Устройство для измерения параметров источников питания

 

Изобретение служит для повышения точности помехозащищенности и сокращения времени измерения. Устройство содержит блок 1 возмущающего воздействия и регистратор 5. Введение в устройство усилителя 2, фильтра 4 низких частот, переключателя 6 на два положения при трех направлениях , токового ключа 7, источника 8 напряжения постоянного тока и нагрузочного резистора 10 устраняет необходимость балансировки выходного напряжения перед каждым напряжением. Кроме того, использование синхронного фильтра 3 с синхронным детектором существенно уменьщает влияние щумов, пульсаций и помех на точность измерений параметров. В описании приведен пример выполнения блока 1 возмущающего напряжения, включающего делитель 11 частоты, формирователь 12 импульсов, трансформаторы 13 и 18, электронные ключи 14 и 15, суммирующий усилитель 16 и усилитель 17 мощности. 1 3. п. ф-лы, 2 ил. S (Л со со О1 00 ел Фиг 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (so 4 б 01 Э 5/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3991677/24-21 (22) 17.12.85 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (71) Институт радиофизики и электроники

АН АрмССР (72) P. А. Симонян и С. А. Шашикян (53) 621.317 (088.8) (56) Измерители нестабильности напряжений./Под ред. Б. Л. Рудницкого. М.: Советское радио, 1975, с. 88 — 89.

Авторское свидетельство СССР № 175258, кл. G 01 D 5/14, 1963. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ (57) Изобретение служит для повышения точности помехозащищенности и сокращения времени измерения. Устройство содержит блок 1 возмущающего воздействия и ре„„SU„„1335815 А1 гистратор 5. Введение в устройство усилителя 2, фильтра 4 низких частот, переключателя 6 на два положения при трех направлениях, токового ключа 7, источника 8 напряжения постоянного тока и нагрузочного резистора 10 устраняет необходимость балансировки выходного напряжения перед каждым напряжением. Кроме того, использование синхронного фильтра 3 с синхронным детектором существенно уменьшает влияние шумов, пульсаций и помех на точность измерений параметров. В описании приведен пример выполнения блока 1 возмущающего напряжения, включающего делитель 11 частоты, формирователь 12 импульсов, трансформаторы 13 и 18, электронные ключи 14 и 15, суммирующий усилитель 16 и усили- @ тель 17 мощности. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

13358

И гобретение относится к ot). асти измерительной техники, в частности может быть использовано при измерении параметров источников питания.

Цель изобретения пов:1ш«ни«точности, помехозащищенности и сокра шенк« времени измерений за счет устранения 1«обходимости балансирозки выходного ап):яжения перед каждь»м измерением.

H I фиг. 1 представлена фуf(KИ HОИ(1.: ьная схема устрОистВа; на фиг, 2 формы напряжения в характерных тс чках устр(иства.

Устройство состоит из блока 1 возмущающего воздействия, усилите;151 2, «Hн;po!iного фильтра 3 с синхронным детектором, фильтра 4 Низких частог (ФНЧ), реги T!iaтора 5, переключателя 6 на два полож(ния при трех направлениях, токового клю ча 7, источника 8 напряжения:!остоянного тока, исследуемого источник;-: 9 питания (ИИП) и нагрузочного резистора 10, 11ричем выход ИИП 9 подключен через Ito(.лгдовательно соединенные уси.)итель 2, синхронный фильтр 3 с синхронным детектором и ФНЧ 4 к входу регистра) ора 5 и:!«p«! последовательно соелиненны«нагрузочн.(й резистор 10 и токовый ключ 7 к общей п)ин«.

