Цифровой измеритель параметров пассивных двухполюсников

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 01 В. 27 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ(57) Изобретение относится к информционно-измерительной технике. Цельизобретения - расширение функцио,801246023 А 1 нальных возможностей устроиства. Измеритель содержит генератор 1 синусоидального напряжения, ключ 2, нульиндикатор 3, опорный резистор 4,операционный усилитель 8 и фильтр 18нижних частот, Введение в устройствоопорного конденсатора 6, ключей 5,10, 11, 12 и 9, преобразователя 13действующего значения, включающегодифференциальные усилители 14 и 16 итермопреобразователь 15, аналогоцифрового преобразователя 17 и.микро-ЭВМ 26 и образование новых связейв устройстве позвблило расширить частотный диапазон измерений. 1 ил.1 124Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров сложных пассивных двухполюсников, например при измерении параметров МДП-структур, в диэлькометрии или кондуктометрии при измерении параметров датчиков.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет расширения частотного диапазона измерений.На чертеже приведена блок-схема цифрового измерителя параметров пас. сивных двухполюсников.Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, первый, ключ 2; нуль-индикатор 3; опорный резистор 4; второй ключ 5; опорный конденсатор 6; исследуемый двухполюсник 7; операционный усилитель 8;. шестой ключ 9, третий ключ 10; четвертый ключ 11, пятый ключ 12; преобразователь 13 действующего значения; первый дифференциальный усилитель 14; термопреобразователь 15, второй дифференциальный усилитель 16; аналого-цифровой преобразователь (АЦП),173 фильтр 18 нижних частот (ФНЧ);, регистр 19 команд (РК); тристабильный буфер 20; регистр 21 ин- . дикации (РИ); цифровой индикатор 22; микропроцессор 23 оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 24; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 25 и микро-ЭВМ 26.Первый выход генератора 1, первые входы нуль-индикатора 3, операционного усилителя 8, фильтра 18, второй вход АЦП 17, вторые неподвижные контакты ключей 9 и 11 соединены с корпусом, второй выход генератора 1 связан с неподвижным контактом ключа 2 и вторым входом нуль-индикатора 3, выходом соединенного с входом управления.ключа 2 и первым входом тристабильного буфера 20, а неподвижный контакт ключа 2 связан с первым неподвижным контактом ключа 9 и первым зажимом опорного резистора 4, второй зажим которого подключен к подвиж ным контактам ключей 5 и 10 и первому зажиму опорного конденсатора 6, вторым зажимом соединенного с неподвижным контактом ключа 5 и первым зажимом " исследуемого двухполюсника 7, второй зажим которого подключен к подвижному контакту ключа 11, первый неподвижный контакт которого соединен с 6023 1выходом операционного усилителя 8 ипервым входом ФНЧ 18. Второй неподвижный контакт ключа 10 связан свторым входом операционного усилителя 8 а первый неподвижный контакт подключен к первому входу первого дифференциального усилителя 14, вторым входом связанным с подвижным кон тактом ключа 9, а выходом подключенным к входу (нагревательному элементу) термопреобразователя 15. Выход последнего соединен с входами дифференциального усилителя 16, выходкоторого подключен к первому непод 1вижному контакту ключа 12, второй не подвижный контакт которого связан с выходом ФНЧ 18, а подвижный контакт подключен к первому входу АЦП 17, вы ход которого соединен с вторым входом тристабильного буфера 20, выходная шина которого, а также информационные входы регистров 19 и 21,информационные выходы ПЗУ 25 и ОЗУ 24 подключены к шине данных микропроцессора 23, адресная шина которогосоединена с адресными входами регистра 19, буфера 20, регистра 21, ОЗУ 24 и ПЗУ 25, шины управления которых также связаны с шиной управления микропроцессора 23. Выход регистра 21 связан с входом цифровогоиндикатора 22, а пять выходов регист . ра 19 команд соединены с управляюшими входами ключей 5, 10, 11, 12 и 9 соответственно,Цифровой измеритель параметровпассивных двухполюсников работает следующим образом.Измерительный цикл содержит пятьтактов. В первом такте микропроцессор 23, считывая из ПЗУ 25 команды программы, вносит в регистр 19 команд по шине данных (сигналами пошине адреса производится выбор устройства, к которому в данный моментвремени обращается микропроцессор,а сигналами по шине управления отслеживается алгоритм взаимодействия)кодовую комбинацию, приводящую кследующему порядку включения ключей 5, 10, 11, 12 и 9: ключ 5 замкнут; ключ 10 в положении 2; ключ 11в положении 1; ключ 12 в положении 2;ключ 9 в положении 1,После этого микропроцессор 23 производит выборку буфера 20, по шинеданных программно анализирует состояние первого входа буфера 20, К первому входу этого буфера подключен3 12460выход нуль-индикатора 3, который вырабатывает сигнал включения ключа 2в момент равенства нулю фазы сигнала генератора 1,В дальнейшем в течение всего цикла измерения ключ 2 остается замкнутым. После появления сигнала с вы.хода нуль-индикатора 3 микропроцессор переходит к программному анализу выходного кода АЦП 17 через время, достаточное для затухания экспоненциальной составляющей в выхрдном, напряжении операционного усилителя 8,которое равно (х) или (+м). Описанное состояние коммутирующих элемен;тов приводит к тому, что на выходеАЦП 17 устанавливается код, пропорПоциональный в в - . Поскольку значенияо о С11 о, Ы и К известны .