Цифровой мегомметр
Сеюэ Советских
Сецналнстнческнх
Респубннк
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ
Опубликовано 15,08,8); Бюллетень № 30
Дата опубликования описания 150831 (5!)М. Клз
G 01 R 27/00
Государственный комитет
СССР но деяам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения
E.Ä.Êàëèòà, С.К.Куроедов, А.И.Мартяшин, Л.В.Орлова, А.П.Поляков и В.М.Шляндин (73 ) Заявитель
Пензенский политехнический институт (54) ЦИФРОВОЯ МЕГОММЕ1Р 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 амп 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 конденсатора подключены к зенцтяной шине, другой вывод конденсатора и другой вывод измеряемого резвстора подключены к первому выходу первого переключателя, вход которого подключен к второму выводу опорного конденсатора, 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 электрометрическому 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 источник опорного напряжения, выходом подключенный к первому выводу измеряемого резистора, счетчик импульсов, (53) УДК 821. з17.озз (088.8) 535840 с другим входом преобразователя напряжение — частота, причем второй выход второго переключателя подключен к входу усилителя и второму выводу резистора.
На чертеже изображена структурная электрическая схема предлагаемого
5 цифрового мегомметра.
Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, выход которого подключен к первому выводу измеряемого резистора 2, делитель 3 напряжения, генератор 4, триггер 5, переключатели б и 7, конденсатор 8, опорный конденсатор 9, усилитель
10, резистор 11, амплитудный детектор 12, преобразователь 13 нап- 5 ряжение — частота, ключ 14, управляющий вход которого подключен к выходу триггера 5, а выход — к входу счетчика 15 импульсов. Каждый переключатель б и 7 имеет вход, уп- 20 равляющий вход, первый выход и второй выход.
Цифровой мегомметр работает следующим образом.
Выходной сигнал генератора 4, 25 представляющий собой прямоугольные знакопеременные импульсы, управляет переключателем б. Триггер 5 осуществляет деление на две частоты выходного сигнала генератора . Выходной сигнал триггера 5 управляет переключателем 7.
В первый полупериод выходного сигнала триггера 5 опорный конденсатор 9 посредством переключателя 7 подключается параллельно конденсатору 8, при этом опорный конденсатор
9 заряжается до напряжения 4 o, Во второй полупериод выходного сигнала триггера 5 опорный конденсатор 9 посредством переключателя 7 подклю- 40 чается к входу переключателя 6, а, при помощи последнего — к входу усилителя 10, причем опорный конденсатор
9 разряжается на резисторе 11, и импульс напряжения, возникающий при разряде опорного конденсатора 9 и имеющий амплитуду Uc, усиливается усилителем 10, коэффициент усиления которого равен А . Амплитуда выходного напряжения усилителя 10 (Озд — ОгА) фиксируется амплитудным детектором 12.
В следующий полупериод выходного сигнала генератора 4 вход переключателя 7 остается подключенным к его второму выходу, а опорный конденсатор 9 переключателем б подключается к выходу амплитудного детектора 12 и заряжается до напряжения0@, х.
В следующий полупериод выходного сигнала триггера 5 опорный конденса- Щ тор 9 переключателем 7 подключается параллельно конденсатору 8, при этом происходит перераспределение зарядов конденсатора 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 как
СООО+Оьымсо-- вахта (4) где Св — емкость опорного конденсатора 9; — период следования импульсов с выхода триггера
U,-u, дх= †„ — ток, текущий через измеряемый резистор 21
Rx — сопротивление измеряемого резистора; ()о — выходное напряжение источника 1 опорного напряжения.
Из уравнения (I) напряжение О определяется как с
00 То
С„(А+1) Ró,+Ò, Очевидно, что при достаточно высоком коэффициенте усиления усилителя 10 напряжение Ос весьма мало. Значение измеряемого сопротивления выражается как )о То ()Вцх Со
Выходное напряжениеЙОо делителя
3 напряжения и напряжения()эь,„ с выхода амплитудного детектора 12 поступает на входы преобразователя 13 напряжение — частота. Частота выходного сигнала последнего определяется отношением входных напряжений
RxCo
bbix, т KK4 где BblX 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 ЙХ прошедших через ключ
14 за период выходного сигнала триггера 5, записывается в счетчик 15 импульсов и равно
".х 1о х "хСо"" при 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 не входит в уравнение
535840
Формула изобретения
Заказ 8539/41
32 Подписное преобразования (II), поэтому напря-жениеЦ может быть высоковольтным, причем к стабильности его значения требований не предъявляется.
Влияние паразитной емкости, шунтирующей измеряемый резистор, устранено. Это достигается тем, что к измеряемому резистору 2 прикладывается постоянное напряжение Оо — 0с, причем напряжение Uc, 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 возможным реализацию предлагаемого устройст- 15 ва не бесконтактных переключателях.
Предлагаемое устройство обладает высокой помехоустойчивостью вследствие применения частотно-импульсного метода преобразования, причем при 20 выборе периода Тв кратным периоду помехи, помехоустойчивость возрастает.
В цифровом мегомметре исключена необходимость использования электрических усилителей. Усилитель 10 является усилителем переменного тока, причем к его входному сопротивлению не предъявляется жестких требований.
Быстродействие устройства определяется временем накопления компенсируемого заряда Овы< Со =То(i)о(йх)и s малой степени зависит от значения сопротивления измеряемого резистора
2, так как работоспособность схемы не критична к значению емкости опорного конденсатора 9.
При использовании в качестве преобразователя 13 напряжение — частота преобразователя низкого уровня напряжения быстродействие устройства на 40 несколько порядков выше быстродействия прототипа, в котором время измерения более 10 с.
Прибор позволяет измерять значения высоноомных резисторов и сопело- 45 тивлений изоляции в диапазоне 10 -10
Ом с погрешностью не хуже 0,5Ъ и независимо от значений паразитных емкостей, шунтирующих измеряемое сопротивление.
Цифровой мегомметр, содержащий источник опорного напряжения, выходом подключенный к первому выводу измеряемого резистора, счетчик импульсов, триггер, ключ, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, а выход соединен с входом счетчика импульсов, переключатель и усилитель, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него 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 триггера и управляющему входу второго переключателя, вход амплитудного детектора соединен с выходом усилителя, один из входов преобразоватепя напряжение — частота подключен к выходу делителя напряжения, а выход — к входу ключа, первые выводы опорного конденсатора, резистора и конденсатора подключены к земляной шине, другой вывод конденсатора и другой вывод измеряемогс резистора подключены к первому выходу первого переключателя, вход которого подключен к второму выводу опорного конденсатора, управляющий вход подключен к выходу триггера, а второй выход соединен с входом второго переключателя, первый выход которого соединен с выходом амплитудного детек тора и с другим входом преобразователя напряжение — частота, причем второй выход второго переключателя подключен к входу усилителя и второму выводу резистора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Иллюкович A.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, 4
