Цифровой мегомметр

Сеюэ Советских Сецналнстнческнх РеспубннкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ нц 535840(5)М. Кл.з С 01 В 27/00 Государственный комитет СССР но деяам изобретений н открытий(73) Заявитель Пензенский политехнический институт(54) ЦИФРОВОЯ МЕГОММЕТР триггер, ключ, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а,выход соединен со входом счетчика импульсов, переключатель и усилитель, введены делитель напряжения, опорный конденсатор и резистор, генератор, амплитудный детектор, преобразователь напряжение - частота, второй переключатель и конденсатор, причем вход делителя напряжения соединен с выходом источника опорного напряжения, выход генератора, подключен к входу второго переключателя,вхбд-амт- литудного детектора соединен с выходом усилителя, один из входов преобразователя напряжения - частота подключен к выходу делителя напряжения,а выход-к входу ключа, первые выводы опорного конденсатора, резистора и 2 О конденсатора подключены к зевпянойшине, другой вывод конденсатора и другой вывод измеряемого резвстора подключены к первому выходу первого переключателя, вход которого подключен к второму выводу опорного конден" сатора, управляющий вход подключен к выходу триггера, а второй выход соединен с входом второго переключателя, первый выход которого соединен с выходом амплитудного детектора и,Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения значений высокоомных резисторов, сопротивлений изоляции и сопротивлений утечки конденсаторов.Известны устройства для измерения высокоомных сопротивлений, основанные на использовании источников малых токов 1).Однако трудность построения таких источников ограничивает область применения этих устройств.Известен цифровой тераомметр с использованием интегратора малых токов, построенного на электрометрическом усилителе 2)Недостатками этого устройства являются высокие требования к электро- метрическому усилителю по входному сопротивлению и дрейфу нуля, а также низкая помехоустойчивость. Кроме того, оно имеет низкое быстродействие, так как время измерения его зависит от значения измеряемого резистора.С целью повышения быстродействия в цифровой мегометр, содержащий ис" точник опорного напряжения, выходом подключенный к первому выводу измеряемого резистора, счетчик импульсов,(53) УДК 821. З 17.0 ЗЗс другим входом преобразователя напряжение - частота, причем второй выход второго переключателя подключенк входу усилителя и второму выводурезистора.На чертеже изображена структурнаяэлектрическая схема предлагаемого5цифрового мегомметра.Устройство содержит источник 1опорного напряжения, выход которогоподключен к первому выводу измеряемого резистора 2, делитель 3 напряжения, генератор 4, триггер 5, переключатели б и 7, конденсатор 8,опорный конденсатор 9, усилитель10, резистор 11, амплитудный детектор 12, преобразователь 13 напряжение - частота, ключ 14, управляющий вход которого подключен квыходу триггера 5, а выход - к входу счетчика 15 импульсов. Каждыйпереключатель б и 7 имеет нход, управляющий вход, первый ныход и второй выход.Цифровой мегомметр работает следующим образом.Выходной сигнал генератора 4, 25представляющий собой прямоугольныеэнакопеременные импульсы, управляетпереключателем б. Триггер 5 осуществляет деление на дне частоты выходного сигнала генератора . Выходнойсигнал триггера 5 управляет переключателем 7,В первый полупериод ныходногосигнала триггера 5 опорный конденсатор 9 посредством переключателя 7подключается параллельно конденсатору 8, при этом опорный конденсатор9 заряжается до напряжения о . Вовторой полупериод выходного сигналатриггера 5 опорный конденсатор 9посредством переключателя 7 подключается к входу переключателя б, а,при помощи последнего - к входу усилителя 10, причем опорный конденсатор9 разряжается на резисторе 11, и импульс напряжения, возникающий приразряде опорного конденсатора 9 иимеющий амплитуду Осусиливаетсяусилителем 10, коэффициент усиления которого равен А . Амплитуда выходного напряжения усилителя 10 (0 5 О- ОгА) фиксируется амплитудным детектором 12.В следующий полупериод выходногосигнала генератора 4 вход переключателя 7 остается подключенным к еговторому выходу, а опорный конденсатор 9 переключателем б подключаетсяк выходу амплитудного детектора 12и заряжается до напряженияОЭых.В следующий полупериод выходногосигнала триггера 5 опорный конденса" Щтор 9 переключателем 7 подключаетсяпараллельно конденсатору 8, при этомпроисходит перераспределение зарядовконденсатора 8 и опорного конденсатора 9. Далее цикл повторяется. 