр жени и ключа, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введены генератор, счетчик, формирователь импульсов сброса, цифроаналоговый преобразователь, второй и третий компараторы , причем выход генератора подсоединен к входу ключа, выход которого подключен к входу счетчика, выход Переполнени которого подключен к входу формировател импульса сброса, выход которого подключен к входам Сброс интегратора малых токов и счетчика, группа выходов которого подключена к управл ющим входам цифроаналогового преобразовател , вход которого подключен к второму выходу источника опорного напр жени , а выход - к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу интегратора ма0

лых токов, первые входы второго v третьего компараторов подключены к выходу сумматора , вторые входы подключены соответственно к третьему и четвертому выходам источника опорного напр жени , а выходы - соответственно к второму и третьему входам устройства управлени и обработки информации, третий выход которого подключен к входам начальной установки счетчика и интегратора малых токов.

; $

пппппплпплпплп:

ппп„л п п

ПЕ

ПЕ

Si V

j/

иг

1Л

ei