Реферат Понятие электронного омметра
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
СОДЕРЖАНИЕ.
Введение.............................................................................................. 3
1.Электронные омметры .................................................................... 4
1.1.Схемы электронных омметров...................................................... 4
1.2. Регулировка омметра с последовательной схемой включения... ...5
2.0мметр ЩЗОб
................................................................................. 6
2.1. Применение омметра ЩЗ06........................................................... 7
2.2.Технические характеристики омметра ЩЗОб ............................. 9
З.Широкодиапазонные цифровые омметр
.......................................... 9
ЗЛ.Четырехзажимный метод измерения сопротивления
.................... 12
3.2.0мметр с линейной шкалой
.......................................................... 14
З.З.Принцип работы омметра питающегося от сети переменного
тока
.................................................................................................... 15
Введение.
На основе магнитоэлектрического измерительного механизма выпускают и омметры. Применяются две основные измерительные схемы омметров; последовательная и параллельная.
В последовательной схеме измерительный механизм включается последовательно с измеряемым сопротивлением Rx
и плавно регулируемым сопротивлением Rp
. Перед подключением измеряемого сопротивления входные зажимы омметра закорачиваются и с помощью регулируемого сопротивления достигается ток полного отклонения
I
0
=
U
/(
Rn
+
Rp
).
Этому току соответствует нулевое значение шкалы омметра. Затем к входным клеммам омметра подключается измеряемое сопротивление. Ток при этом уменьшается и становится равным
I
=
U
/(
Rn
+
Rp
+
Rx
)
(1.1)
Поскольку все параметры цепи, кроме Rx
в выражении (1.1) остались прежними, то значение тока будет определяться только величиной Rx
. Шкала прибора получается обратной и нелинейной (нулевому току соответствует бесконечное значение измеряемого сопротивления).
При параллельной схеме шкала получается прямой, но тоже нелинейной. В самом деле, при разомкнутых входных зажимах (Rx
= со) с помощью Rp
устанавливается ток полного отклонения
I
0
=
U
/(
Rp
+
Rn
) .
Ему соответствует бесконечное значение измеряемого сопротивления. При коротком замыкании входных зажимов ток через прибор будет равен нулю (весь ток будет протекать через короткозамкнутую цепь входных зажимов). Этому будет соответствовать нулевая отметка шкалы омметра. А при подключении измеряемого сопротивления Rx
ток через прибор будет равен
I
=
U
rx
+ (
r
.+
rA
1-
RA
(1.2)
Поскольку все параметры цепи кроме Rx по сравнению со случаем разомкнутых входных зажимов остаются неизменными, то ток будет однозначно зависеть от измеряемого сопротивления Rx.
Омметры с параллельной схемой используется для измерения небольших сопротивлений (до единиц кОм). Омметры с последовательной схемой более удобны для измерения больших сопротивлений (от 1 кОм до 1 Мом).
Электронные омметры.
Электронные омметры (подгруппа Е6) широко использую гол для измерения активных сопротивлений в диапазоне 10Е-4 – 10Е12 Ом при измерении сопротивлений резисторов, изоляции, контактов, поверхностных объемных сопротивлений и в других случаях.
1.1. Схемы электронных омметров.
В основе большинства электронных омметров лежат достаточно простые схемы которые приведены па рисунке:
\х-Л'"
'•"•I'ltit
■3 4
Рис.1. Последовательная (а) и параллельная (б) схемы омметров, электрический измерительный механизм, то при соблюдении условия U=Const показания будут определяться значением измеряемого сопротивления Rx. Следовательно, шкала может быть отградуирована в единицах сопротивления.
Для последовательной схемы включения Rx
(рис. 1,а)
a
=
SL
'/
R
+
Rx
;
(1)
а для параллельной схемы включения Rx
(рис.1, б)
а=
SU
*
Rx
/(
RRx
+
R
Д(
R
+
Rx
);
(2)
где S=Bsw/W- чувствительность магнитоэлектрического измерительного механизма.
Так как все значения величин в правой части уравнений (1) и (2), кроме Rx
, постоянны, то угол отклонения определяется значением Их, Такой прибор называется омметром. Из выражений (1) и (2) следует, что шкалы омметров при обеих схемах включения неравномерны. В последовательной схеме включения в отличие oi параллельной, нуль шкалы совмещен с максимальным углом поворота подвижной части. Омметры с последовательной схемой соединения более пригодны для измерения больших сопротивлений, а с параллельной схемой — малых. Обычно омметры выполняю! в виде переносных приборов классов точности 1,5 и 2,5. В качестве источника питания применяют сухую батарею.
