RU2503020C1 - Meter of parameters of rc-dipoles - Google Patents
Meter of parameters of rc-dipoles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503020C1 RU2503020C1 RU2012124471/28A RU2012124471A RU2503020C1 RU 2503020 C1 RU2503020 C1 RU 2503020C1 RU 2012124471/28 A RU2012124471/28 A RU 2012124471/28A RU 2012124471 A RU2012124471 A RU 2012124471A RU 2503020 C1 RU2503020 C1 RU 2503020C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- capacitor
- voltage
- switch
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения параметров RC-двухполюсников и может использоваться при физико-химических исследованиях жидкостей, в системах контроля диэлектрических характеристик веществ и материалов с большим удельным сопротивлением, а также при создании измерительных средств контроля качественных показателей моторных масел.The invention relates to measuring technique, is intended to measure the parameters of RC two-terminal devices and can be used in physicochemical studies of liquids, in systems for controlling the dielectric characteristics of substances and materials with high resistivity, as well as in the creation of measuring instruments for controlling quality indicators of motor oils.
Известен измеритель параметров диссипативных CG-двухполюсников [Патент RU №2260190 от 06.02.2004] содержащий первый и второй источники образцового напряжения, компаратор, вычислительно-управляющее устройство, измеряемый CG-двухполюсник, два коммутирующих ключа, модулирующий конденсатор, блок управления зарядом-разрядом, электронный коммутатор, делитель частоты, буфер. Измеритель обладает малой инвариантностью измерения по каналам C и G, и, как следствие, ограниченным диапазоном измерения активного сопротивления.A known parameter meter of dissipative CG two-terminal [Patent RU No. 2260190 dated 02/06/2004] containing the first and second reference voltage sources, a comparator, a computing-control device, a measured CG two-terminal, two switching keys, a modulating capacitor, a charge-discharge control unit, electronic switch, frequency divider, buffer. The meter has low measurement invariance on channels C and G, and, as a result, a limited range of measurement of active resistance.
Известно устройство измерения активного сопротивления диссипативных CG-двухполюсников [Патент RU №2461841 от 04.05.2011], содержащее измеряемый CG-двухполюсник, генератор уставки, компаратор, коммутирующий ключ, вычислительно-управляющее устройство, конденсатор, форсирующий резистор, повторитель напряжения, формирователь единичного скачка напряжения, индикатор. Недостатком прототипа является зависимость выходного измерительного сигнала от параметров диэлектрика конденсатора при изменении температуры окружающей среды и ограниченный верхний предел измерения активного сопротивления как следствие продолжительного времени переходного процесса.A device is known for measuring the active resistance of dissipative CG two-terminal [Patent RU No. 2461841 dated 05/05/2011], containing a measured CG two-terminal, a setpoint generator, a comparator, a switching key, a computing and control device, a capacitor, a boost resistor, a voltage follower, a unit of a single jump voltage indicator. The disadvantage of the prototype is the dependence of the output measuring signal on the parameters of the dielectric of the capacitor when the ambient temperature changes and the limited upper limit of the measurement of active resistance as a result of the long time of the transition process.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, заключающееся в повышении верхнего предела измерения активного сопротивления и расширении интервала рабочих температур.The objective of the invention is the expansion of functionality, which consists in increasing the upper limit of the measurement of active resistance and expanding the range of operating temperatures.
Техническим результатом является независимость значений измеренных величин от температуры окружающей среды путем введения в структуру устройства схемы термокомпенсации емкости конденсатора, а также повышение информативности путем введения дополнительной схемы измерения активного сопротивления RC-двухполюсника.The technical result is the independence of the values of the measured values from the ambient temperature by introducing a capacitor capacitance temperature compensation circuit into the device structure, as well as increasing the information content by introducing an additional circuit for measuring the active resistance of an RC bipolar.
Поставленная задача решается тем, что в устройство измерения активного сопротивления диссипативных CG-двухполюсников, содержащее повторитель напряжения, компаратор, инвертирующий вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, генератор уставки, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора, формирователь единичного скачка напряжения, индикатор, вычислительно-управляющее устройство, вход которого соединен с выходом компаратора, первый выход - с входом формирователя единичного скачка напряжения, второй - с входом индикатора, конденсатор, введены коммутатор, первый вывод которого соединен с нулевым потенциалом, второй - через конденсатор с выходом формирователя единичного скачка напряжения, пятый - с измеряемым RC-двухполюсником, вход - с третьим выходом вычислительно-управляющего устройства, образцовый резистор, соединенный с четвертым выводом коммутатора, генератор накачки, вход которого соединен с четвертым выходом вычислительно-управляющего устройства, быстродействующий автоматический ключ, вход которого соединен с выходом генератора накачки, выход - с третьим выводом коммутатора и входом повторителя напряжения.The problem is solved in that in a device for measuring the active resistance of dissipative CG two-terminal devices containing a voltage follower, a comparator, the inverting input of which is connected to the output of the voltage follower, a setpoint generator, the output of which is connected to the non-inverting input of the comparator, a unit of a single voltage jump, an indicator, computationally -controlling device, the input of which is connected to the output of the comparator, the first output - with the input of the unit voltage surge shaper, the second - with the input indicator house, capacitor, a commutator is introduced, the first output of which is connected to zero potential, the second through a capacitor with an output of a unit voltage surge driver, the fifth with a measured RC two-terminal device, the input with a third output of a computer-control device, a model resistor connected to the fourth output of the switch, a pump generator, the input of which is connected to the fourth output of the computing and control device, a high-speed automatic switch, the input of which is connected to the output of the generator on pitching, output - with the third output of the switch and the input of the voltage follower.
На фиг. приведена структурная схема устройства.In FIG. The block diagram of the device.
Устройство содержит быстродействующий автоматический ключ (БАК) 1, конденсатор 2, коммутатор 3, образцовый резистор 4, повторитель напряжения 5, измеряемый RC-двухполюсник 6, генератор уставки 7, компаратор 8, формирователь единичного скачка напряжения 9, индикатор 10, вычислительно-управляющее устройство (ВУУ) 11, генератор накачки 12.The device contains a high-speed automatic key (LHC) 1, capacitor 2, switch 3, reference resistor 4, voltage follower 5, measured RC two-terminal 6, setpoint generator 7, comparator 8, unit of voltage jump 9, indicator 10, computer control device (WUU) 11, pump generator 12.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
По команде ВУУ 11 коммутатор 3 соединяет конденсатор 2 с образцовым резистором 4 путем замыкания ключей S2 и S3, преобразуя их тем самым в дифференцирующую цепь. БАК 1 и ключ S4 при этом остаются разомкнутыми. Формирователь единичного скачка напряжения 9 по команде ВУУ 11 формирует на входе дифференцирующей цепи, образованной элементами 2-4, высокий уровень напряжения. Одновременно с этим начинается процесс отсчета временного интервала, который реализуется следующим образом. Запускается встроенный в ВУУ 11 таймер-счетчик. Компаратор 8 с выхода повторителя напряжения 5 сравнивает напряжение на выводе 3 коммутатора 3 с напряжением генератора уставки 7, равным 36,8% от напряжения, поданного на конденсатор 2. Как только сравниваемое напряжение оказывается равным напряжению генератора уставки 7, на выходе компаратора 8 формируется высокий уровень напряжения, ВУУ 11 прекращает тактирование таймера-счетчика и вычисляет время по формуле t=N/f, где N - количество пришедших на вход таймера-счетчика импульсов, f - тактовая частота ВУУ 11. Измеренное время t при этом будет равно постоянной времени дифференцирующей цепи 2-4:At the command of VUU 11, the switch 3 connects the capacitor 2 to the model resistor 4 by closing the keys S2 and S3, thereby converting them into a differentiating circuit. TANK 1 and key S4 remain open. The shaper of a single voltage jump 9 at the command of the VUU 11 generates a high voltage level at the input of the differentiating circuit formed by elements 2-4. At the same time, the process of counting the time interval begins, which is implemented as follows. The timer counter integrated in the VUU 11 starts. The comparator 8 from the output of the voltage follower 5 compares the voltage at the terminal 3 of the switch 3 with the voltage of the setpoint generator 7, equal to 36.8% of the voltage supplied to the capacitor 2. As soon as the compared voltage is equal to the voltage of the setpoint generator 7, a high voltage level, VUU 11 stops timing of the timer-counter and calculates the time using the formula t = N / f, where N is the number of pulses received at the input of the timer-counter, f is the clock frequency of the VUU 11. The measured time t will be equal to time constant of the differentiating circuit 2-4:
где С - емкость конденсатора 2; Rs - сопротивление образцового резистора 4.where C is the capacitance of the capacitor 2; R s is the resistance of the reference resistor 4.