На первый и второй с«тены(Входы б)пока

1возмущающего воздействия нод,ается 1а пряжение сети, два его управля о:цих выхода соединены с соответст вук; III è ì ë;1 вуM51 управляющими входами синхронного фил; тра 3 с синхронным детектор!)1t, первый с« ций вход токового ключа 7 (о«лип«11 с пер

Вым подВижным контактом II(. p(к I K)>(ат(, IH (), один из соответству!о)цих которому:;!«подвиж(!ых контактов (ос I Hll(н Г Выходом источника 8 напряжения, другой с Одним из управляющих входов син."(ронного фил-тра 3 с синхронным лет<-кторо. I, первый cñTcBov вход блока возмуlliaK> ö«l о воздействия соединен с первым сетевым вхолох1

ИИП 9, их вторые сетевые в;о пы соедин«ны

COOTBCÒÑÒÂCÍHO С 13TOpblM И 1",iC . I,И,1 llo;i f!I ж ными контактам и и«рек.! юч атг II R (i, li(pl!1>I« неподвижные к()итакты которыи(со«ли «fill c т р с т ь и м и ч е T В (. р т ы M в ы х О д а м Hб;), 1 О к»1 1 I! 0.1 и > -.

Hl a foll(el ВОЗЛЕЙСТВИЯ,;!»ТО;)1>I(Н(«10, BH >Kные контакты соединены между собой.

Блок 1 Воз. 1 у 1ца к) н1«I О ВО:> 1 «йс ГВИ >! «()держит лелитель 11 1асготы, ф )pMHpo«fIT(. ь

12 импульсов, первый транс рорматор !3, два электронных ключа 14 н 5, суммирующий усилитель 16, усилит«ль 17 Moll HocTH 5: второй трансформатор !8, причем первый и второ и сете Вы(B!(o;jf>I () (10к(1 1 воз м3 Ill a»Ощего воздействия соединены соотв«тс t i!Cl! IH) с первым и вторым вывода! IH перви l1loi! обмотки первого трансформатора 13 и с 1: р вым и вторым входами делит(ля !1 частог:>!.

Выход последнего соединен с входом формирователя 12 импульсов, лва выхода ко орого соединены соответственно с управляющими входами электронных ключей 14 и 15 и лвх ля управляю)циMH выходами блока 1 возмущаюше(0 воздейс. BHR, Средний вывод

«торичной обмотки первого трансформато;);i !3 соединен с общей шиной, а ее крайние

«ыводы через электронные ключи 14 и !5

1к)лключены соответственно к первому и вто:)ОМАМ входам суммирующего усилителя 16, «ыхол которого соеди(!ен с входом усилителя :7 мощности, к двум выходам которого полклю>!ены выводы первичной обмотки ВТо)0 рого трансформатора 18, оба вывода вторичной обмотки которогс соединены с третьим и четвертым выходами блока 1 возмущающего воздействия.

В одном положении переключателя 6 последовательно с сетевым входом ИИП 9 через третий и четвертый выходы блока возму1цаюшего воздействия подключается вторичная обмотка второго трансформатора

18, а к управляющему входу токового клю Ia 7 подключается I,ûõoä источника 8 на20 нряжения постоянно!о тока, что приводит к соез!и нению 13.орого вывода нагрузочного резистора 10 с общей н(иной.

Во втором положении переключателя 6

ИИП 9 непосредственно подключается к се(и, а управляющий )ход токового ключа 7 соединяется «одним из х>правляюших выходов блока возму шающего воздействия.

Формы напряжения показаны в некоторых характ«рных гочках устройства (фиг. 2), T.«. Иа конца вторичной обмотки транс())орМаТора 3 га и б). на выходах формир()ват«ля 12 импульсов (в и г), на входах .óììèðóþ пего усилителя 16 (д и е), на входе усилителя 17 мошносги (з), на входе ИИП 9 (и), на вхо)e усилителя 2 (к), на входе

ФНЧ 4 (л). Формы кривых соответствует коэффициенту деления делителя 11 частоты, равному 10, положение переключателя 6 с()ответс вует положению измерения коэффиllH(. нта злия пня нестабильности напряжения сети (первое по.:ожение).

Ус-.роНсТВО работ ет следующим образом.

