ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

Цифровой измеритель
Цифровой измеритель отиосится к измерительной технике, в частности к цифровому измерению сопротивления, емкости, температуры, давления.
Известен цифровой измеритель сопротивлений и емкостей, принцип действии которого основан на измерении временного иитервала, равного постоянной времени цепи разряда конденсатора через резистор, электронно-счетным методом (Справочная книга радиолюбителя-коиструктора/ А. А. Бокуняев, Н. М. Борисов, Р. Г. Варламов и др.; Под ред. Н. И. Чистякова. - М.: Радио и связь, 1990. - 624 с.: ил.). Недостатками такого ирибора являются: большое количество компонентов, зависимость точности измерения от стабильности источника образцового напряжепия.
Известен так же цифровой измеритель температуры (MSP430 Based Digital Thermometer. Application Report. Copyright (C) 1999, Texas Instruments Incorporated), включающий микропроцессор, опорное сопротивлепие, измеряемое сопротивление (датчик температуры - термистор) и конденсатор.
Недостатками такого измерителя являются:
1.Конструкция прибора привязана к конкретному типу МП, что не позволяет увеличить количество одновременно измеряемых резисторов и улучшить технические характеристики прибора путем применения МП других фирм производителей.
2.Использование внутренних иитегральиых ключей повышает погрешность при измерении малых сопротивлений из-за значительного сопротивления ключей в открытом состоянии, так как имеются сложности в интегральном изготовлении ключей с малым сопротивлением перехода.
GOID 11/00
Данный измеритель наиболее близок к нредполагаемому изобретению, ноэтому принимаем его за прототин.
Целью изобретения является повышение универсальности прибора, точности измерения, уменьшение погрешности при измерении малых сопротивлений.
Поставленная цель достигается тем, что в цифровом измерителе цепи разряда конденсатора на опорное и измеряемое сопротивления снабжены внешними ключевыми элементами, цепь заряда конденсатора снабжена ограничительным резистором, кроме того цифровой измеритель снабжен резистивным делителем напряжения.
На фиг. 1 представлена структуриая схема цифрового измерителя, а на фиг. 2 временные диаграммы работы цифрового измерителя.
Измеритель содержит микропроцессор (МП) DD1, к контакту 1 которого через ограничительный резистор R1 подключается конденсатор С, образуя цепь заряда конденсатора. Параллельно к конденсатору С подключена цепь разряда конденсатора, состоящая из образцового резистора RO, ключевого элемента К1 и цепь разряда, состоящая из измеряемого резистора RX, ключевого элемента К2. Ключевые элементы К1 и К2 подключены так же к МП цепями управления 3, 4. Измеритель содержит так же прецизионный резистивный делитель напряжения R2, R3, который формирует напряжение сравнения Ui подводимое к контакту 2 МП. Прецизионный резистивный делитель и МП питаются от одного источника напряжения UnЦифровой измеритель работает следующим образом. Перед началом измерения ключевые элементы К1, К2 находятся в выключенном состоянии. Управляющая программа МП (в дальнейшем МП) производит заряд конденсатора С через резистор R1. Когда напряжение достигает уровня UQ МП переводит ключевой элемент К2 в включенное состояние, начинается разряд конденсатора С через
образцовый резистор RQ. Одновременно с началом разряда МП начинает отсчет интервала времени At (фиг. 2). В момент времени t2 напряжение Ui на конденсаторе С станет равным напряжению U2 и МП закаичивает отсчет времени. Этот процесс повторяется с измеряемым резистором RX. После того как получены два интервала времени Ato для образцового резистора RO и Atx для измеряемого резистора R, значение измеряемого резистора RX МП вычисляет по следующей формуле: RX  RO   ,
Atx
где RX - измеряемое сопротивление; RO - образцовое сопротивление;
Atx - интервал времени для измеряемого резистора RX; Ato - интервал времени для образцового резистора RO.
Описанный выше цифровой измеритель может быть модифицирован в измеритель различных физических параметров. При замене измеряемого резистора RX на термометр сонротивления или термистор - нрибор снособен измерять темнературу, а при замене на тензорезистивный преобразователь - давление и силу. При удаления из нрнбора цепи состоящей из измеряемого резистора RX и ключевого элемента К1 - нрибор способен измерять емкость С, а при замене емкости С на емкостной датчик влажности - способен измерять влажность.
По сравнению с прототипом данный цнфровой измеритель позволяет улучшить технические характеристики и измерительные свойства путем выбора
ключевых элементов К1, К2 и МП DD1 с более лучшими техническими параметрами.
Благодаря своим свойствам высокой точности, простоте реализации, универсальности, предлагаемый цифровой измеритель целесообразно применять в промышленных (в том числе, многоканальных) измерителях и регуляторах температуры, давления, силы, влажности.
Опытный образец предлагаемого цифрового измерителя был изготовлен в виде измерителя соиротивления.
В процессе испытания прибор позволял измерять минимальные сопротивления до 40 Ом с точностью 0,1 %.
Автор: Лаптев В. В. ,ДбЦл|г
Q.H.5