Коммутатором 3 по команде ВУУ 11 размыкается ключ S2 и вывод конденсатора 2 соединяется с первым выводом коммутатора 3, замкнутым на общий провод. Производится снятие остаточного напряжения с конденсатора 2 путем подачи низкого уровня напряжения на его вход с выхода формирователя единичного скачка напряжения 9 по команде ВУУ 11. При этом оба вывода конденсатора 2 оказываются соединенными с общим проводом, в результате чего происходит его разряд.The switch 3 at the command of the WUU 11 opens the key S2 and the output of the capacitor 2 is connected to the first output of the switch 3, closed to a common wire. The residual voltage is removed from the capacitor 2 by applying a low voltage level to its input from the output of the unit voltage surge shaper 9 by the command of the VUU 11. At the same time, both terminals of the capacitor 2 are connected to a common wire, as a result of which it is discharged.
По команде ВУУ 11 коммутатором 3 замыкаются ключи S2 и 54, формирователем единичного скачка напряжения 9 на входе цепи, образованной конденсатором 2 и параллельно соединенными образцовым резистором 4 и измеряемым RC-двухполюсником 6, формируется высокий уровень напряжения. Сразу после этого ВУУ 11 начинает процесс отсчета времени.At the command of WUU 11, switches S2 and 54 are closed by switch 3, a high voltage level is formed by a single voltage step shaper 9 at the input of the circuit formed by a capacitor 2 and connected in parallel by a model resistor 4 and measured by an RC two-terminal 6. Immediately after this WUU 11 begins the process of counting time.
Напряжение на выходе цепи образованной элементами 2-4-6 описывается формулой:The voltage at the output of the circuit formed by elements 2-4-6 is described by the formula:
где Uвх - значение входного напряжения; C - емкость конденсатора 2; t - время;
то есть участок цепи, образованный конденсатором 2 и параллельно соединенными измеряемым RC-двухполюсником 6 и образцовым резистором 4, преобразуется в дифференцирующую цепь с постоянной времени τ=RC, измерив которую, и зная значение C, можно вычислить измеряемое сопротивление Rx по формуле:that is, the section of the circuit formed by the capacitor 2 and connected in parallel by the measured RC two-terminal 6 and the model resistor 4 is converted into a differentiating circuit with a time constant τ = RC, by measuring which, and knowing the value of C, it is possible to calculate the measured resistance R x by the formula:
В качестве образцового резистора 4 в схеме (фиг.) должен использоваться прецизионный с малым температурным коэффициентом сопротивления. С учетом (1) формула (4) приобретает вид:As an exemplary resistor 4 in the circuit (Fig.) Should be used precision with a low temperature coefficient of resistance. In view of (1), formula (4) takes the form:
