Преобразователь параметров @ , @ , @ с цепей в частотные сигналы

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ К.Ь.С-ЦЕПЕЙ В ЧДСТОТНЫЕ СИГНАЛЫ, содержащий блок сравнения,соединенный с делителем напряжения и через интегратор с одним входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом операционного усилителя, на вход и в цепь отрицательной обратной связи которого включены соответствующим образом опорный элемент и исследуемая электрическая цепь, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, в него введены дифференциатор и переключатель , а делитель напряжения и Интегратор выполнены управляемыми, при этом входы блока сравнения подключены к выходам интегратора и пепрек-шочателя , один вход которого подключен к выходу блока сравнения, а другой вход подключен к выходу делителя напряжения и третьему входу с сумматора, выход которого подключен к управляющему входу делителя напря (Л жения и через дифференциатор к управляющему входу интегратора, а вход операционного усилителя подключен к выходу блока сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ш««««««Н

РЕСПУБЛИК

3(50 0 01 В 27 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««

« (21) 3430037/18-21 (22) 22;04.82 (46) 28.02.84. Бюл.9 8 (72) В.A.Àëåêñååâ, A.È.Èàðòÿøèí, И.Н.Фролов и В.И.Чернецов (71) Пензенский политехнический институт (53) 621.317.738(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 382232, кл.б 01 R 27/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 456233, кл.G 01 R 27/00, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

В 761936, кл.G 01 R 27/00, 1980 (прототип). ,(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ.IIAPANETPOB

R,ь,c-цепей В чдстотные сигнАЛЫ, содержащий блок сравнения, соединенный с делителем напряжения и через интегратор с одним входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом операционного усилителя, на

ÄÄSUÄÄ 1076843 A вход и в цепь отрицательной обратной связи которого включены соответствующим образом опорный элемент и исследуемая электрическая цепь, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и повышения точности, в него введены диффереьциатор и переключатель, а делитель напряжения и интегратор выполнены управляемыми, при этом входы блока сравнения подключены к выходам интегратора и пепреключателя, один вход которого подключен к выходу блока сравнения, а другой вход подключен к выходу делителя напряжения и третьему входу сумматора, выход которого подключен ф к управляющему входу делителя напряжения и через дифференциатор к упра- f + вляющему входу интегратора, а вход операционного усилителя подключен к выходу блока сравнения. ь

1О76В43

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано для измерения параметров электрических цепей и элементов радиоаппаратуры.

Известно устройство для измерения параметров электрических цепей, содержащее дифференциальный усилитель-ограничитель, интегратор, усилитель постоянного тока, на входе которого включен опорный элемент, в цепь отрицательной обратной связи (ООС) включена исследуемая цепь, дифференциатор, второй интегратор, вычитающее устройство, переключатель и схему сброса C1).

Недостаток указанного устройства — относительно невысокая точность преобразования из-за неидеальности дифференциатора.

Известно устройство, содержащее дифференциальный усилитель-ограничи- 20 тель, делитель напряжения, усилитель постоянного тока, на вход и в отрицательную обратную связь которого включены соответствующим образом опорный элемент и исследуемая элек- 25 трическая цепь, дифференциатор-огра ничитель, интегратор и сумматоринтегратор, C23..

Недостаток данного устройства невысокая точность измерения. 30

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь параметров R,L,С-цепей в период электрических колебаний, содержащий интегратор, усилитель-orpa- 35 ничитель, усилитель постоянного тока, на вхоц и отрицательную обратную связь которого включены опорный элемент и исследуемая цепь, суммирующее устройство, схема сравнения и делитель напряжения (31.

К недостаткам известного преобразователя относятся ограниченные функциональные воэможности из-за невозможности преобразования обоих параметров двухэлементных цепей при одном45 опорном элементе и ее постоянной времени и из-за ограничений, наложенных условиями на диапазон изменения параметров двухэлементных цепей, а также влияние на результат преобразова- 50 ния погрешности, обусловленной наличиеьт.зоны нечувствительности усилителя-ограничителя, дрейфа нуля интег- ратора и неравенством абсолютных значений амплитуд напряжений усилителяограничителя и схемы сравнения в отрицательном и положительном примыкающих полупериодах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение @ точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь параметров

R,L,Ñ-цепей в частотные сигналы, содержащий блок сравнения, соединенный 65

t с делителем напряжения и через интегратор с одним входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом операционного усилителя, на вход и в цепь отрицательной обратной связи которого включены соответствующим образом опорный элемент и исследуемая электрическая цепь, введены дифференциатор и переключатель, а делитель напряжения и интегратор выполнены управляемыми, при этом входы блока сравнения подключены к выходам интегратора и переключателя, один вход которого подключен к выходу блока сравнения, а другой вход подключен к выходу делителя напряжения и третьему входу сумматора, выход которого подключен к управляющему входу делителя напряжения и через дифференциатор к управляющему входу интегратора, а вход операционного усилителя подключен к выходу блока сравнения.

На чертеже приведена функциональрая схема предлагаемого преобразовагеля.

Преобразователь содержит блок 1 сравнения, переключатель 2, управляемый интегратор 3, измерительную схему 4, состоящую из усилителя постоянного тока уПТ, на вход и отрицательную обратную связь которого включены опорный элемент Zо(исследуемая цепь Z ) и исследуемая цепь Z (опорный элемент Е р) соответственно, управляемый делитель 5 напряжения, сум матор 6 и дифференциатор 7, причем на входы блока 1 включены выходы интегратора 3 и переключателя 2, а выход подключен параллельно к входу интегратора 3, схемы 4, делителя (уДН) 5. и к первому входу переключателя 2, второй вход последнего соединен с выходом делителя 5 и одним входом сумматора 6, второй и третий входы которого подключены к выходам интегратора 3 и схемы 4, а выход подключен к управляющему входу делителя 5 и через дифференциатор 7 к управляющему входу интегратора 3.

При подключении питания на выходе блока 1 сравнения появляется напряжение, допустим, положительное амплитудой V„ . Это напряжение поступает на вход интегратора 3, на выходе которого формируется линейно изменяющееся напряжение

t t (1) где Г1 — постоянная интегрирования интегратора 3; п — безразмерный коэффициент преобразования интегратора 3.

Одновременно напряжение ч посту1 пает на вход измерительной схемы 4, выходное напряжение которой

U = -V + — (2)

t2L Rt ь Ь L ) 1076843

Тп R Т

71И„= V„tL = Ч (6) Rx (7) тг — -4 — =4 х

Ь

Rx (9), 35 т р, 1 О

Составитель Н.Михалев .Редактор A ..Лежнина Техред О.Неце

Корректор И.Муска

Заказ 741/43 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 где L - индуктивность зпорного элемента;

L,R - параметры исследуемой цепи, и на вход делителя 5, на выходе которого U< = V „ n>, (и — безразмерный 5 коэффициент передачи уДН5}.

Напряжение с интегратора 3, схемы

4 и делителя 5 подаются на входы сумматора 6 таким образом, что из сигнала Н4 вычитаются сигналы Н3 и у, 10 т.е. Rt tn

О =ч — + — - „y и, (з} х 1

Ь 1 t, 1, 1 2 о о 1

Сигнал с выхода сумматора 6 поступает на управляющий вход УДН5 и вынуждает последний изменять коэффициент и так, чтобы обеспечить равенство сигнала сумматора нулю, т.е. чтобы U « О

Кроме того, сигнал с выхода сум- 20 матора б дифференцируется в дифференциаторе 7 (v "и — V 2 )7 1 L 1 б Д а

25 где — постоянная времени дифференА циатора 7, и подается на управляющий вход интегратора 3 с тем, чтобы изменять его коэффициент с целью обеспечения ра- 30 венства линейно изменяющейся составляющей сигнала сумматора 6 нулю, т.е.

v (—" - - - ) =0. (4)

Для моментов, когда выполняются (3) и (4) однопременно, можно записать

Lx RXt tn<

1ь 1 г 1ь 1 (5)

Напряжение с выхода интегратора 3 подается на один вход блока 1 сравнения, а напряжение с выхода переключателя 2, на входы которого поданы напряжения с блока 1 и делителя 5, поступает на второй вход блока 1 сравнения.

В момент времени, когда напряжение U> будет равно напряжению, подаваемому с переключателя 2, выходное напряжение блока 1 сравнения скачко- 50 образно сменит знак на противополож- . ный. Далее процесс повторяется аналогичным образом в режиме автоколебаний.

Если переключатель 2 находится в первом положении, то условие равенства напряжений на выходах блока 1 сравнения запишется в виде откуда частота генерируемых колебаний

Если переключатель 2 во втором положении, то условие равенства, напряжений на входах блока 1 сравнения имеет вид откуда период генерируемых колебаниЯ где ох - постоянная времени исследуемой цепи.

Из выражений (7) и (9) находят значение параметра L â виде г„ = — = г- ° (10) Аналогичным образом могут быть преобразованы в частотные сигналы параметры любой нерезонансной двухэлементной цепи. При этом для последовательной R„C < -цепи т„= 4Rосх Tг — — 4 R c x 4 х

Для параллельной цепи, включаемой на входе усилителя постоянного тока измерительной схемы 4 и опорном элементе в цепи отрицательной обратной связи усилителя постоянного тока измерительной схемы 4, имеем: в случае RxLx-Uåïè

T =4 " ; Т =ф =4 ° †= i (<Ц

2 RX х Т Й в случае RxC„-цепи

Т2 сл )

Т =4 хСо тг 4С и 1 С (<3)