Устройство для контроля параметров электрических схем

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Может быть использовано для измерения уровня напряжения в электрических цепях бесконтактным способом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. В устройство , содержащее щуп 1, неинвертирующий усилитель 2, дешифратор 5, блок 6 индикации, для достижения цели введены буферный регистр 4, аналого-цифровой преобразователь 3, элементы 7, 8 задержки, формирователи 9, 10 импульсов, новые связи. Щуп I содержит металлическую пластину 11 с нанесенным на нее слоем 12 сегнетоэлектрика, электроды 13, 14. Толщина сегнетоэлектрического слоя 12 выбирается не превьшгающей равновесной ширины домена (т.е. равна 60-100 мкм). Расстояние между пластиной I и электродами 13, 14 в зависимости от конструкции щупа 1 определяется минимальной электрической прочностью среды при наихудшем сочетании заданных техническим заданием условий эксплуатации. 1 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (И) А1 (5р 4 G Ol R 31/28 и р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3828252/24-21 (22) 24. 12. 84 (46) 07. 09. 86. Бюл. !1- 33 (72) Ю.M. Корбашов, К. В. Семин и Ю.Л.Спирин (53) 621.317.79(088.8) (56) Гусев В.Г., Гусев 10.Ì. Электроника. — М.: Высшая школа, 1982, с. 446.

Фридкин В.M. Сегнетоэлектрики-полупроводники. — М.: Наука, 1976, с. 103-105.

Авторское свидетельство СССР

У 1056089, кл. G О! R 31/28, 1983.

Авторское свидетельство СССР

l! 900225, кл. G 01 R 31/28, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ CXEM (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Может быть использовано для измерения уров-, ня напряжения в электрических цепях бесконтактным способом. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства. В устройство, содержащее щуп 1, неинвертирующий усилитель 2, дешифратор 5, блок

6 индикации, для достижения цели введены буферный регистр 4, аналого-цифровой преобразователь 3, элементы

7, 8 задержки, формирователи 9, 10 импульсов, новые связи. П!уп содержит металлическую пластину Il с нанесенным на нее слоем 12 сегнетоэлектрика, электроды 13, 14. Толщина сегнетоэлектрического слоя 12 выбирается не превышающей равновесной ширины домена (т.е. равна 60-100 мкм).

Расстояние между пластиной 11 и . электродами 13, 14 в зависимости от конструкции щупа 1 определяется минимальной электрической прочностью среды при наихудшем сочетании заданных техническим заданием условий эксплуатации. 1 ил.

1255971

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня напряжения в электрических цепях бесконтактным способом. 5

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения значения уровня напряжения без непосредственного контакта с контроли- 10 руемой электрической цепью.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит щуп 1, неинврртирующий усилитель 2, аналого- 15 цифровой преобразователь 3, буферный регистр 4, дешифратор 5, блок 6 индикации, первый 7 и второй 8 элементы задержки, первый 9 и второй 10 . формирователи импульсов. 20

Щуп 1 содержит металлическую пластину 11 с нанесенным на нее слоем 12 сегнетоэлектрика, первый 13 и второй

14 электроды.

Неинвертирующий усилитель 2 соединен входом с выходом щупа 1, дешифратор 5 соединен, выходами с входаt ми блока 6 индикации.

Выход неинвертирующего усилителя соединен через аналого-цифровой пре- 30 образователь 3 с информационными входами буферного регистра 4, через первый элемент 7 задержки — с запускающим входом первого формирователя 9 импульсов, соединенного блокирующим З5. входом через последовательно соединенные второй формирователь 10 импульсов и второй элемент задержки с выходом первого формирователя 9 импульсов, синхровходом буферного регист- 40 ра 4 и вторым выходом щупа lI, соединенного третьим выходом с общей шиной устройства. Выходы буферного регистра 4 соединены с входами дешифратора 5. В щупе 1 на металлическую 45 пластину 11 нанесен слой 12 сегнето-электрика †.полупроводника, с двумя торцовыми поверхностями которого контактируют соответственно первый 13 и второй 14 металлические электроды, изолированные от металлической пластины 11, металлическая пластина 11, первый 13 и второй 14 металлические электроды являются соответственно первым, вторым и третьим выходами щупа 1 °

Устройство работает следующим образом.

При включении питания устройства в момент установки формирователя 9 импульсов, например одновибратора, в исходное состояние с нулевым уровнем на выходе из-за несимметричности входных и выходных импедансов, входящих в него элементов ИХИ-НЕ, на выходе формирователя 9 формируется импульс положительной полярности, который через электрод 13 поступает на слой 12 сегнетоэлектрика и приводит его в исходное состояние. В этом состоянии вектор поляризации доменов слоя 12 ориентируется параллельно рабочей поверхностя слоя 12. Толщина сегнетоэлектрического слоя 12, выполненного иэ сегнетоэлектриков типа

BaTiO3, BaZrO>, PbTiO, PbZrO выби- . з рается не превышающей равновесной ширины домена (т.е. равна 60-100 мкм), расстояние между пластиной 11 и электродами 13 и 14 в зависимости от конструкции щупа 1 определяется минимальной электрической прочностью воздуха (или иной среды) при наихудшем сочетании заданных техническим заданием условий эксплуатации.

Площадь пластины 11 определяется размером контактных площадок, потенциал на которых измеряется.

Для приведения устройства в исходное состояние задается установочный сигнал на регистр 4, после чего в нем записывается код 000...0 (цепи установки не показаны).

При поднесении щупа l к контактной площадке, потенциал которой требуется измерить, между контактной площадкой и пластиной ll щупа 1 возникает электрическое поле, направленное перпендикулярно рабочей поверхности слоя 12 и вектору поляризации сегнетоэлектрика.

При этом имеет место переориентация вектора поляризации иэ состояния, параллельного рабочей поверхности слоя 12, которое представляет собой локальный энергетический минимум для сегнетоэлектрического материала (так называемое а-доменное состояние) в более энергетически выгодное (абсолютный энергетический минимум)

С-доменное состояние, перпендикулярное рабочей поверхности слоя

Ф

l 2. Толщина слоя 12 сегнетоэлектрика не превышает равновесную ширину домена, слой представляет собой двумерную структуру доменов шириной

125597! 4

Задержанный на необходимое время элементом 7 переходный фронт положи тельного импульса с выхода усилителя

2 запускает формирователь 9, который формирует на выходе передний фронт положительного синхроимпульса, стробирующий запись кода с выходов преобразователя 3 в регистр 4. Записанный в регистр 4 код преобразуется дешифратором 5 к виду, удобному, для индикации, и индицируется блоком 6 индикации, его считывает оператор. Передний фронт положительного

50 в один домен, заряд, индуцируемый под воздействием переполяризации сег1нетоэлектрика в этом случае пропорционален измеряемому потенциалу.

Переполяризация обусловливает возникновение тока во входной цепи усилителя 2 и импульса напряжения на его входе положительной полярности относительно электрода 14. Амплитуда импульса пропорциональна измеряе — 1О мому потенциалу.

Усилитель 2 усиливает и формиру— ет амплитуду входного импульса, которая преобразуется преобразователем 3 в код и подается на информа- <5 ционные входы регистра 4.

Запись информации в регистр 4 может быть произведена только при появлении синхроимпульса положительной полярности на его синхровходе, 10 поступившего с выхода формирователя

9 импульсов. Этим же синхроимпульсом приводится в исходное состояние слой 12 сегнетоэлектрика; чтобы не сбросить слой 12 сегнетоэлектри— ка в исходное состояние еще до окончания в нем релаксационного процесса, связанного с измерением потенциала контролируемой электрической цепи, необходимо задержать формирова-30 ние положительного импульса на выходе формирователя 9 на время релаксации слоя 12. В противном случае слой !2 не успеет полностью переполяризоваться и результат измерения будет неточен. .Элемент 7 задержки задерживает фронт положительного импульса, форми-. рующегося на выходе усилителя 2, на время, необходимое для окончания ре- 40 лаксации слоя 12 и для срабатывания после окончания релаксации преобразователя 3, что обеспечивает достоверность результата записываемого в регистр 4.

45 импульса с выхода формирователя 9 поступает через электрод 13 на слой 12 и приводит его в исходное состояние, подготавливая устройство к следующему измерению. При переводе слоя 12 в исходное состояние на входе усилителя

2 формируется импульс отрицательной полярности. По этой и другим причинам на входе усилителя 2 и на его выходе может сформироваться сигнал / помехи, который, пройдя через преобразователь 3 на регистр 4, исказит результат измерения. Для исключения влияния помех передний фронт положительного импульса с выхода формирователя 9, пройдя через элемент 8 задержки, запускает формирователь 10 импульсов, который положительным импульсом блокирует выходной сигнал формирователя 9, обращая его в ноль, что приводит к формированию заднего фронта положительного импульса на вы. ходе формирователя 9.

В результате длительность положительного импульса на выходе формиро— вателя 9 определяется временем задержки элемента 8, которое выбирается таким, чтобы длительность импульса на выходе формирователя 9 была достаточна для приведения слоя 12 в исходное состояние.

Длительность импульса формирователя 10 должна обеспечить блокирование формирователя 9 на все время окончания переходных процессов в усилителе 2, преобразователе 3 и слое

12 при приведении слоя 12 в исходное состояние.

Таким образом, за счет введения аналого-цифрового преобразователя

3, регистра 4, элементов 7 и 8 за- . держки и формирователя 9 и 10 импуль,сов и выполнения щупа 1 обеспечивается воэможность бесконтактного контроля величины уровня напряжения в электрических цепях, что расширяет функциональные возможности устройства.

Формула изобретения

Устройство для контроля параметров электрических схем содержащее неинвертирующий усилитель, соединенный входом с первым выходом щупа, дешифратор, соединенный выходами с входами блока индикации, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения фунциональных возСоставитель В.Дворкин

Техред И.Попович Корректор А. Зимокосов

Редактор Н.Данкулич

Заказ 4820/46 Тираж ?28 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæão1jîä, ул.Проектная,4

3 I можньстей устройства эа счет обеспечения возможности измерения значения уровня напряжения без контакта с контролируемой электрической цепью, в него введены буферный ре.гистр, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй элементы задержки, первый и второй формирователи импульсов, щуп содержит металлическую пластину, слой сегнетоэлектрика и два электрода, причем выход неинвертирующего усилителя соединен через аналого-цифровой преобразователь с информационными входами буферного регистра, через первый элемент задержки — с запускающим входом первого формирователя импульсов, соединенного блокирующим входом через последовательно соеди2559? 1 Ь ненные второй формирователь импульсов и второй элемент задержки с выходом первого формирователя импуль" сов, синхровходом буферного регистра и вторым выходом щупа, соединенного третьим выходом с общей шиной устройства, выходы буферного ре. гистра соединены с входами дешифратора, а в щупе на металлическую пластину нанесен слой сегнетоэлектрика — полупроводника с двумя торцовымй поверхностями, с которыми . контактируют соответственно первый и второй метаЛлические электроды, изолированные от металлической плас" тины, причем металлическая пластина, первый и второй металлические электроды являются соответственно первым, вторым и третьим выходами щупа.