По завершении процесса отсчета времени t=τ ВУУ 11 вычисляет значение Rx по формуле (5) и сравнивает его со значением Rs. Если выполняется неравенство Rx≥Rs, то коммутатор по команде ВУУ 11 размыкает ключ 52, генератор накачки 12 по команде ВУУ 11 формирует на входе БАК 1 высокий уровень напряжения, в результате чего БАК 1 замыкается и происходит заряд емкости Сх, зашунтированной образцовым резистором 4 и сопротивлением Rx. По истечении времени заряда (3…5) мс генератор накачки 12 по команде ВУУ 11 формирует на входе БАК 1 низкий уровень напряжения, в результате чего БАК 1 размыкается и происходит разряд емкости Сх через образцовый резистор 4 и сопротивление Rx. Одновременно с началом разряда ВУУ 11 начинает процесс отсчета времени, продолжительность которого составит:Upon completion of the countdown process t = τ WUU 11 calculates the value of R x by the formula (5) and compares it with the value of R s . If the inequality R x ≥R s is fulfilled, then the switch, by the command of the VUU 11, opens the key 52, the pump generator 12, by the command of the VUU 11 generates a high voltage level at the input of the BAC 1, as a result of which the BAC 1 closes and the capacitance C x shunted by the standard resistor 4 and resistance R x . After the charge time (3 ... 5) ms, the pump generator 12 at the command of the WUU 11 generates a low voltage level at the input of the BAC 1, as a result of which the BAC 1 opens and the capacitance C x is discharged through the reference resistor 4 and the resistance R x . Simultaneously with the beginning of the discharge WUU 11 begins the process of counting time, the duration of which will be:
По команде ВУУ 11 коммутатор 3 размыкает ключ S1, генератор накачки 12 формирует на входе БАК 1 высокий уровень напряжения, в результате чего БАК 1 замыкается и происходит заряд емкости Сх измеряемого RC-двухполюсника 6. По истечении времени заряда (3…5) мс генератор накачки 12 по команде ВУУ 11 формирует на входе БАК 1 низкий уровень напряжения, в результате чего БАК 1 размыкается и происходит разряд емкости Сх через сопротивление Rx. Одновременно с началом разряда ВУУ 11 начинает процесс отсчета времени, продолжительность которого равна постоянной времени разряда RC-двухполюсника 6:At the command of the VUU 11, the switch 3 opens the key S1, the pump generator 12 generates a high voltage level at the input of the TANK 1, as a result of which the TANK 1 closes and the capacitance C x of the measured R C double-pole 6 charges. After the charge time (3 ... 5) ms, the pump generator 12 at the command of the VUU 11 generates a low voltage level at the input of the BAC 1, as a result of which the BAC 1 opens and the capacitance C x is discharged through the resistance R x . Simultaneously with the beginning of the discharge WUU 11 begins the process of counting time, the duration of which is equal to the discharge time constant of the RC two-terminal 6:
Из (1), (5)…(7) находим, чтоFrom (1), (5) ... (7) we find that
ВУУ 11 производится вычисление значений сопротивления и емкости измеряемого RC-двухполюсника 6 по формулам (8), (9) и вывод их на индикатор 10.VUU 11 calculates the values of resistance and capacitance of the measured RC two-terminal 6 according to formulas (8), (9) and their output to the indicator 10.
Если же Rx≤Rs, то ВУУ 11 выводит измеренное значение Rx на индикатор 10.If R x ≤R s , then WUU 11 displays the measured value of R x to indicator 10.
В качестве БАК 1 можно использовать полупроводниковый диод с малым обратным током.As LHC 1, you can use a semiconductor diode with a small reverse current.
Блоки 8, 9, 11, 12 (фиг.) реализованы программно в микроконтроллере.Blocks 8, 9, 11, 12 (Fig.) Are implemented programmatically in the microcontroller.