С течением времени напряжение батареи падает, г. е. условие U
=const не выполняется. Вместо этого, трудно выполнимого на практике условия. поддерживается постоянным значение произведения BU
= const, a следовательно, и SU
= const Для этого в магнитную систему прибора встраивается магнитный шунт в виде ферромагнитной пластинки переменного сечения, шунтирующей рабочий воздушный за юр. Пластинку можно перемешать с помощью ручки, выведенной на переднюю панель. ! 1рн перемещении шунта меняется магнитная индукция Я
1.2. Регулировка омметра с последовательной схемой включения.
Для регулировки омметра с последовательной схемой включения перед измерением замыкают накоротко его зажимы с надписью «Rx
», и в том случае, если стрелка не устанавливается на отметке «О», перемещают ее до этой отметки е помощью — шунта. Регулировка омметра с параллельной схемой включения производится при отключенном резисторе Rх Вращением рукоятки шунта указатель устанавливают на отметку шкалы соответствующую значению R
.
x
=,
Необходимость установки нуля является крупным недостатком рассмотренных омметров. Этого недостатка нет у омметров с магнитоэлектрическим логометром.
I1 = U/(R1 +R
н
); I2 = U/(R2+R2+R
Д
+Rx),
(3)
тогда
а=
F
((
R
2+
R
Д+
Rx
)/(
Rl
+
R
н), (4)
т. е. угол отклонения определяется значением Rx
и не зависит от напряжения U
.
Омметры с логометром выполняют весьма раню образно в зависимости от требуемого предела измерения, назначения (щитовой или переносный прибор) и т.п.
Точность омметров при линейной шкале характеризуется
погрешностью по отношению к пределу измерения. При нелинейной (гиперболической) шкале погрешности прибора характеризуются, также приведенной погрешностью, %. но по отношению к длине шкалы, выраженной в миллиметрах, т. е.; у ( 1/1шк)100.
В СССР выпускается несколько типов электронных омметров. Омметры
типов Е6-I2, Е6-15 имеют структурные схемы. Пределы измерения 0.001...
0,003... 100 Ом. приведенная погрешность 1,5—2,5%. Омметры типов Е6-1Q
Е6-13 имеют структурную схему, приведенную па рис. 2а. Пределы измерения 100—300—1000 Ом;3—10...1000 кОм; 1—3...107MOm;v^ 1-5; 2.5%.
2. Омметр ЩЗО6
Омметр (рис. 2) имеет два исполнения: ЩЗОб-1 предназначен для измерения сопротивлений; ЩЗОб-2-для измерения сопротивлений, определения процентного отклонения измеряемого сопротивления относительно установленного значения, определения соответствия измеряемого сопротивления одной из стандартных групп допуска с произвольно устанавливаемым технологическим запасом, определения соответствия измеряемого сопротивления заданному номиналу с заданным допуском и произвольно устанавливаемым технологическим запасом.
Рис. 2. Омметр цифровой типа Щ306
Из интегратора импульсы интервалов компенсации и импульсы интервала разряда остатка не компенсации поступают в схему логики управления 4. Подсчет импульсов и выделение разности двух измерений осуществляются двумя декадами младших разрядов 5 и тремя или четырьмя декадами старших разрядов б реверсивного счетчика. Далее информация об измерении через регистры памяти, мультиплексоры и дешифратор поступает на индикатор выполненный с использованием стробирования.
\l U J* 5 | \r | |
3 | 6 | |
Рис.3. Структурная схема омметра типа Щ306-1.
Пользователь и АЦП работают от общего источника опорного напряжения 3, что обеспечивает независимость измерения от опорного напряжения. Структурная схема омметра ЩЗОб-2 представлена на рис. 3. Омметр включает в себя блок преобразования /, блок индикации 10, блок управления 9, блок питания, микроЭВМ 4 и блок интерфейса 11.
2.1. Применение омметра Щ306.
Омметр применяется в научно-исследовательских, поверочных и ремонтных лабораториях, на промышленных предприятиях, изготовляющих резисторы.
Омметры обеспечивают управление диапазонами измерений. Вывод информации о диапазоне измерений, числовом значении измеряемой величины-В параллельном двоично-десятичном коде.
Омметр ЩЗОб-1 состоит из аналогового и цифрового блоков, стабилизатора и индикатора.
Структурная схема ЩЗОб-1 приведена на рис. 3. В преобразователе / происходит преобразование сопротивления измеряемого резистора в пропорциональное ему напряжение, которое подается на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2. Измерение сопротивления осуществляется за полный рабочий цикл, состоящий из двух подготовительных и двух интегрирующих тактов. Измерительный ток зависит от диапазона измерений сопротивления. Получаемые при этом на выходе масштабного преобразователя напряжения поступают на вход АЦП, выполненного по принципу многократного интегрирования с измерением значения разрядного тока.
Рис. 4. Структурная схема омметра типа Щ306-2.
Блок преобразования содержит входной масштабный преобразователь 2, интегратор 8 и логику управления 3. Измеряемый резистор 7 подключается к входному масштабному преобразователю в цепь обратной связи операционного усилителя. Через измеряемый резистор в зависимости от такта измерения пропускается ток, соответствующий диапазону измерения, включая дополнительный ток, вызванный смещением нулей операционных усилителей, или же только дополнительный ток. Получаемые при этом на выходе масштабного преобразователя напряжения поступают на вход интегратора, выполненного по принципу многотактного интегрирования с изменением величины разрядного тока.
Логика управления обеспечивает управление алгоритмом работы масштабного преобразователя и интегратора, а также связь с микроЭВМ.
В блоке управления происходит заполнение интервалов времени тактовыми импульсами, поступающими затем на входы четырех счетчиков старших и младших разрядов. Информация, полученная на выходах счетчиков, считывается в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) микроЭВМ.
Съем информации со счетчиков блока управления о результате измерения и режиме работы омметра, обработка и приведение данных к виду, необходимому для индикации, математическая обработка результата, вывод данных во вспомогательное ОЗУ блока управления, управление работой омметра и другие функции возложены на микропроцессор 5, расположенный в блоке микроЭВМ. В этом же блоке находятся стабилизаторы 6 для питания устройств омметра.
Омметр разработан на микросхемах повышенной интеграции. В качестве элементной базы омметра используются микросхемы серий КР140, КР544, К555, К561, К580, К590и др.
2.2.Технические характеристики.
Диапазон измерений 10~4 ... 109 Ом. Класс точности для пределов измерений; 0,01/0,002 для 100 Ом;
0,005/0,001 для 1,10, 100 кОм; 0,005/0,002 для 1 МОм; 0,01/0,005 для 10 МОм; 0,2/0,4 для 100 МОм; 0,5/0,1 для 1 ГОм.
Число десятичных разрядов: 4,5 в диапазонах с верхним пределом 100 МОм, 1 ГОм; 5,5 в остальных диапазонах в режиме без суммирования, 6,5 в режиме с суммированием. Выбор диапазона измерений:
ручной, автоматический, дистанционный. Время установления показаний: 15 мин в режиме без суммирования, 1 ч в режиме с суммированием. Время непрерывной работы 16 ч.
Питание от сети переменного тока: напряжение 220 В, частота 50 Гц. Потребляемая мощность: 20 В-А (ЩЗОб-1); 50 В-А (ЩЗОб-2). Габаритные размеры:
337x92x248 мм (Щ306-1); 337x92x368 мм (ЩЗОб-2). Масса 4 кг (Щ306-1); б кг (ЩЗОб-2).
Номинальное значение средней наработки на отказ 8000 ч. Установленная безотказная наработка 800 ч. Срок службы 10 лет.
Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха 10 ... 35°С, относительная влажность 80% при 25°С.
3.Широкодиапазонные цифровые омметры.
Цифровой мультиметр, описанный выше, не может измерять сопротивления выше 20 МОм. Однако в радиолюбительской практике потребность в этом время от времени возникает. Нередко и точность измерения малых сопротивлений также недостаточна. Поэтому в лаборатории радиолюбителя желательно иметь прибор с более широким диапазоном измерения сопротивлений. Два варианта таких омметров и описано в этом разделе.
Первым прибором можно измерять сопротивления на пределах 200 Ом, 2, 20, 200 кОм, 2, 20, 200 МОм с погрешностью ±(0,3%+ 1 единица младшего разряда) и вдвое большей на диапазоне 2 ГОм. Омметр питается от аккумуляторной батареи 7Д-0,125 и потребляет ток не более 3 мА.