(их численныеозначения записаны в ПЗУ 25), микропроцессор вычисляет значение С и1Е = -- выводит значение С в ре.С Ц,Сгистр 21, а значение Е заносит в 25ОЗУ 24,Во втором такте микропроцессор 23вносит в регистр 19 команд кодовуюкомбинацию, приводящую к состояниюключей: ключ 5 замкнут; ключ 10 вположении 2; ключ 11 в положении 2;ключ 12 в положении 1; ключ 9 в положении 1.При этом на вход дифференциального усилителя 1.4 поступает напряжение351Кокгде 1= П/(Ех. + К,),На выходе преобразователя 13 при40этом устанавливается напряжение,пропорциональное квадрату действующего значения напряжения П т.е.на выходе АЦП 17 получаем код, про.порциональный Ко 1 х , где х - действующее значение тока 1.Микро-ЭВМсчитывает этот код, вычисляет величину дк 2 и заносит в ОЗУ 24.В третьем такте комбинация ключей такова: ключ 5 замкнут; ключ 10, 50в положении 1; ключ 11 в положении 2;ключ 12 в положении 1; ключ 9 в положении 2.При этом на вход преобразоватепя 13 поступает напряжение 0, =1 2.55 Соответственно на выходе АЦП 17 устанавливается код, пропорциональный Р, 2, который считывается микро 23 4ЭВМ 26. Микропроцессор вычисляет величину Е и заносит ее в ОЗУ 24.Четвертый такт, за исключением того, что ключ 5 разомкнут, аналогичен второму такту. При этом в ОЗУ 24 записывается код, пропорциональный квадрату действующего значения тока1 х Пк(Ек + Есо + оВ пятом такте, отличающемся от третьего такта лишь тем, что ключ 5 разомкнут, в ОЗУ 24 заносится величина ЕВ шестом такте по определенным соотношениям микропроцессор 23 вычисляет значения К Е и 1 Е и выводит их в регистр 21 для отображения на индикаторе 22Формула из о бр етенияЦифровой измеритель параметров пассивных двухполюсников, содержащий генератор синусоидального напряжения, нуль-индикатор, первый ключ, опорный резистор, операционный усилитель и фильтр нижних частот, причем выход генератора синусоидального напряжения подключен.к входу нуль-индикатора и подвижному контакту первого ключа, неподвижный контакт которого соединен с первым выводом опорного резистора, управляющий вход первого ключа соединен с выходом нуль-индикатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения частотного диапазона измерений, в него дополнительно введены опорныи конденсатор, второй, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, преобразователь действующего значения, содержащий первый и второй дифференциальные усилители и термопреобразователь, а также аналого-цифровой преобразователь и микро-ЭВМ, содержащую микропроцессор, оператив(ное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, регистр команд, регистр индикации, тристабиль ный буфер и цифровой индикатор, причем второй вывод опорного резистора подключен к первому выводу опорного конденсатора и подвижным контактам второго и третьего ключей, а неподвижный контакт второго ключа соединен с вторым выводом опорного кон 1246023 Ь денсатора и первым зажимом для под- ключа и опорного резистора, а подключения исследуемого двухполюсника, вижный контакт шестого ключа соедивторой зажим которого подключен к нен с вторым входом первого диффеподвижному контакту четвертого клю- ренциального усилителя, при этом выча, второй неподвижный контакт ко-ходы аналого-цифрового преобразоваторого соединен с корпусом, а пер- теля и нуль-индикатора подключены к вый неподвижный контакт соединен с соответствующим входам тристабильновыходом операционного усилителя и го буфера, информационный выход ковходом фильтра нижних частот, при- торого, а также информационные .выхачем вход операциойного усилителя сое О ды оперативного и постоянного заподинен с вторым неподвижным контактом минающих устройств и информационные третьего ключа, первый неподвижный входы регистра команд и регистра инконтакт которого подключен к первому дикации подключены к шине данных входу первого дифференциального уси- микропроцессора, шина адреса которого лителя, выход которого соедивен с 1 соединена с адресными входами ренагревательным элементом термопре- гистров команд и индикации, тристаби образователя, а выход термопары тер-, льного буфера, оперативного и постомопреобразователя подключен к входу янного запоминающих устройств, привторого дифференциального усилителя, чем шина управления микропроцессора выход которого соединен с первым не О подключена. к шинам управления триподвижным контактом пятого ключа, стабильного буфера, регистров команд второй неподвижный контакт которого и индикации, оперативного и постоянсоединен с выходом фильтра нижних ного запоминающих устройств, а выход частот, а подвижный контакт подклю- регистра индикации соединен с чен к входу аналого-цифрового пре Б входом цифрового индикатора ,при образователя, второй неподвижный кон этом пять выходов регистра котакт шестого ключа соединен с корпу- манд соединены с управляющими сом, первый неподвижный контакт шес- входами второго , третьего , четтого ключа подключен к точке соеди- вертого , пятого и шестого клюнения неподвижного контакта первого чей соответственно.Составитель В.СтуканТехред О,Сопко Корректор Е.СирохманРедактор Н.ЯцолаЗаказ 3995/38 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4