Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий генератор пилообразного напряжения , подключенный к одному зажиму для подключения исследуемого двухполюсника, другой зажим соединен с входом операционного усилите- . ля с опорным резистором в цепи отрицательной обратной связи/выход которого соеДинен с входом первого измерителя напряжения, управляющий вход которого соединен с управляющим входом генератора пилообразного напряжения , блок сравнения, оДин из входбв . которого соединен с выходом источника опорного напряжения, дифферен- : циатор и второй измеритель напряжения , отлич ающий с я тем, : что, с целью, повышения точности преобразования в него введены масштабирующий преобразователь, блок вычитания, два фазочувствительных вы прямителя и третий измеритель напряжения , причем управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходом источника опорного напряжения, выход генератора пилообразного напряжения через масштабируюйщй преобразователь соединен с другим входом блока с равнения и С; первым входом блока вычитания, второй вход последнего соединен с выходом операционного усилителя, а третий вход с вьжодом первогС измерителя напряжения, выход блока вычитания через дифференциатор соедйнен с входом второго измерителя напряжения и через третий измеритель напряжения с входом одного из фазочувстБительных выпрямителей, выW ход которого соединен с входом другого фазочувствительного выпрямителя и выходом преобразователя, выход второго измерителя напряжения сое§ динен с управляющим входом масштабирующего преобразователя, управляющие входы.фазочувствительных выпрямителей соединены с выходом блока сравнения, соединенного с 00 выходом преобразователя, выход 00 первого фазочувствительного измерителя напряжения и выход другого со фазочувствмтельного выпрямителя 00 4 соединены с выходом преобразова|геля .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ш601 Р. 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3421241/18-21 (22) 13.04.82 (46) 07.08.83.Бюл. Р 29 (72) A È.Ìàðòÿøèí, A B.Ñâåòëîâ и Б.В.Цыпин (71) Пензенский политехнический институт (53) 621.317..33(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 692082, кл. 4 01 Р 27/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР .-Р 490266 .кл. G 01 к 27/02, 1975 (прототип). (54)(57)- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОХПОСНИКОВ, содержащий генератор пилообразного напряжения, подключенный к одному зажиму для подключения исследуемого двухполюсника, другой зажим соединен с входом операционного усилителя с опорным резистором в цепи отрицательной обратной связи выход которого соединен с входом первого измерителя напряжения, управляющий вход которого соединен с управляющим вхо- . дом генератора пилообразного напряжения, блок сравнения, один иэ входов которого соединен с выходом источника опорного напряжения, дифференциатор и второй измеритель напряжения, о т Л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в него введены масштабирующий преобразователь, блок

„„SU„„1033984. А вычитания, два фазочувствительных выпрямителя и третий измеритель напряжения, причем управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходом источника опорного. напряжения, выход генератора пилообразного напряжения через масштабирующий преобразователь соединен с другим входом блока сравнения и с первым входом блока вычитания, второй вход последнего соединен с выходом операционного усилителя, а третий вход с выходом первогб измерителя напряженйя, выход блока вычитания через дифференциатор соединен с входом второго измерителя напряжения и через третий измери- i тель напряжения с входом одного иэ фазочувствительных выпрямителей, вы- Щ ход которого соединен с входом друго- го фазочувствительного выпрямителя С и выходом преобразователя, выход второго измерителя напряжения сое- д динен с управляющим входом масштабирующего преобразователя, управляющие входы.фаэочувствительных . выпрямителей соединены с выходом блока сравнения, соединенного с выходом преобразователя, выход первого фазочувствительного измерителя напряжения и выход другого фазочувствмтельного выпрямителя соединены с выходом преобразова геля.

1033984

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для преобразования в унифицированные электрические сигналы параметров трехэлементных двухполюсных цепей, представляющих собой параллельное соединение конденсатора и последовательной RL, -цепи.

Такой схемой замещения обладает, например, реальная катушка индуктивности.

Известен преобразователь параметров. реэистивных датчиков в частоту, содержащий усилитель постоянного тока, на вход которого включен реэистивный датчик, блок сравнения, 15 первый интегратор, переключатель,. один вход которого подключен к земляной шине„ блок задержки и второй . интегратор, причем выход блока.сравнения подключен через интегратор к одному иэ своих входом, а через блок задержки — к управляющему входу переключателяГ1 ).

Однако данное устройство характеризуется недостаточными функциональными возможностями.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь параметров трвхэлементных двухполюсников в код, содержащий генератор пилообразного напряжения; исследуемый двухполюсник, пред. ставляющий собой параллельное соединение конденсатора и последовательной цепи, операционный усилитель, З5 опорный резистор сопротивлением R< преобразователь мгновенного значения напряжения в код, дифференциаторы, два блока сравнения, источник постоянных опорных напряжений, триг- 40 гер, преобразователь временного интервала в код, устройство задержки, два ключа, блок перемножения кодов и функциональный преобразователь напряжения в код Г2 j. 45

Недостатком известного преобразователя является сложность реализации., что обусловлено наличием таких трудно реализуемых и требующих больших аппаратурных затрат узлов, как функциональный преобразователь постоянного напряжения в код, осуществляющий вычисление обратной величины, и блок перемножения кодов.

Недостатком преобразователя является также относительно невысокая тОчность, что обусловлено последовательным выполнением двух "операций дифференцирования выходного. напряже-. ния операционного усилителя для преобразования параметров R u L - 60 двухполюсника. Как известно, точность дифференцирования активными дифференциаторами на операционных условиях существенно выше точности дифференцирования пассивной RC-цепью. Однако<5 активным дифференцирующим устройствам принципиально присуща погрешность преобразования, обусловленная- требованием бесконечного возрастания коэффициента усиления с ростом часто; ты. Для устранения самовозбуждения применяют различные корректирующие и сглаживающие цепи, что приводит к искажению передаточной функции дифференциатора, а следовательно, к появлению дополнительной погрешности преобразования.

Последовательное включение двух дифференциаторов приводит к накоплению погрешностей.

Цель изобретения — повышение точности преобразования параметров двухполюсника;

Поставленная цель достигается тем, чтб в преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников, содержащий генератор пилообразного напряжения, подключенный к одному зажиму для подключения исследуемого двухполюсника, другой зажим соединен с входом операционного усилителя с опорным резистором в цепи отрицательной обратной связи, выход которого соединен с входом первого измерителя напряжения, управляющий вход которого соединен с управляющим входом генератора пилообразного напря>кения, блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом источника опорного напряжения, дифференциатор и второй измеритель напряжения, введены масштабирующий преобразователь, блок вычитания,. два фаэочувствительных выпрямителя и третий .измеритель напряжения, причем управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходам исТочника опорного напряжения,,выход генератора пилообразного напряжения через масштабирующий преобразователь соединен с другим входом блока сравнения и с первым входом блока вычитания, второй вход последнего соединен с выходом операционного усилителя, а третий вход — с выходом первого измерителя напряжения, выход блока вычитания через дифференциатор соединен с входом второго измерителя напряжения и через третий измеритель найряжения с входом одного из фазочувствительных выпрямителей, выход которого соединен с входом другого фазочувствительного выпрямителя и выходом преобразователя, выход второго измерителя напряжения соединен с управляющим входом масштабирующего преобразователя, управляющие входы фазочувствительных выпрямителей соединены с выходом блока сравнения, соединенного с выходом преобразователя, выходы первого фазо- чувствительного измерителя напряжения и выход другого фаэочувствитель,1033984 о мп р

"о о ), Р о о „Ь р 2

3 ного выпрямителя соединены с выходом на исследуемый двухполюсник 3, преобразователя. включенный на входе операционного

На чертеже приведена структурная усилителя 4 с опорным резистором 5 ,схема предлагаемого устройства. в цепи отрицательной обратной свяПреобразователь параметров трех- зи. Выходное напряжение операционэлементных двухполюсников содержйт 5 ного усилителя 4 в течение одного . источник 1 опорного напряжения, ге- из нолупериодов опорного напряженератор 2 пилообразного напряжения, ния имеет вид исследуемый двухполюсник 3, пред- g ставляющий собой параллельное соеди- о

t нение конденсатора С и последователь- 10 о о о + р > ( ной RL,-цепи, операционный усилитель 4, опорный резистор 5, сопротив- . Поскольку скорости изменения ление которого равно R o, масштаби- .пилообразного и экспоненциального рующий преобразователь б, измеритель напряжений на начальном участке

7 напряжения, вычитающий блой 8, )5 равны, выходное напряжение операциблок 9 сравнения, .дифференциатор 10, онного усилителя 4 при ф -" 0 опревторой и третий измерители 11 и 12 на- деляется лишь его постоянной составпряжения, и первый и второй фазочув- ляющей ствительные выпрямители 13 и 14. V =Ч1Р ;

Выход источника 1 опорного напря-I жения соединен с управляющими входа- которая измеряется и запоминается

20; ми генератора 2 пилообраэного напря-,, измерителем 7 напряжения. Выходное жения и измерителя 7 напряжения, а напряжение измерителя 7 напряжетакже с одним из входов блока 9 срав- ния нения, Выход генератора 2 пилообраз- Ч ного напряжения через исследуе,й . 25 изм. н-Ч,>" ос . двухполюсник 3 подключен к входу операционного усилителя 4 с опорным однозначно определяется параметром резисторов 5 в цепи отрицательной С исследуемого двухполюсника 3. обратной связи, выход которого сое- Выходное напряжение генератора 2 динен с входом измерителя 7 напря- ЗО: пилообразного напряжения масштабижения; Выход генератора 2 пилообраз- руется масштабирующим преобразовате.ного напряжения через масштабирую- лем 6,. имеющим регулируемый коэфщий преобразователь б соединен с вто- фициент передачи рым входом блока 9 сравнения и одним из входов блока 8 вычитания, 35. ; мп ип мдЧо два других входа которого подклю-, Блок 8 вычитания осуществляет чены к выходам операционного усили- алгебраическое суммирование напрятеля 4 и измерителя 7 напряжения. жений с выходов операционного усили-

Выход блока 8 вычитания через после- .теля 4, измерителя 7 напряжения и довательно соединенные дифференциа- 40 масштабирующего преобразователя б. тор 10 и первый измеритель 11 напря- V %Q жения подключен к управляющему вхо- . (М=.к ПЧ М+Ч kP, C-V кк C . + ду масштабирующего преобразователя 6, ву мп о выход блока 8 вычитания соединен так- y gq g же с входом втоРого измеРителЯ 12 на-. q о о (q е " ) пря йн, к выходу которого одклю- 45 й2 чены последовательно соединенные первый и второй фазочувствительные выпрямители 13 и 14, управляющие вхо-. ды которь|х соединены с выходом блока 9 сравнения.

Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников работает следующим образом. Установка значения коэффициента

Источник 1 опорного" напряжения,передачи масштабирующего преобраэовырабатывает опорное напряжение в ви-55 вателя б де двухполярных импульсов амплитудой Чо. Генератор 2 пилообразного мп р напряжения формирует из опорного на- осуществляется цепочкой автоматичеспряжения линейное изменяющееся на- кого РегУлиРованиЯ коэффициента пряжение передачи, включающей в себя диффе1Ч(Ц=+ЧоМ ренциатор 10 и первый измеритель 11 где К вЂ” 1<рутизн и о, напряжения. Водное напряженйе дифкрутизна линейно изменяющегося напряжения. ференциатора 10

Вйходное напряжение генератора 2 пилообразного напряжения. поступает * по д р р

1033984 откуда ВНИИПИ Заказ 5619/49 Тираж 719 Подпйсное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4

После практического окончания переходного процесса в измерительной цепй-, т.с при -Ь 3G —, выходное

L напряжение дифференциатора 10 равR но у(g,,-, о о",>, чма

Д МП О 4 р

Первый измеритель 11 напряжения

;измеряет и запоминает установившееся значение напряжения /4 (t) приhЪ6 —.

Под действием этого напряжения коэф" 10 фициент К и передачи масштабирующего преобразователя б изменяется до тех пор, пока выходное напряжение измерителя 11 напряжения не станет равным нулю. Это произойдет при

use,-, а, R установившееся значение выходного напряжения блока 8 вычитания измеряется и запоминается измерителем 12 напряжения о о " иуЗН2 2

Линойно изменяющееся напряжение с выхода масштабирующего преобразователя б оо

r n(Ц= „V М= — Ь.

30 сравнивается блоком 9 сравнения с опорным напряжением Ор . При этом на выходе. блока 9 сравйения формируется импульс напряжения, длительность которого T определяется из усло- 35 вия ... V gp

V>ä (1") = Ч T = V

kaо т. е. длительность импульса на выходе блока 9 сравнения однозначно определяется параметрами Я исследуемого двухполюсника 3. 45

Импульсное напряжение с выхода блока 9 сравнения подается на управ-, ляющие входы фаэочувствительных выпрямителей 13 и 14, при помощи кото-1 рых осуществляется интегрирование напря>кений, подаваемых на их аналоговые входы, за время Т.

Выходное напряжение первого фазочувствительного выпрямителя 13 о о " о о " и,„ф= v,„,„а = —, . т= — однозначно определяется постоянной .времени R L -цепи

1, 4 R

Выходное напря>кение второго фаэочувствительного выпрямителя 14 о4 VOL, УФ462(ц чф = т Р - 4

461 g и .кЯ р о о о однозначно определяется параметром

g исследуемого двухполюсника 3.

Если параметр К исследуемого двухполюсника необходимо преОбразовать в постоянное напряжение а не в интервал времени T,;), достаточно включить еще один фазочувствительный,выпрямитель, подав на его аналоговый вход опорное напряжение Чо, а на управляющий вход - выходное напряжение блока 9 сравнения. При этоМ т ч (ц= v м-v т — ф462 э î tR

О

О однозначно определяется параметром исследуемого двухполюсника 3.

Предлагаемое устройство Позволяет преобразовать в унифицированные электрические сигналы те же параметры (С, R,l„, L,tR.), что и прототип, при этом за счет исключения из схемы устройства узлов, вносящих существенную погрешность, повышается точность преобразования.