40 Синусоилальное напряжение сетевой частоты:!осле л«лителя ! частоты и формирователи 12 HMIIульсои преобразуется в напряжение прямоугольной формы с низкой

»1«CTOTOH C.!e;iOBaHH5i HMH>>>tf>COB (ПОРЯДКа

1 Гц) Hi Hft),po«Ho(с сетевым напряже> «ием (фиг. 2а и,)). г(а выводах вторичной

:)бмотки г !)а(1«форма "op 13 г(ри соединении ср«дней точки с обп;:еь шиной имеем противофазные колебания напряжения с сетевой частотой (фиг. 2а и о) и одинаковой

1 ..-О амплитудой. Зги выражения, в зависимости

От величины напряжения на управляющих

«холах ключей !4 и !5, или передаются и входам суммирую«!его усилителя 16 почти без потерь, или сильно ослабляются и 1мек)т почти нулевой уровень (фиг. 2д и е).

55 Так KBK напряжения на управляющих Входах ключей 114 и 15 противофазные, то в одном полупериоле работы на вход усилителя

17 мо(цности поступае. напряжение с од1335815

10 l5

Формула изобретения

55 ного вывода вторичной обмотки трансформатора 13, а в другом полупериоде — на вход усилителя 17 мощности поступает напряжение с другого вывода вторичной обмотки трансформатора 13 и по завершении первого полупериода фаза синусоидального напряжения на его выходе скачком изменяется на 180 (фиг. 2з).

Так как скачок фазы происходит при прохождении сетевого напряжения через нуль, то в цепи ИИП 9 не возникают всплески переходного процесса. После усиления усилителем 17 мощности напряжение на вторичной обмотке второго трансформатора 18, имеющее синусоидальную форму, синфазно с сетевым напряжением в одном полупериоде выходного напряжения формирователя 12 импульсов и противофазно в другом полупериоде. В одном положении переключателя

6 последовательно с сетевым входом ИИП 9 подключается вторичная обмотка трансформатора 18, а токовый ключ 7 управляемым входом подключается к выходу источника 8 напряжения, что приводит к отпиранию токового ключа 7 и соединению выхода ИИП

9 с общей шиной через нагрузочный резистор 10. Последовательное включение вторичной обмотки второго трансформатора 18 с сетевым входом ИИП 9 приводит к амплитудной модуляции питающего ИИП 9 напряжения, так как в одном полупериоде выходного напряжения формирователя 12 импульсов напряжение вторичной обмотки синфазно с сетевым напряжением и суммируется с ним, а во втором полупериоде напряжение вторичной обмотки трансформатора 18 противофазно с сетевым напряжением и на сетевой вход ИИП 9 поступает разность напряжения сети и вторичной обмотки трансформатора 18 (фиг. 2и).

Глубина амплитудной модуляции определяется коэффициентом трансформации трансформаторов 13 и 18 и коэффициентами передачи усилителей 16 и 17 и электронных ключей 14 и 15 и не зависит от уровня сетевого напряжения. Переменная составляющая выходного напряжения ИИП 9 (фиг. 2к) усиливается усилителем 2 и подается к входу синхронного фильтра 3 с синхронным детектором. На выходе последнего имеем постоянное напряжение, величина которого пропорциональна амплитуде переменной составляющей напряжения на выходе ИИП 9, вызванной низкочастотной модуляцией питающего ИИП 9 напряжения сети, при этом напряжения пульсаций, помех или наводок не влияют на точность измерения, так как синхронный фильтр 3 с синхронным детектором обладает фильтрующим свойством как по частоте, так и по фазе.

Постоянная времени синхронного фильтра определяет полосу пропускания и фактически фильтрующие свойства фильтра 3.

После устранения коммутационных помех (фиг. 2л), возникающих в фильтре 3 в результате работы переключающих элементов, фильтром 4 низких частот напряжение измеряется регистратором 5, который представляет аналоговый или цифровой вольтметр постоянного ток . Напряжение, измеряемое регистратор< 5, пропорционально коэффициенту :ас льности

ИИП 9 от изменения напряж ия сети.

