ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ КОМПОНЕНТОВ

May 12, 2010 by admin Комментировать »
Наиболее распространенный способ определения сопротивлений резисторов основан на измерении падения напряжения, созданного на резисторе Rx протекающим через него эталонным током. В зависимости от предела измере­ния Rx эталонный ток обычно выбирается от 0,1 до 1000 мкА с тем, чтобы падение напряжения на измеряемом резисторе не превышало 0,1 — 0,2 В. Нап­ряжение, образующееся на Rx, усиливается масштабным усилителем, после чего измеряется цифровым вольтметром.

clip_image002

Pиc. 9. Структурная схема цифрового измерителя Rx, Сх

Другие способы определения емкости конденсаторов или сопротивления ре­зисторов основаны на измерении интервала времени, численно равного постоян­ной времени цепи разрядки конденсатора через резистор. При измерении соп­ротивления резистора Rx задаются эталонной емкостью С8т и, наоборот, при измерении емкости конденсатора — эталонным сопротивлением. В схеме, при-. веденной на рис. 9, при измерении емкости конденсатора Сх его предваритель­но заряжают через резистор R3 до напряжения источника стабилизированного напряжения (при этом переключатель S1.1 находится в положении 1). Им­пульс, вырабатываемый устройством управления в начальный такт измерения, устанавливает счетчик цифрового измерителя интервалов времени в исходное состояние. Импульс управления поступает также на вход 1 счетчика и перево­дит переключатель S1.1 в положение 2.

Конденсатор Сх начинает разряжаться через резистор RЭT. Напряжение разрядки поступает на вход 1 компаратора. Оно уменьшается по закону

ис = Е еt , где т = Сх Rэт.

Ко входу 2 компаратора подводится эталонное напряжение Uar, снимав-мое с делителя R1, R2. Сопротивления резисторов выбираются из условия R2/(R1+R2) = 1/e. При этом ии = Е/е. В тот момент, когда убывающее напря­жение на конденсаторе. Сх(ис) сравняется с uR, т. е.

Е/е = Е et, т = Дt

(следовательно, uc = Eei=Ele), на выходе компаратора формируется импульс, поступающий на цифровой измеритель интервала времени. Он измеряет интер­вал t=CxRaT. Сосчитанное его счетчиком число импульсов (их частота следо­вания Fсч) равно m = Fcчт.

При фиксированных значениях Rar и Fсч

Cx=m/(RэтFCЧ)=km.

Обычно коэффициент k выбирают кратным 10n. Изменением числа я можно менять пределы измерения.

Аналогично измеряют сопротивление резистора Rx, используя для этого эталонные конденсаторы Сат.

clip_image004

Рис. 10. Структурная схема цифрового измерителя Сх, Ьх

В цифровом измерителе емкостей конденсаторов и индуктивностей кату­шек, структурная схема которого приведена на рис. 10, использован другой принцип преобразования измеряемого параметра в интервал времени. В пер­воначальный (после включения измерителя) момент времени триггер Шмитта вырабатывает отрицательный перепад напряжения. С выхода инвертирующего усилителя положительный перепад напряжения нормированной амплитуды заряжает конденсатор Сх через эталонный резистор Ran:. Напряжение на конден­саторе Сх растет до тех пор, пока оно не достигнет напряжения прямого пе­реключения триггера, после чего триггер переключится. На выходе инверти­рующего усилителя появится отрицательный перепад напряжения, конденсатор начнет разряжаться, ис уменьшится. При достижении ыс = Uвозв триггер возв­ратится в исходное состояние. Далее цикл повторяется.

Период следования Т выходных импульсов усилителя при фиксированных порогах срабатывания триггера и амплитуде выходных импульсов усилителя будет пропорционален постоянной времени RC цепи. При фиксированных зна­чениях RЭТ период Т пропорционален измеряемому значению С«. Период Т измеряется цифровым измерителем интервалов времени.

На этом же принципе основаны измерения индуктивностей катушек. При этом период Г будет пропорционален измеряемому значению Lx. При измере­нии индуктивности положительный перепад напряжения, формируемый на вы­ходе инвертирующего усилителя, через контакты переключателя S1.2 подается на цепь Rэт1, Lx. Вследствие появления ЭДС самоиндукции в катушке Lx напряжение на ней будет увеличиваться по экспоненциальному закону, стре­мясь к значению где Uвых — нормированное напряжение на выходе инвертирующего усилителя; RL — сояротивление катушки индуктивности на постоянном токе.

Это напряжение усиливается усилителем и через контакты S1.1 подается на вход триггера Шмятта. Напряжение на Lx повышается до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя не достигнет напряжения прямого переключе­ния триггера Шмитта, после чего триггер переключится. На выходе инвертирую­щего усилителя появится отрицательный перепад напряжения. Но напряжение на катушке Lx спадает не мгновенно, а также по экспоненциальному закону. По истечении некоторого времени, определяемого постоянной времени Rэт1Lx, уменьшающееся напряжение на выходе усилителя достигнет UВовв и триггер Шмитта вернется в исходное состояние (напряжение низкого уровня на его выходе). Далее цикл повторяется.

На выходе инвертирующего усилителя будет формироваться последова­тельность импульсов с периодом следования, пропорциональным измеряемому значению Lx. Период следования измеряется цифровым измерителем интерва­лов времени.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты