Управляемый многодекадный индуктивный делитель напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к управляемым индуктивным делителям напряжения. Целью изобретения является повьппение точности деления напряжения в децибельном режиме работы. Делитель (Д) содержит группу N декадных автотрансформаторов 2-6 с секционными отводами 7-15, группу из М декадных автотрансформаторов 16-21 с отводами от первой секции каждый из коэффициентом передачи 10, блок управления 33, переключающие 28-30 и замыкающие 22-27 коммутационные элеЖгя ffffS менты, блок питания 34. Группа из М декадных автотрансформаторов включена каскадно по схеме с общим нулевым проводом, вход D с помощью одного переключалощего элемента 28 соединен со входами первых из N и М декадных автотрансформаторов . Выход последнего. КЗ N декадных автотрансформаторов соединен с выходом D через последовательно соединенные размыкающие контакты второго и третьего переключающих коммутационных элементов 29, 30, а через замыкающие контакты второго 29 элемента подключен ко входу первого 16 из автотрансформаторов. Вход каждого последующего из N декадных автотрансформаторов 2-6 подключен к секции предыдущего так, что отношение напряжения на выходе последнего из них к входному напряжению D составляет 10 дБ. Отводы всех декадных автотрансформаторов через замыкающие контакты коммутационных элементов 22-27, соединенных между собой, подключены через замыкающие контакты переключающего коммутационного элемента 30 подключены к выходу D. 2 ил. (Л to СХ) : 00 со -iiiKS fOfS чгле. - т Iгг .1 1 I I I г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН

tea J

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3870373/24-07 (22) 15,03.85 (46) 15.01.87. Бюл. Р 2 (72) Н.П.Калиниченко, В,С.Соколов и С.Н,Тотменин (53) 621.319.433 (088.8) (56) Трансформаторные измерительные мосты/ Под ред, К.Б.Карандеева. M.

Энергия, 1970, с. 127.

Авторское свидетельство СССР

И- 1081676, кл. Н 01 Г 21/12, 1982. (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИНОГОДЕКАДНЫЙ ИНДУКТИВНЬЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к управляемым индуктивным делителям напряжения. Целью изобретения является повышение точности деления напряжения в децибельном режиме работы.

Делитель (Д) содержит группу N декадных автотрансформаторов 2-6 с секционными отводами 7-15, группу из М декадных автатрансформаторов 16-21 с отводами от первой секции каждый из коэффициентом передачи 10, блок управления 33, переключающие 28-30 и замыкающие 22-27 коммутационные элееюсд

„,SU„„1283863 А1 (цд д Н 01 F 21/12, G 01 R 15/06 менты, блок питания 34. Группа из М декадных автотрансформаторов включена каскадно по схеме с общим нулевым проводом, вход В с помощью одного переключающего элемента 28 соединен со входами первых из N u M декадных автотрансформаторов, Выход последнего иэ К декадных автотрансформаторов соединен с выходом D через последовательно соединенные размыкающие контакты второго и третьего переключающих коммутационных элементов 29, 30, а через замыкающие контакты второго

29 элемента подключен ко входу первого 16 из автотрансформаторов. Вход кажпого последующего из Н декадных

Я автотрансформаторов 2-6 подключен к секции предыдущего так, что отношение напряжения на выходе последнего из Са них к входному напряжению D составляет 10 дБ. Отводы всех декадных автотрансформаторов через замыкающие контакты коммутационных элементов фюаа

22-27, соединенных между собой, под- фф ключены через замыкающие контакты (р переключающего коммутационного элемента 30 подключены к выходу D. 2 ил. О вю. юР

1283863

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть, в частности, использовано в управляемых индуктивных делителях напряже,ния, например, в автоматизированных системах поверки магазинов затухания, измерительных усилителей и т.д.

Цель изобретения — повышение точности деления напряжения в децибельном режиме работы, 10

На фиг.1 изображена структурная схема управляемого многодекадного индуктивного делителя напряжения,* на фиг.2 — вариант пропорциональной схемы блока управления. f5

Управляемый многодекадный индуктивный делитель 1 напряжения состоит из группы N декадных автотрансформаторов 2-6 с секционными отводами 7-8, 9-10, 11-12, 13-14, 15 соответ— ственно, группы М декадных автотрансформаторов 16-21, каждый с > коэффициентом передачи 10, замыкающих коммутационных элементов

22-27, первого 28, второго 29 и тре — 25 тьего 30 переключающих коммутационных элементов, входного 31 и выходндго 32 зажимов, блока 33 управления, и блока 34 питания, В управляемом многодекадном индук-:0

30 тивном делителе 1 напряжения в группе N декадные автотрансформаторы вклю чены по схеме Кельвина-Варлея таким образом, чтобы реализовать ослабленис (коэффициент передачи) 10 дБ 35 (0,31622...), т,е, вход автотрансформатора 3 подключен к третьей секции— отводам 7 — 8 автотрансформатора. 2, вход автотрансформатора 4 подключен ко второй секции — отводам 9-10 автотрансформатора 3, вход автотранс- форматора 5 подключен к седьмой секции — отводам 11-12 автотрансформатора 4, вход автотрансформатора б подключен к третьей секции — отводам 5

13-14 автотрансформатора 5. Выход 15 автотрансформатора 6 с помощью переключающего коммутационного элемента

29 соединен со входом первого декадного автотрансформатора 16 из группы 50

М декадных автотрансформаторов и через переключающий коммутационный элемент 30 — с выходным зажимом 32 дечителя 1, 55

Вход каждого декадного автотрансформатора 16-20 из группы М декадных автотрансформаторов с коэффициентом передачи 10 подключен соответственно ко входу своего последующего декадного автотрансформатора 17-21.

Выход каждого декадного автотрансформатора 16-21 с помощью замыкающих коммутационных элементов 22-27 через переключающий коммутационный элемент

30 соединен с выходным зажимом 32 делителя 1. Входной зажим 31 делителя 1 с помощью переключающего коммутационного элемента 28 соединен со входом первого декадного автотрансформатора 2 из группы N автотрансформаторов и со входом первого декадного автотрансформатора 16 из группы М автотрансформаторов, Выходы блока 34 питания соединены с питающими шина ми блока 33 управления, Управляемый многодекадный индуктивный делитель 1 выполнен из унифицированных автотрансформаторов. В качестве ферромагнитных сердечников автотрансформаторов использованы ферриты МЗОООНМ-А с размерами 16 "8 «5 мм.

Делительные обмотки каждого автотрансформатора содержат по 70 витков и выполнены десятипроводным жгутом из десяти равномерно скрученных изолированных проводов ПЭВ-2 Ф 0,3 мм, В качестве замыкающих коммутационных элементов использованы электромагнитные реле РЭВ 18 PC 4569.800-05.

В качестве переключающих коммутационных элементов использованы электромагнитные реле РЭС 47 РФ4.500.408.

Структурная схема блока 33 управления представлена на фиг ° 2. Блок. управления выполнен на микросхемах типа К вЂ 1 РЕЗ вЂ программируем постоянных запоминающих устройств (ППЗУ)

35 и 36. Выходы ППЗУ 35 и первый выход ППЗУ 36 соединены с соответствующими управляющими входами электроннык ключей на транзисторах, в коллек-орную цепь каждого из которых вкхпочена нагрузка — обмотка одного из электромагнитных реле. Блоки электронных ключей 37-45 также унифицированы.

В качестве управляющего устройства взят кодовый переключатель ПП10-МВ, в качестве блока 34 питания "+27", "+5" использованы серийно выпускаемые источники питания постоянного тока

Б5-8. л.

По сравнению с прототипом межкаскадные соединения в основных (N-декадных) автотрансформаторах выполнены неразьемными и таким образом, чтобы

3 12838 был реализован коэффициент передачи

О. 31622... (10 дБ) . Ослабления в 30, 50, 70, 90, 110 и т.д, дБ получают с помощью подключенных к выходу Nдекадных автотрансформаторов, каскад-.5 но включенных между собой и по схеме с общим нулевым проводом, М-декадных автотрансформаторов, каждый с коэффициентом передачи 10, Подключая необходимый выход понижающего М-декад- 1О ного автотрансформатора с помощью двух коммутационных устройств к выходу устройства, получают требуемый коэффициент ослабления из ряда

10,30,50. ° .110 и т.д. дБ, 15

Для реализации ослаблений 20,40, 60...120 и т.д. дБ используют лишь

M-декадные понижающие автотрансформаторы, первый из которых подключают с помощью коммутационного устройства 20 ко входу устройства, а к выходу устройства с помощью двух коммутацион- ных устройств подключают необходимый выход И-го автотрансформатора.

Управляемый многодекадный индукти- 25 вный делитель напряжения работает следующим образом.

С помощью управляемого многоде— кадного индуктивного делителя 1 напряжения может быть установлено затухание от 10 дБ до 130-170 дБ ступенями через 10 дБ.

При установке затухания 10 дБ используется группа из N декадных автотрансформаторов (2-6) и переклю- 35 чающие коммутационные элементы 28-30.

При установке затухания и 20 дБ используется группа из M декадных автотрансформаторов (16-21), где

n = 1,2,3,4 и т.д., переключающие 40 коммутационные элементы 28 и 29 и замыкающие коммутационные элементы

22-27. Сигналы на включение требуемых коммутационных элементов поступают с блока 33 управления. 45

Как было указано выше, с помощью группы из N декадных автотрансформаторов 2-6 реализуют ослабление 10 дБ (что соответствует коэффициенту передачи 0,3162278...). Округленно (с 50 погрешностью 0,0017) с помощью автотрансформаторов 2-6 установлен коэффициент .передачи 0,31623.

Рассмотрим работу делителя 1 на примере конкретно устанавливаемого ослабления — 10 дБ. ППЗУ 35 и 36 запрограммированы таким образом, что в этом случае с блока 33 управления не приходят сигналы на срабатывание коммутационных элементов. Сигнал с входного зажима 31 делителя 1 через размыкающий контакт переключающего коммутационного элемента 28, декадные автотрансформаторы 2-6 и размыкающие контакты переключающих коммутационных элементов 29 и 30 поступает на выходной зажим 32 делителя 1, Так как с помощью декадных автотрансформаторов 2-6 осуществляется ослабление входного сигнала на 10 дБ, то с выходного зажима 32 делителя 1 получаем входной сигнал, ослабленный на 10 дБ.

Рассмотрим работу делителя 1 на примере устанавливаемого ослабления

110 дБ. В этом случае с ППЗУ 35 и 36 поступают сигналы на включение коммутационных элементов 29, 26 и 30, Как и в предыдущем примере, на декадных автотрансформаторах 2-6 реализуется ослабление 10 дБ. Каскадно включенные декадные автотрансформаторы 16 — 20, подключенные к выходу

10 дБ — го ослабителя на автотрансформаторах 2-6 с помощью переключающего коммутационного элемента 29, позво ляют еще на 100 дБ ослабить входной сигнал, Таким образом, суммарное ослабление входного сигнала будет равно 110 дБ. 1ерез переключающий коммутационный элемент 30 ослабленный на 110 дБ входной сигнал поступает на выходной зажим делителя 1.

Управление коммутационными элементами 22-30 в режиме "Ручное местное может осуществляться от кодового переключателя обратном коде, через ППЗУ 35 и 36 и электронные ключи 37-45 в соответствии с алгоритмом переключения коммутационных элементов управляемого многодекадного индуктивного делителя напряжения, представленным в таблице, Таким образом, в прототипе для установки любого ослабления из ряда

10,20,30 и 120 дБ требовалось 11 одновременно включенных коммутационных элементов (а всего в дели.еле их около 90 шт,): по два между декадами и один на выходе устройства.

В предлагаемом управляемом многодекадном индуктивном делителе напряжения для установки вышеуказанных ослаблений требуется лишь 3 одновременно включенных коммут, ционных эле-, мента (а всего их в делителе, реализующем ослабление до 130 дБ, 9 шт.).

128386

При установке больших значений ослаблений (50,70,90,110 и т.д. дБ) с помощью делителя прото типа из -з а ограниченного количества декад происходит потеря младших разрядов, что В свою очередь приводит к снижению точности.

Большое число коммутационных элементов (90 шт) в прототипе из-за паразитных емкостей приводит к значи- 10 тельной частотной погрешности устанавливаемых ослаблений, а большое число последовательно соединенных коммутационных элементов — к большому значению напряжения прямого прохож- l5 бдения, приводящее к значительному снижению точности деления, В предлаraeMoM делителе исключены междекадные коммутационные элементы, что приводит к значительному снижению напряжения 20 прямого прохождения и грактическому исключению составляющей погрешности деления, обусловленной паразитными емкостями коммутационных элементов, Требуемый динамический диапазон в предлагаемом делителе реализуется с помощью И-декадных автотрансформаторов с коэффициентом передачи 10, включенных по схеме с общей нулевым приводом. Такое включение M декадных 30 автотрансформаторов имеет ряд достоинств: в 10 раз (на каждый И-декадный автотрансформатор) снижается напряжение прямого прохождения и в 10 раз (на каждый M-декадный автотрансформа- З5 тор) снижается выходное сопротивление и выходная индуктивность делителя, Погрешность индуктивных делителей напряжения может быть аппроксимиро- 40 вана выражением а+Ъ ° k, где а = (1-5) -10 6, Ь = (1-10) 10 коэффициент деления > 1.

Вторая составляющая погрешности деления — Ь вЂ” обусловлена влиянием соединительных проводов, коммутационных элементов или иначе падением напряжения на соединительных и коммутационных элементах, И если в прототипе эта составляющая равна 2 10 (за счет значительного числа последовательно соединенных коммутационных элементов), то в предлагаемом делителе она значительно меньше за счет резкого уменьшения числа коммутаци— онных элементов в основном делителе

3 6 (в группе N декадных автотрансформаторов).

Подключение же группы М декадных автотрансформаторов, как указывалось выше, приводит к значительному снижению этой составляющей погрешности деления, так как в этом случае в 10 раз (на каждый декадный автотрансформатор) снижается напряжение прямого прохождения.

В предлагаемом делителе Ь=1-2 ° 10, т.е. если в прототипе при ослаблении

120 дБ (К=10 ) погрешность составляет 2007, то в предлагаемом делителе она будет равна (1-2)7.

Погрешность установки ослаблений от 50 дБ до 110 дБ с помощью делителя-прототипа возрастает от 0 017. до

5,17. Погрешность же установки ослаблений 50-110 дБ с помощью предлагаемого делителя составляет около 0,0017.

Таким образом, использование изобретения позволит повысить точность деления и эффективно применять управляемые индуктивные делители напряжения, работающие в децибельном режиме работы, в средствах измерения затухания, изобретения

Формула

Управляемый многодекадный индуктивный делитель напряжения, содержащий группу из N декадных автотрансформаторов с секционными отводами, с помощью которых к выходу каждого предыдущего декадного автотрансформатора под ключен вход последующего, блок управления, переключающие и замыкающие коммутационные элементы и блок питания, соединенный с блоком управления, причем выход последнего из N декадных автотрансформаторов соединен с выходом делителя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности деления напряжения в децибельном режиме работы, он снабжен группой из И декадных автотрансформаторов с отводами от первой секции, включенных каскадно по схеме с общим нулевым проводом, вход делителя с помощью одного переключающего коммутационного элемента соединен со входами первых из N и И декадных автотрансформаторов, выход последнего из N декадных автотрансформаторов соединен с выходом делителя через последовательно соединенные размыкающие контакты второго и третьего переключающих комму7 1283863 8 . тационных элементов, а через замыкаю- му напряженно делителя, составляет щие контакты второго переключающего 10 дБ, а отводы всех М декадных автокоммутационного элемента подключен трансформаторов через замыкающие конко входу первого из М декадных авто- такты коммутационных элементов, соетрансформаторов, причем вход каждого диненных между собой, подключены чепоследующего из N декадных автотранс- рез замыкающие контакты третьего пеформаторов подключен к секции преды- реключаюшего коммутационного элемендущего так, что отношение напряжения та к выходу делителя. на выходе. последнего из них к входно1

¹¹ п/п

Коммутационный элемент.

А,дБ

Код (инверсный) 29

24 25 26 27 30 28

23

1 1110 10

0 0 0 0

0 0 0

0 0

0 0 0 0

0 1

2 1101 20

0 0 0 1

0 0

3 1100 30

1 0

0 0 0 0

4 1011 40

0 1

5 1010 50

0 0 0 0 1

0 0

0 0 1 0

6 1001 60

7 1000 70

1 0 0 0 1 0 1

0 0

0 1

0 1 0

0 0

8 0111 80

0 0 0 1 0 0 1 0

9 0110 90 л

0 0 0

0 1 0

10 0101 100

0 1

0 0 0 0 1 0

11 0100 I.1 0

12 0011 120

0 0 .0 0 О, 1

0 0 0 0 0 1 1 0 1

13 0010 130

1283863

Составитель А.Носенков

Техред А.Кравчук Корректор N.Íàêñèìèøèíåö

Редактор А.Ревин

Заказ 7451/52 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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