В другом положении переключателя 6

И ИП 9 непосредственно подключается к сети (нет модуляции напряжения сети), а на управляющий вход токового ключа 7 подается напряжение с одного из управляющих выходов блока I возмущающего воздействия.

Это приводит к модуляции тока нагрузки, так как в одном полупериоде работы нагрузочный резистор 10 через открытый токовый ключ 7 вторым выводом соединен с общей шиной (первый вывод резистора всегда соединен с выходом ИИП 9), и через резистор протекает номинальный ток нагрузки. В другом полупериоде токовый ключ 7 заперт, и ток через резистор отсутствует.

Переменная составляющая напряжения на выходе ИИП 9 усиливается усилителем 2 фильтруется и выпрямляется синхронным фильтром 3 с синхронным детектором и после подавления коммутационных помех фильтром 4 низких частот измеряется регистратором 5. Очевидно, что напряжение, измеряемое регистратором 5, обусловлено модуляцией тока нагрузки ИИП и пропорционально выходному сопротивлению ИИП 9.

Применение синхронного фильтра с синхронным детекором уменьшает влияние шумов, пульсаций и помех на точность измерения параметров источника питания, Отсутствие необходимости балансировки выходного напряжения перед каждым измерением сокращает время, необходимое для измерения.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения параметров, ускорить процесс измерения как в стадии изготовления ВИП, так и при их разработке.

1. Устройство для измерения параметров источников питания, содержащее блок возмущающего воздействия, регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, помехозащищенности и уменьшения времени измерений, в него введены переключатель, токовый ключ, нагрузочный резистор, источник напряжения постоянного тока, последовательно соединенные усилитель, синхронный фильтр с синхронным детектором и фильтр низких частот, причем вход усилителя соединен с первой клеммой для подключения объекта контроля и через последовательно соединенные нагрузочный резистор и токовый ключ — с общей шиной, выход фильтра низких частот соединен

1335815

Л Я г„11.

Г=

1 (:оставитель В. Быков

Редактор Н. Тупица Техред 14. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 3798г35 1 ираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государсгвенного комитета СС (:Р по делам изобретений и открытий

113035, Москва. Ж -35, Раушская наб., д. 4г5

Произвогствсгггго-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 входом регистратора, два управляющих выхода блока возмущающего воздействия соединены с двумя управляющими входами синхронного фильтра с синхронным детектором, управляющий вход токового ключа соединен с первым подвижным контактом переключателя, соответствующий которому первый неподвижный контакт соединен с выходом источника напряжения постоянного тока, а второй — с одним из управляющих выходов блока возмугцающего воздействия, первый сетевой вход которого соединен с второй клеммой для подключения объекта контроля, второй сетевой вход, блока возмущающего воздействия и третья клемма для подключения объекта контроля соединены с соответствующими вторым и третьим подвижными контактами переключателя, третий и четвертый неподвижные контакты которых соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока возмущающего воздействия, а пятый и шестой неподвижные контакты соединены между собой.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что блок возмущающего воздействия содержит делитель частоты, формирователь импульсов, два трансформатора, два электронных ключа, суммирующий усилитель и усилитель мощности, причем первый и второй сетевые входы блока возмущающего воздействия соединены соответственно с первым и вторым выводами первичной обмотки первого трансформатора и первым и вторым входами делителя частоты, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, 1О два выхода которого соединены соответственно с управляющими входами электронных ключей и с двумя управляющими выходами блока возмущающего воздействия, средний вывод вторичной обмотки первого тран1> сформатора соединен с общей шиной, а ее крайние выводы через соответствующие электронные ключи подключены соответственно к первому и второму входам суммирующего усилителя, выход которого соединен с входом усилитепя мощности, к выхо20 дам которого подключены выводы первичной обмотки второго трансформатора, выводы вторичной обмотки которого соединены с третьим и четвертым выходами блока возмущающего воздействия.