Цифровой омметр

1781925 3 .в процессе измерения из-за его раз- второго триггера, и генератором счетрядачерез входное сопротивление уси- ных импульсов, дифференцирующей целителя, имеющего конечную величину, пью, вход которой соединен с йрямымЦеЛью изобретения является повыше-выходом первого триггера, а выход -.ние точности измерения. с входом СбРос" второго счетчика,Поставленная цель достигается тем, задатчиком кода, выход которого сочто устройство снабжено последова- единен с вторым входом схемы сравнетельно соединенными с источником на- ния кодов, третьим реверсивным счетпряжения постоянного тока калибровочр чиком, счетный вход которого соединым сопротивлением и вторым образцо- нен с выходом"компаратора напряжев 4 м сопротивлением, соедййенным" вто-" " ."ния; авход уйравления реверсом счерйм концом с общей шиной, измеряемоета и вход запрета счета - соответстсойротивпение соединено с первйм об-венно, с восходом БОЛЫЕ и с выходомразцовым сопротивлениеми первым вхоРАВНО схемы сравнения кодов, цифродом третьегопереключателя, второй " аналоговым преобразователем, вход./конец измеряемого сопротивления сое-которого соединен с выходом треть"дийен с источником напряжения, вто- . его счетчика, а выход - с вторым вхорой конец первого образцового"сопро- дом интегратора.тивления соединен с общей шиной, а 20 Поставленная цель достигаетсяместо соединения калибровочного и . . также тем, что блок управления совторого образцового сопротивлений: держит последовательно Соединенныеусоедйнено с вторым входом третьего : третий триггер, лйнию задержки, шепереключателя, повторителем напря- . стую схему-совпадения, четвертыйжения, неинвертирующий вход которо триггер и вход "Сброс" четвертогоlго соединен .с Чыходом первого пере- . счетчика соединены с генераторомключателя, инвертирующий вход. - с:тактовых импульсов, выход шестой схевыходом второго переключателя, а вы". мы совйадения соединен со счетнымход - с входом интегратора, вторые , входом четвертого триггера, срабавходы первого и второго переклюцате тывающего по спаду счетного импульлей соединены с общей шиной, после- са, инверсйый выход четвертого тригдовательно соединейнйми с"выходом . гера соедийен с входом ЗАПРЕТ СЧЕТА ,делителячастоты второй схемой сов-. четвертого счетчика и вторым входом "-падения и первым триггером, после- .шестой схемы совпадения, третийвходдовательно соединенными с выходом де- З шестой схемы совпадения и счетныйлйтеля частоты 1 йетвертой схемой вход четвертого счетчика соединенысовпадейия и вторым триггером, при- . с прямым выходом второго триггера,"- чем, вторые входы второй. и четвертой выход четвертого счетчика соединен.схем совпаденйя соединены, "соответст- со входами "К третьего и четвертого,венно, с инверсным и прямым выходами 4 О триггеров, прямой выход третьегопервого трйггера, инверсный выход. триггера соединен с управляющимйервого триггера соединен с управ-входом третьего переключателя, а-.ляющим входом первого переключателя, .прямой выход четвертого триггераа прямой выход - с управляющйм вхо- . соединен с входом третьей схемы сов":.- дом второго переключателя, прямой;. . 45 йадения и входоминверт 9 ра, .-,ж-:выход вгорого триггера соединен с. На фиг. 1 приведена блок-схема цифпервым входом блока управления й . рового омметра на фиг,2 и 3 - вретретьим входом третьей схемы совпа-:менные диаграммы, поясйяющие его- радения, а, ийверсный выход - с вторым .: боту, на фиг.ч - блок-схема блокавходом первой схемы сфвпадейия, вхо- р управления.ды В первого и второго трйггеров сое - устройство содержит источник на динены с выходом компаратора напря- - , пряжения постоянного тока 1, измеряжения, йослеровательно соединенными , .Гемое сопротивление й, первое образцо"свторым выходом блока управления ин-. вое сопротивление йо,: первый 2,вертором, пятой схемой совпадения, 55 второй З.й третий М йереключатели,вторым счетчйком и схемой сравнения , повторитель 5 напряжения, причем,пер",кодов, причем, второй и третий вхо" , вый вход первого переключателя 2 соды пятой схемы совпадения соединены, единен с источником напряжения 1 афсоответственн 6,с прямым выходом . выход третьего переключателя ч соединен с первым входом второго переключателя 3, последовательно соединенные интегратор 6 и компаратор.,напряжения 7, причем, второй входкомпаратора напряжения 7 .соединен систочником порОгового напряжения ц,последовательно соединенные генератор счетных импульсов 8,первую схему совпадения 9 и делитель частоты 1 О, вторая схема совпадения 11, триг.гер 12, третья схема совпадения 13, триггер 14, последовательно соединенные с,первым выходом блока управ" ления 15,четвертую схему совпадения 17, первый счетчик 18 и. цифровой индикатор 19, причем, второй вход схемы совпадения 17 соединен с генератором счетных импульсов 8, а первый выход блока управления 15 - с управляющим входом третьего переключателя 4, генератор тактовых импульсов 16, соединенный с вторым входом бло" ка управления 15 и входом "Сброс" первого счетчика 18, последовательно соединенные с источником напряжения постоянного тока 1 калибровочное сопротивление / и второе образцовое сопротивление К, соединенное вто", рым концом с общей шиной, измеряемое сопротивление К/, соединено с первым образцовым сопротивлением В , и первым входом третьего переключателя 4, второй конец измеряемого сопротивления К соединен с общей шиной, а место соединения калибровочного Ви второго образцового Ко сопротивлений соединены с вторым входом третьего переключателя 4, неинвертирующий вход которого соединен с выходом первого переключателя 2, инвертирующий вход - с выходом второго переключателя 3, а выход - с входом интегратора 6, вторые входы первого 2 и второго 3 переключателей соединены с общей шиной, последовательно соединенные с выходом делителя частоты 10 вторую схему совпадения 11 и первый триггер/12, последовательно соепиненные с выходом делителя частоты 10, четвертую схему совпадения 13 и второй триггер 14, причем, вторые входы второй 11 и четвертой 13 схем совпадения соединены, соответственно, с инверсным и прямым выходами первого триггера 12инверсный выход первого триггера .12соединен с управляющим входом перво"го переключателя 2, а прямой выходс управляющим входом второго пеоеклю 784925 бчателя 3, прямой выход второго триггера 14 соединен с первым входомблока управления 15 и третьим входомтретьей схемы совпадения 17, а ин 5версныи выход - с вторым входом первой схемы совпадения 9, входы Р первого 12 и второго 14 триггеров соединены с выходом компаратора напря-жения 7, последовательно соединенныес вторым выходом блока управления 15инвертор 20, пятую схему совпадения21, второй счетчик 23 и схему сравнения кодов 24, причем, второй и тре тий входы пятой схемы совпадения 21соединены, соответственно, с прямымвыходом второго триггера 14 и генератором счетных импульсов 8, дифференцирующую цепь 22, вход которой соеди нен с прямым выходом первого триггера12, а выход - с входом СБРОС второгосчетчика 23, задатчик кода 25, выходкоторого соединен с вторым входомсхемы сравнения кодов 24, третий25 реверсивный счетчик 26, счетный входкоторого соединен с выходом компаратора напряжения 7, а вход управленияреверсом счета и вход запрета сче. та - соответственно, с выходом БОЛБ ШЕ и с выходом РАВНО схемы сравнениякодов 24, цифроаналоговый преобразователь 27, вход которого соединенс выходом третьего счетчика 26, авыход - с вторым входом интегратора 6,Блок управления 15 содержит после"довательно соединенные третий триггер 15-1, линию задержки 15-2, шестую схему совпаденйя 15-5, четвертый триггер 15-3 и четвертый счетчик 40 15-4, причем, вход 8 третьего триг",гера 15-1 и вход СБРОС четвертогосчетчика 15-4 соединены с генерато-ром тактовых импульсов 16, выход ше-фстой схемы совпадения 15-5 соединен45 со счетным входом четвертого триггера 15-3, срабатывающего по спадусчетного импульса, инверсный выходчетвертого триггера 15-3 соединен свходом ЗАПРЕТ СЧЕТА четвертого счет 50 цика 15-4 и вторым входом шестой схемы совпадения 15-5 и счетный входчетвертого счетчика 15-4 соединены спрямым выходом второго триггера 14,выход четвертого счетчика 15-4 сое- ,55.динен со входами К третьего 15-1 ичетвертого 15-3 триггеров, прямой вы"ход третьего триггера 15-1 соединен. с управляющим входом третьего переключателя 4, а прямой выход четвер(2) Принимая во внимание, что напряжение на сопротивлении делителя Коопределяется выражением Жо 1+ х) КоЛ."о 1 К + Ко 1 из формулы (2) получаем выражение- с = к="(4)Кхо К К ооИз формулы (4) следует, что интервал времени х, получаемый на прямом выходе второго триггера 14 (фиг.2 епропорционален измеряемому сопротивлению К.Время ео выбирается с учетом фор"мулы (4) таким образом, чтобы за время , пропорциональное измеряемомусопротивлению К, на счетчик 18 прошло такое количество импульсов, которое отображается на цифровом индикаторе в прямом м отсчете измеряемой: величины, т,е. в Омах. Так, при Го = 1 МГц, Ко= 2000 Ом, ео = 20 мси измерении по 10 х на вход счетчика 18 поступает 100 импульсов на10 м измеряемого сопротивления,Из вышеприведенного ясно, что по"построение делителя с незаземленнымизмеряемым сопротивлением В и исхпользование схемы вычитания интервала Г позволяют получить линейнуюзависимость преобразования сопротивления в интервал времени без запоминающего конденсатора, в результате чего исключается погрешность,связанная с изменением напряженияна запоминающем конденсаторе в про"цессе измерения из-за его разряда через входное сопротивление усилителя.Сформированные интервалы времени ес прямого выхода второго триггера 14поступают на второй вход схемы сов"падения 17, на третий вход которойпоступают квантующие импульсы генератора 8. С выхода схемы совпадения17 проквантованные интервалы времени сх поступают на счетчик 18,состояйие которого после окончаниясчета отображается цифровым индикатором 19. Время измерения формируется блоком управления 15 путем отсчета п измеряемых интервалов йХПосле окончания времени измерения на выходах блока управления 15 1784925 1 Оисчезают сигналы, в результате чегозапрещается счет счетчика 18, разрешается через инвертор 20 работа схемы совпадения 21, а переключатель54 подключает на вход переключателя3 напряжение У с выхода делителяВ В начинается режим калибровки,И 02 ф8 этом режиме преобразование кали 10. бровочного сопротивления В в интервал времени происходит также, как, и в режиме измерения сопротивленияКк (фигЗг), при этом, на прямой вхор,повторителя 5 коммутируется напряже 15 ние (Бо+ Ьх) = Бо, а на инверсныйнапряжейие П , при этом, длитель) ность интервала времени на прямом выходе второго триггера 14 пропорциональна величине калибровочного резис 20 тора К , т,е, с к = К о/К . Эти интервалы времени поступают для измерения их длительности на второй счетчик 23 через пятую схему совпадения21, разрешение счета на которую по 25 ступают с инвертора 20. В результатесчета на выходе счетчика 23 появитсякод, попорциональный измеренной величине сопротивления В, которыи сравни(вается схемой сравнейия кодов 24. с30 кодом задатчика кода 25, пропорцио- нальным точному значению сопротивле-ния В . Сигналы на выходах схемысравнения кодов 24 позволяют судить,.соответствует измеренное значениеВк его истинному значению, или нет,Если коды равны, то сигнал с выходаРАВНО (фиг.3 л) схемы сравнения кодов24 запрещает счет счетчика 26 и навыходе цифроаналогового преобразова"дО теля 27 не изменяется величина напряжения, компенсирующего напряжениясмещения повторителя 5 и интегратора 6, Если во время измерения произошло изменение напряжения смеще 5 ния, то код счетчика 23 будет отличаться от кода задатчика кода 25 исхема сравнения кода 24 разрешит счетсчетчиком 1 26 импульсов с выхода компаратора 7 (фиг,3 д), а на выходе5 О цифроаналогового преобразователя 27будет ступенчато изменяться напряжение компенсации (фиг.3 м). При достижении на выходе цифроаналогового преобразователя 27 напряжения, компен, 5 сирующего напряжения смещения повторителя 5 и интегратора 6 коды навходах сравнения-кодов 24 сравняютсяи счет счетчика 26 будет запрещенсигналом с выхода РАВНО схемы сравне"е.17ния кодов 24. Направление счета реверсивного счетчика 26 и изменениенапряжения на выходе цифроаналоговогопреобразователя 27 зависит от сигнала управления реверсом на выходе .БОЛЬШЕ (фиг.3 к) схемы. сравнения кодов 24. При наличии сигнала БОЛЬШЕна выходе схемы сравнения кодов 24напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 27 меняется так,цто уменьшается код на выходе счетчика 25. Напряжение на выходе цифро-,аналогового преобразователя ступенча"то изменяется до тех пор, пока небудет компенсировано напряжение сме" .щения повторителя 5 и интегратора 6и не совпадут коды счетчика 23 и задатцика кодов 25.ДиФФерейцирующая цепь 22 необходима для сброса сцетчика 23 в моментна%ала спада напряжейия на выходе интегратора 6 (Фиг.3 и) перед очереднымсчетом счетчиком 23 импульсов за время с (фиг.3 е), пропорциональное измеряемой величине калибровочного сопротивления К.Таким образом, происходит компенсация изменения напряжений смещенияповторителя 5 и интегратора 6,Блок управления 15 (фиг.4) состоитиз последовательно соединенных триггера 15-1, линии задержки 15-2, схемы совпадения 15-5, второго триггера15-3 и счетчика 15-4 причем, вход Б. счетчика 15-4 соединены с генератором тактовых импульсов 16, выходсхемы совпадения 15-5 соединен сосчетным входом второго триггера 15-3,срабатывающего по спаду счетного им-.пульса, инверсный выход второго триггера 15-3 соединен с входом "Запретсчета" .счетчика 15-4 и вторым входомсхемы совпадения 15"5, третии входсхемы совпадения 15-5 и счетный входсчетчика 15-4 соединены с прямым выходом триггера 14, выход счетчика15-4 соединен с входами К триггеров15-1 и 15-3; прямой выход триггера15-1 соединен с управляющим входомпереключателя 4, а прямой выход триг.гера 15-3 соединен с входом схемысовпадения 17 и входом инвертора 20.Блок управления работает следующим образом.Сигнал от генератора тактовых импульсов 16 взводит триггер 15-1 и.сбрасывает счетчик 15-4 Сигнал с 8692512прямого выхода триггера 15-1 черезпереключатель 4 подключает на входпереключателя 3 напряжение с делителя ВВ . Через время с определяемое лййией задержки 15-21,сигналс прямого выхода триггера 15-1 поступает на вход схемы совпадения15-5, на второй вход которой поступает сигнал с инверсного выхода триггера 15-3. Одновременно, сигнал синверсного выхода триггера 15-3 запрещает счет счетчика 15-4. Разрешается прохождение импульсов с скпрямого выхода триггера 14 черезсхему совпадения 15-5 на счетныйвход триггера 15-3, после чего спадом первого,же импульса с (Фиг.3 е)взводится триггер 15-3, при этом, на20 прямом выходе триггера 15-3 появляется сигнал и начинается Формированиевремени. измерения, а отсутствие сигнала на инверсном выходе 15-3 запрещает прохождение через схему совпа 25 дения 15-5 импульсов с и разрешаетсчет счетчика 15-4, срабатывающегопо спадам счетных импульсов с. После прохождения на счетный вход сцетци"ка 15-4 и измеряемых интервалов вре 3 О мени с на выходе счетчика 15-4 появляется сигнал, сбрасывающий триггеры15-1 и 15-2, в результате чего на прямом выходе триггера 15-3 заканчивается формирование времени измерения изапрещается счет счетчика 15-4. После прихода на блок управления 15следующего импульса от генератора 16процесс повторяется.4 О Так как линия задержки 15-2 блока управления 15 предназначена дляисключения из времени измерения процесса переключения устройства изрежима калибровки в режим измерения,45 достаточна величина задержки с за. Эдерживающая начало времени измерения на 2 цикла работы интегратора 6,Максимальное время одного цикла рабо. ты интегратора 6 определяется вре 5 О менем нарастания напряжения на еговыходе и времени уменьшения напряжения (с, + с ), откУда с )2 (со ++ ск евлах)В качестве повторителя напряже" ния 5 можно использовать операционный усилитель в дифференциальном включении с единичным коэффициентом усиления,1 784 92. формула изобретения 1, Цифровой омметр, содержащийисточник напряжения постоянного тока, измеряемое сопротивление, первоеобразцовое сопротивление, первый,второй и третий переключатели, причемпервый вход первого переключателя соединен с источником напряжения, а выхрд третьего переключателя соединенс первым входом второго переключателя,йоследовательно соединенные интегратор и компаратор напряжения, причемвторой вход компаратора напряжениясоединен с источником порогового напряжения, последовательно соединенныегенератор счетных импульсов, переуюсхему совпадения и делитель частоты,последовательно соединенные с пер- Овым выходом блока управления третьюсхему совпадения, первый счетчик ицифровой индикатор, причем второйвход третьей схемы совпадения соединен с генератором счетных импульсов, 25а первый выход блока управления - суправляющим входом третьего переключателя генератор тактовых импульсов.соединенный с вторым входом блока управления и входом "Сброс" первого 30счетчика, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения, в него введены последовательно соединенные с источником на-пряжения постоянного тока калибровоч-З 5ное сопротивление и второе образцовоесопротивление, соединенное вторым концом с общей шиной, измеряемое сопротивление соединено с первым образцовым сопротивлением и первым входом 40третьего переключателя, второй конецизмеряемого сопротивления соединен систочником напряжения, второй конецпервого образцового сопротивления собщей шиной, а место соединения калибровочного и второго образцового сопротивлений - с вторым входом третьего переключателя, повторитель напряжения, неинвертируюший вход которого соединен с выходом первого переключателя, инвертирующий вход - с выходом второго переключателя, а выход - с входом интегратора, вторыевходы .первого и второго переключателей соединены с общей шиной, последовательно соединенные с выходом делителя частоты вторая схема ссепадвния и первый триггер, последовательно соединенные с выходом делителя 14частоты четвертая схема совпадения и второй триггер, причем вторые входы второй и четвертой схем совпадения соединены соответственно с инверсным и прямком выходами первого триггера, инверсный выход первого/ триггера соединен с управляющим входом второго переключателя,а прямой выход - с управляющим входом второго переключателя, прямой выход второготриггера соединен с первым входом блока управления и третьим входом третьей схемы совпадения, а инверсный выход - с вторым входом первой схемы совпадения, К-входы первого и второго триггеров, соединены с выходом компаратора напряжения, последовательно соединенные с вторым выходом блока управления инвертор,пятая схема совпадения, второй счетчик и схема сравнения кодов, причемвторой и третий входы пятой схемы .совпадения соединены соответственнос прямым выходом второго триггера и,генератором счетнЫх импульсов, диф-.ференцирующая цепь, вход которой соединен с прямым вь 1 ходом первого триггера, а выход - с входом "Сброс"второго счетчика, задатчик кода, вы" ход которого соединен с вторым входом схемы сравнения кодов, третий реверсивный счетчик, счетный входкоторого соединен с выходом компаратора напряжения, а вход управленияреверсом счета и вход запрета сче"та - соответственно с"выходами "Боль ше" и "Равно" схемы сравнения ходов,цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединей с выходом третьего счетчика, а выход - с вторым входоминтегратора.2. Омметр по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления, содержит последовательно соединенные третий триггер, линию задержки, шестую схему совпадения, четвертый тригь/гер и четвертый счетчик, причемЯ-вход третьего триггера и вход "Сброс" четвертого счетчика соединены с генератором тактовых импульсов, выход шестой схемы совпадения соединен сосчетным входом четвертого триггера,срабатывающего по спаду счетного импульса, инверсный выход четвертоготриггера соединен с входом "Запретсчета" четвертого счетчика и вторымвходом шестой схемы совпадения, третий вход шестой схемы совпадения и15 17 Я 925 16 счетный вход четвертого счетчика со- его триггера соединен с управляющим единены с прямым выходом второго входом третьего переключателя, а пря-, триггера, выход четвертого счетчи- мой выход четвертого триггера - с ка - с К-входами третьего и четвербвходами третьей схемы совпадения и того триггеров, прямой выход треть- инвертора.Составит Техред М Редактор евеааеее ляда ев ае ее аваева ве вив т т ее в ве а е а а ееаееввавееааеааевеаПОдписноем и открытиям при ГКНТ СССР е етенн шакая те ее ее в в ю ю а аа ю ю е евау твенно-издательскнй комбинат арина, 101 тент.Ужгород, ул Прои Заказ 4362ВНИИПИГосударственн1130а Техредго комитета по. изо5,Москва, Ж, Р ьО,Гон оргента Я Корректор А.Иотыл аб., д. 4/5юави аветаввюиаеаавюююввююеююав