Напряжение
рабочей частоты от генератора подается на измеряемый объект,
подключаемый к преобразователю Y -- UT, UH. Преобразователь
формирует два напряжения, одно из которых (UT) пропорционально току,
протекающему через измеряемый объект, другое (UH) - напряжению на нем.
Отношение этих напряжений равно комплексному сопротивлению (Z) объекта.
Измерение отношения напряжений проводится аппаратно-программным
логометром.
Аппаратная часть логометра состоит из
коммутатора, масштабного усилителя, фильтра низкой частоты,
аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В программной части дискретная
рабочая частота дополнительно пропускается через цифровой фильтр
(полосовой КИХ - фильтр) и итогом работы программной части
логометра является расчет отношений напряжений. Получаем комплексное
сопротивление Z=R+i*X, где R- активное сопротивление, а X реактивное
сопротивление. Последовательное сопротивление Rs=R. Если X<0 то
имеем последовательную
емкость.
Cs= 1/(2*3.14*f*X). При X>0 имеем последовательную индуктивность
Ls=X/(2*3.14*f ), где f - частота измерения. Добротность
вычисляется Q=X/R, а тангенс угла потерь D=1/Q.
В зависимости от выбранного режима
цифро-аналоговым преобразователем DA5 формируется синус с частотой 100
Гц, 1кГц, 10 кГц, 50 кГц. Сигнал фильтруются фильтром низкой частоты DA4
и подается на усилитель тока DA3. Микроконтроллер сигналами управления
R_A, R_B, подаваемыми на коммутатор DA1, подключает один из с
резисторов R4, R5, R6, R7 последовательно измеряемому элементу(Z),
выбирая ток в зависимости от номинала последнего.
Падение напряжения на Z через резисторы R8,
R31, DA8, R42 подается на вход инструментального усилителя DA10. Ток
через Z снимается в виде напряжения с образцовых резисторов
R23+R32,R28,R29,R30 . Один из резисторов в зависимости от величины тока
подключен через коммутатор DA7 в обратную связь усилителя
DA6. Напряжение через элементы R31, DA7, DA8, R42
подается также на вход усилителя DA10. С него сигнал поступает на
масштабный усилитель DA11. В зависимости от уровня сигнала
сигналами управления PGA0, PGA1 выставляется необходимый коэффициент
усиления 1, 10, 100. На микросхеме DA9 собран активный фильтр низкой
частоты(ФНЧ). Сигнал после масштабного усилителя и ФНЧ подается на АЦП
DA12. Оцифрованные сигналы тока и напряжения через преобразователь
интерфейса UART-USB (DD1) поступают на компьютер, где происходит
дальнейшая фильтрация (цифровой КИХ фильтр) и обработка. Информация
выводится на монитор компьютера.
Питание прибора производится от разъема miniUSB
+5В. Напряжение +-7.2 В формируется импульсным преобразователем
напряжения DA2. Предохранитель F2 защищает компьютер от коротких
замыканий в приборе. Элементы F1, R8, VD2, R25, VD5 защищают элементы
прибора при подключении не разряженных конденсаторов. Через микросхемы
DA2 , DD2 происходит гальваническая развязка сигналов и
питания для уменьшения помех поступающих на входные разъемы устройства.