65 В установившемся режиме работы баланс зарядов емкостей конденсатора 8 и опорного конденсатора 9 эа период следования импульсов с выхода триггера 5 определяется какгде Со - емкость опорного конденсатора 9;1 о - период следования импульсов с выхода триггераи -О 5дх=- ток, текущий через измеряемый резистор 2;Йх - сопротивление измеряемого резистора;Оо - выходное напряжение источника 1 опорного нап"ряжения,Из уравнения (1) напряжение О определяется каксОо 1 ос Со(А+1) Вы+ТоОчевидно, что при достаточно высоком коэффициенте усиления усилителя 10 напряжение Оо весьма мало. Значение измеряемого сопротивления выражается какОоТоОзьх СоВыходное напряжениеЙОо делителя 3 напряжения и напряженияОэ, с выхода амплитудного детектора 12 поступает на входы преобразователя 13 напряжение - частота. Частота выходного сигнала последнего определяется отношением входных напряжений"ховых тгде 18 ьх- частота выходного сигнала;- коэффициент передачи делителя напряжения 3;коэффициент преобразования преобразователя 13,Импульсы этой частоты поступают на вход ключа 14, который управляется выходным сигналом триггера 5. Число импульсов Й( прошедших через ключ 14 за период выходного сигнала триггера 5, записывается в счетчик 15 импульсов и равно",х.овьх "хсопри этом исключается влияние нестабильности частоты выходного сигнала генератора 4 на результат измерения.Очевидно, что значение емкости С конденсатора 8 не влияет на результат преобразования, Значение напряжения с выхода источника 1 опорного напряжения нв входит в уравнение535840 формула изобретения ах аз 8539/4 Подписно преобразования (11), поэтому напряжениецо может быть высоковольтным,причем к стабильности его значениятребований не предъявляется.Влияние паразитной емкости, шунтирующей измеряемый резистор, устранено, Это достигается тем, что кизмеряемому резистору 2 прикладывается постоянное напряжение Оо - 1)с,причем напряжение Ос близко к нулю,Влияние паразитных утечек конденсатора 8, опорного конденсатора 9,а также переключателя 7 в значительной степени снижается за счет периодической компенсации напряжения конденсатора 8, что делает возможнымреализацию предлагаемого устройства не бесконтактных переключателях.Предлагаемое устройство обладает нысокой помехоустойчивостью вследствие применения частотно-импульсного метода преобразования, причем при ,Явыборе периода То кратным периодупомехи, помехоустойчивость возрастает.В цифровом мегомметре исключенанеобходимость использования электрических усилителей. Усилитель 10 янляется усилителем переменного тока,причем к его входному сопротивлениюне предъявляется жестких требований.Быстродействие устройства определяется временем накопления компенсируемого заряда ОВ, Со =То(Оойх)и вмалой степени зависит от значениясопротивления измеряемого резистора2, так как работоспособность схемы некритична к значению емкости опорного конденсатора 9.При использовании н качестве преобразователя 13 напряжение - частотапреобразователя низкого уровня напряжения быстродействие устройства на 40несколько порядков выше быстродействия прототипа, в котором время измерения более 10 с.Прибор позволяет измерять значения высоноомных резисторов и сопелотивлений изоляции н диапазоне 10 -10Ом с погрешностью не хуже 0,5 и независимо от значений паразитных емкостей, шунтирующих измеряемое сопротивление,50 Цифровой мегомметр, содержащий источник опорного напряжения, выходомподключенный к первому выводу измеряемого резистора, счетчик импульсов,триггер, ключ, управляющий вход которого подключен к выходу триггера,а выход соединен с входом счетчикаимпульсов, переключатель и усилитель,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения быстродействия, внего введены делитель напряжения,опорный конденсатор и резистор, генератор, амплитудный детектор, преобразователь напряжение - частота,второй переключатель и конденсатор,причем вход делителя напряжения соединен с выходом источника опорногонапряжения, выход генератора подключен к входу триггера и управляющемувходу второго переключателя, входамплитудного детектора соединен свыходом усилителя, один из входовпреобразоватепя напряжение - частота подключен к выходу делителя напряжения, а выход - к входу ключа,первые выноды опорного конденсатора,резистора и конденсатора подключенык земляной шине, другой вывод конденсатора и другой вывод иэмеряемогсрезистора подключены к первому выходу первого переключателя, вход которого подключен к второму ныводу опорного конденсатора, управляющий входподключен к выходу триггера, а второй выход соединен с входом второгопереключателя, первый выход которогосоединен с выходом амплитудного детектора и с другим входом преобразователя напряжение - частота, причем второй выход второго переключателяподключен к входу усилителя и второму выводу резистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Иллюкович А.М. Измерение больших сопротивлений. М., Энергия,1971.2. Карлащук В.И., Купряхин В.И.Цифровой тераомметр - электрометр.Приборы и техника эксперимента,Р 3, 1973, с. 150-152 (прототип). филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная