Цифровой интегрирующий прибор

 

О П И С А Н И Е пц 425II4

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 28.06.71 (21) 1668488/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.04.74, Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 27.09.74 (51) М. Кл. G Olr 13/02

Государственный комитет.

Совета Министров СССР по делам иеаоретений и открытий (53) УДК 621.317.725 (088.8) (72) Авторы изобретения А. Г. Рыжевский, T. Н. Рыжевская, М. П. Шадрин, Э. К. Шахов, В. М. Шляндин, В. Ф. Бахмутский, Н. И. Гореликов и В. И. Матвиив (71) Заявители

Пензенский политехнический институт и

Львовский завод электроизмерительиых приборов (54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРИБОР

Известные цифровые интегрирующие приборы, содержащие тактирующий и синхронизируемьш мультивибраторы, цифровое отсчетное устройство, модулятор, интегратор, две схемы совпадения, схему сравнения и источник тока. не позволяют достигнуть высокой точности измерения сопротивлений, емкостей и индуктивностей, а тактике автоматического указания полярности.

Предлагаемое устройство не имеет этих недостатков и отличается от нзвсстных тем, что оно снабжено дополнительным источником тока, схемой сборки, дополнительным интегратором и четырьмя токовыми ключами, причем выход первого источника тока соединен с входами первого и третьего токовых ключей, выход второго источника тока соединен с входами второго и четвертого токовых ключей, выходы первого и второго, третьего и четвертого токовых ключей объединены попарно и соединены с измеряемым элементом и с входом интегратора соответственно, выходы схем совпадения соединены с управляющими входами третьего и четвертого токовых ключей и через схему сборки — с цифровым отсчетным устройством, а противофазпые выходы синхронизирус»ot о мультивибратора соединены с управляющими входами первого и вто-. рого токовых ключей.

При измерении напряжений один из выходов попарно соединенных ключей подсоединен к калиброванному сопротивлению.

При измерении емкостей один из выходов

5 попарно соединенных ключей подсоединен к входу дополнительного интегратора, выход которого связан с емкостной дифференцирующей цепью.

При измерении индуктивности один из вы10 ходов попарно соединенных ключей подсоединен к входу дополнительного интегратора, вы ход которого соединен с индуктивной диффренцирующей цепью.

15 На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого цифрового интегрирующего прибора; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство состоит из синхронизируемого

20 1 и тактирующего 2 мультивибраторов, схемы измерения временных интервалов и цифрового отсчетного устройства 3, схем совпадения

4, 5, схемы сборки 6, источников стабильных токов 7 и 8 с противоположными направле25 ниями выходных токов 1, (на фиг. 2 — Ii положитсльный и 12), токовых ключей 9 — 12, модулятора 13, интегратора 14, схемы сравнения !5 выходного напряжения интегратора с пулевым напряжением, переключателя IE

30 рода работы, интегратора 17.

425114

25

3

На фиг. 2 показаны эшоры выходных напряжений тактирующего мультивибратора

U; и Uãü синхронизируемого мультивибратора U, и U;, схем совпадения 4 и 5 U< и U„-„ напряжения на входе интегратора 14 У«, при измерении R, С„L и U, выходного напряжения интегратора 14, U«q, выходного напряжения схемы сборки 6 U<.

При измерении сопротивления токи от источников токов 7 и 8 попеременно коммутируются на R, и на вход интегратора. Сначала в промежуток времени 4 — t> ток I< подключается к R„. Далее, вследствие изменения состояния мультивибратора 2, ток 1г в проме>куток времени 4 — t> подключается к входу интегратора 14. В момент времени 4 U«;=0 и под действием сигнала с выхода схемы сравнения 15 мультивибратор 1 изменяет свое состояние. В результате этого в течение отрезка времени „â€” 4 ток I> подключается к R.„После изменения состояния мультивибратора 2 в момент времени 4 и до момента времени ток 1 подключается к входу интегратора 14.

Далее процессы повторяются. Коммутация токов происходит с помощью токовых ключей

9 — 12, управляемых мультивибратором 1 и схемами совпадения 4 и 5. Время t, в течение которого происходит совпадение сигналов на схемах 4 и 5, пропорционально значению R,,t„= t,„+t„

Процесс измерения емкостей С,. (индуктивностей L,) аналогичен. Только ступени напряжения (U«,. на фиг. 2) получают путем интегрирования с помощью интегратора 17 значений токов, поступающих с ключей 9 и

10 через переключатель 16, и дальнейшего их дифференцирования цепями C Ro(RoL )Отличия процессов при измерении U заключаются в следующем.

Напряжение U. модулируется двухтактным модулятором 13, управляемым выходными сигналами с мультивибратора 1. На вход усилителя интегратора 14 (в точку а) в проме>кутки времени 4 — t< и t> — 4 поступает сумма напряжения U, и напряжения на эталонном резисторе R< (см. фиг. 1). При U„-=0 интервалы времени t3 — t и 4 — 4 будут всегда постоянны и равны 4. Принимают для определенности, что в течение времени 4 — 4 модулятор включен (и, следовательно, на фиг. 2 показан процесс измерения положительного напряжения). Тогда при U)0 1з — 4) 4 и

4+ t= 4 — 4, а при У„(0 гг — гг(4 и

4 — 4=4 — t . Следовательно, интервалы времени /,, и t,, несут информацию как о полярности, так и об абсолютном значении измеряемого напряжения U.„-.

B качестве токовых ключей можно использовать простейшие диодные ключи из двух кремниевых диодов. В этом случае погрешность, вносимая ключами 9 — 12, будет определяться током утечки диодов в закрытом состоянии, который имеет значение порядка единиц напоампер. Эта погрешность будет

4 значительно меньше, чем погрешность ключей папря>кения, применяемых в известных устройствах.

Предлагаемое устройство обладает преимуществом при измерении малых сопротивлений (десятые — сотые доли ома) . Достаточно большие сопротивления можно измерять при включении их во времязадающую цепь интегратора. Влияние дрейфа нуля интегратора 14 и порога срабатывания схемы сравнения 15 будет устранено из-за усреднения отсчета путем суммирования двух интервалов времени

t,,è t,, В режиме измерения R ... L, и С., значительно ослабляется влияние изменения выходных токов источников 7 и 8. Синфазное изменение этих токов вообще не внесет погрешности в измерение, а при изменении значения выходного тока одного из источников на Л1 погрешность у подсчитывается по формуле (7) — 2 (1 +о1) AI где 51 = — — относительная нестабильность

1 тока I.

Из формулы видно, что погрешность уменьшается значительно. Так, при

И=3% у(0 05%.

При всех режимах работы время измерения не превышает периода тактирующего мультивибратора 2, равного при необходимости двум периодам помехи.

Предмет изобретения

1. Цифровой интегрирующий прибор, содержащий тактирующий и синхронизируемый мультивибраторы, цифровое отсчетное устройство, модулятор, интегратор, две схемы совпадения, схему сравнения и источник тока, отличающийся тем, что, с целью достижения универсальности, повышения точности измерения и автоматического указания полярности, он снабжен дополнительным источником тока, схемой сборки, дополнительным интегратором и четырьмя токовыми ключами, причем выход первого источника тока соединен с входами первого и третьего токовых ключей, выход второго источника тока соединен с входами второго и четвертого токовых ключей, выходы первого и второго, третьего и четвертого токовых ключей объединены попарно и соединены с измеряемым элементом и с входом интегратора соответственно, выходы схем совпадения соединены с управляющими входами третьего и четвертого токовых ключей и через схему сборки — с цифровым отсчетным устройством, а противофазные выходы синхронизируемого мультивибратора соединены с управляющими входами первого и второго токовых ключей.

425114

2. Прибор по п. 1, отл ича ющий ся тем, что при измерении напряжений один из выходов попарно соединенных ключей подключен к калиброванному сопротивлению.

3. Прибор по п. 1, отлич а ющи и ся тем, что при измерении емкостей один из выходов попарно соединенных ключей подключен к входу дополнительного интегратора, выход которого соединен с емкостной дифференцируюЩОЙ ЦC п 6 10.

4. Прибор по п. 1, отл ич а ю щийся тем, что при измерении индуктивностей одни из

5 выходов попарно соединенных ключей подключен к входу дополнительного интегратора, выход которого соединен с индуктивной дифференцирующей цепью.

425114 2а

Составитель В. Скоморохов

Техред Л. Богданова

1(орректор М. Лейзерман

Редактор T. Иванова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2658j13 Изд. № 760 Тираж 678 Подписное

ЦИИИПИ Государствснвог0 комитета Совета Ми шстров СССР гго делам нзобретешгй и открытий

51оскпа, 51(-35, Раушская ааб., д. 4/5