На первых четырех диапазонах принцип работы прибора следующий. Относительно стабильный ток, заданный одним из резисторов Rl7-R20, протекает через соответствующий образцовый резистор (R9 - R12) и контролируемое сопротивление Rx (рис. 5,а). Отношение падений напряжения на контролируемом и образцовом резисторах измеряется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) на микросхеме КР572ПВ5 и индицируется на жидкокристаллическом индикаторе.
-38
* --TJ?
Рис.5 К пояснению принципа работы омметра
На четырех других диапазонах принцип работы мегомметра иной. На измерительный вход АЦП с делителя R1R2 подается относительно стабильное напряжение - около 60 мВ (рис. 5,6). На образцовый вход АЦП напряжение подается с делителя, образованного контролируемым резистором Rx и одним из образцовых резисторов R21 - R24. При изменении контролируемого сопротивления от максимальной для данного диапазона величины до 0,1 от максимальной падение напряжения на образцовом резисторе изменяется от 30 до 285 мВ. За счет падения напряжения на компенсационных резисторах R 13 - R 16 напряжение, подаваемое на измерительный вход АЦП, уменьшается на величину 0,3...3 мВ, в результате чего отношение напряжений на измерительном и образцовом входах АЦП оказывается строго пропорциональным измеряемому сопротивлению.
Полярность напряжения, прикладываемого к измерительному входу АЦП в схемах рис. 5,а и б, различная, но это роли не играет.
Схема омметра приведена на чертеже 1. Измерительные цепи (см. рис. 5) питаются от разности напряжений батареи питания и внутреннего стабилизатора -3 В микросхемы АЦП. Нагрузочная способность этого стабилизатора для вытекающего тока невысока, и она увеличена за счет подключения к его выходу резистора R3. Нестабильность этого напряжения не играет никакой роли, поскольку АЦП измеряет отношение напряжений, а не их абсолютную величину. Исходная частота работы АЦП выбрана равной 50 кГц.
Управление запятыми и индикация разряда батареи в приборе выполнены аналогично предыдущим конструкциям.
Омметр имеет отдельные входы для подключения низкоомных (до 200 кОм) и высокоомных (более 200 кОм) резисторов. Включение прибора кнопкой SB1 рекомендуется производить при подключенном к омметру
измеряемом резисторе, при другом порядке измерения резко увеличивается время установления показаний.
В приборе в качестве Rl, R2, R9 - R12, R21 - R24 следует использовать точные резисторы с допуском 0,1...0,2%, например С2-29В. Резистор R1 составлен из точного 10 кОм и подключенного параллельно ему резистора типа МЛТ-0,125 сопротивлением 820 кОм ±10%. Резисторы R9 - R 12 полезно уменьшить на 0,1...0,2% относительно "круглых" величин, указанных на схеме, для этого параллельно R9 и R 10 подключить резисторы 75 и 750 кОм соответственно, а резисторы R11 и R12 составить каждый из двух одинаковых с номиналами 4,99 и 49,9 кОм соответственно. Необходимая поправка на диапазонах 2 МОм - 2 ГОм учтена при выборе номинала резистора R1. К точности остальных резисторов высоких требований не предъявляется, они могут быть использованы с допуском 10%.
Конденсаторы С6 и С9 должны быть с высококачественным диэлектриком (лучше пленочные групп К72 или К73). Автором использованы конденсаторы К73-16 и К73-17. Конденсаторы С1 и С4 - К53-18 или любого другого типа, остальные конденсаторы КМ-5 и КМ-6.
Печатная плата прибора разработана на основе платы описанного выше мультиметра (рис. 11), из которой использован рисунок соединений микросхем DD1, DD2, индикатора HGI и подключения резисторов и конденсаторов, необходимых для функционирования микросхемы DD2. Переключатель SA1 типа ПГ2-7-12П-Н установлен на плату на кронштейне, изготовленном из латуни толщиной 1 мм, со стороны, противоположной стороне установки микросхем. Резисторы R1 - R3, RTO - R24 установлены частично на плате, частично на выводах переключателя.
Арматуру переключателя, а также его неиспользуемые контакты следует соединить с общим проводом (цепь -3 В). При монтаже цепей переключателя в качестве SA1.1 лучше использовать максимально удаленную от ручки секцию, в качестве SA1.2 - среднюю, в качестве SA1.3 - ближнюю к ручке.
При использовании рекомендованных типов резисторов настройка прибора заключается в подборе резистора R27 для Остановки частоты генератора, равной 50 кГц, и подборе резисторов R4, R8 для включения запятой Н4 при снижении напряжения питания до 7,5...7,8 В.
m?