Таким образом, в отличие от существующих приборов, в разработанном измерителе верхнее значение измеряемого сопротивления RC-двухполюсника повышено до 50 МОм. Кроме того, он позволяет измерять в широком рабочем температурном интервале и емкость двухполюсника при шунтирующих измеряемых сопротивлениях (1…50) МОм, а при использовании емкостного первичного измерительного преобразователя - удельное сопротивление диссипативных сред и диэлектрические характеристики объектов с большим удельным сопротивлением. При этом уровень технической реализации достаточно прост и не требует значительных затрат.Thus, unlike existing devices, in the developed meter, the upper value of the measured resistance of the RC double-pole is increased to 50 MΩ. In addition, it allows measuring the bipolar capacitance in a wide operating temperature range with shunt measured resistances (1 ... 50) MΩ, and when using a capacitive primary measuring transducer, the resistivity of dissipative media and the dielectric characteristics of objects with high resistivity. Moreover, the level of technical implementation is quite simple and does not require significant costs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124471/28A RU2503020C9 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Meter of parameters of rc-dipoles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012124471/28A RU2503020C9 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Meter of parameters of rc-dipoles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2503020C1 true RU2503020C1 (en) | 2013-12-27 |
RU2503020C9 RU2503020C9 (en) | 2015-01-20 |
Family
ID=49817801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012124471/28A RU2503020C9 (en) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | Meter of parameters of rc-dipoles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503020C9 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU661409A1 (en) * | 1977-02-01 | 1979-05-05 | Podkin Yurij G | Automatic meter of rc-two-pole network conductance components |
GB2259992A (en) * | 1991-09-26 | 1993-03-31 | Hewlett Packard Co | Checking connections |
RU2260190C1 (en) * | 2004-02-06 | 2005-09-10 | Ижевский государственный технический университет | Relaxation measuring device for parameters of cg-dipole |
RU2314544C1 (en) * | 2006-04-14 | 2008-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Meter of parameters of dissipative cg- two terminal devices |
-
2012
- 2012-06-13 RU RU2012124471/28A patent/RU2503020C9/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU661409A1 (en) * | 1977-02-01 | 1979-05-05 | Podkin Yurij G | Automatic meter of rc-two-pole network conductance components |
GB2259992A (en) * | 1991-09-26 | 1993-03-31 | Hewlett Packard Co | Checking connections |
RU2260190C1 (en) * | 2004-02-06 | 2005-09-10 | Ижевский государственный технический университет | Relaxation measuring device for parameters of cg-dipole |
RU2314544C1 (en) * | 2006-04-14 | 2008-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Meter of parameters of dissipative cg- two terminal devices |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2503020C9 (en) | 2015-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106501618B (en) | Capacitor's capacity measuring circuit | |
US20140300374A1 (en) | Method and apparatus for measurement of a dc voltage | |
RU2391677C1 (en) | Microcontroller metering transducer of capacitance and resistance into binary code | |
CN102435852B (en) | Method and device for measuring insulation resistance of metalized film capacitor under high field strength | |
Czaja | Time-domain measurement methods for R, L and C sensors based on a versatile direct sensor-to-microcontroller interface circuit | |
CN202066915U (en) | Inductance measuring loop | |
CN103675463A (en) | Liquid dielectric constant measuring system self-adapting to scale and precision | |
CN104067097A (en) | High resolution temperature measurement | |
CN201057533Y (en) | Multimeter with accurate capacitance measuring function | |
RU2395816C1 (en) | Microcontroller device to analyse dielectric properties of biological objects and insulation materials | |
CN202404157U (en) | Circuit for detecting variable resistance value based on I/O port | |
RU2503020C1 (en) | Meter of parameters of rc-dipoles | |
CN112180176B (en) | Constant current source-based capacitance measuring circuit and method | |
RU2502076C1 (en) | Microcontroller metering converter of resistance into binary code with voltage-controlled generator | |
CN214067270U (en) | Capacitance value measuring circuit based on constant current source | |
Hallstrom et al. | Calculable impulse voltage calibrator for calibration of impulse digitizers | |
CN201097444Y (en) | A DC high-voltage generator for automatic voltage increase to set current | |
CN108037358B (en) | Single-chip microcomputer frequency testing system and method | |
RU2461841C1 (en) | Device for measurement of active resistance of dissipative cg-bipoles | |
RU62711U1 (en) | BRIDGE DEVICE FOR MEASURING TWO-POLE PARAMETERS | |
CN210401507U (en) | A device for measuring polarization transients of dielectric materials in time domain | |
CN201173953Y (en) | Portable double-display automatic range digital megameter | |
EP1070965B1 (en) | Method for measuring an electric voltage and arrangement for implementing the method | |
RU2260190C1 (en) | Relaxation measuring device for parameters of cg-dipole | |
SU1016696A1 (en) | Device for measuring temperature having frequency output |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170614 |