Преобразователь составляющих комплексных сопротивлений

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК (19у (13) 08 А1 (51)4 G 01 R 27 02

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСнОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ ( (21) 4128967/24-21 (22) 03 10.86 (46) 15.10.88. Бвп. Р 38 (72) С.А.Савенко, Н.И. Грибок, А.А.Самчинский и .Р;Т.Смук (53) 621.317.33(088.8) (56) I,Ñ.S. Richards, Some aspects of . transduser immitance measurment,Jornal Phys. E. Sci. Xnstrum. 1982, vol ° 15, р. 1252 °

Гаврилюк М.А. Электронные измерители RCL.- Львов, 1978, с. 85, рис. 68. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОСТАВЛЯИМЦИХ

K0MHIEKCHbIX СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к области электроизмерительной техники, Преобраэователь составляющих комплексных сопротивлений (ПСКС) содержит генератор 1 синусоидальных напряжений, преобразователь 2 комплексного сопротивления в напряжение, фазовращатель 3, переключатель 4, синхронный детектор

8, фильтр 9 низкой частоты, формирователь 5 модуля, аналоговый делитель

7, блоки 10, 11 вюборки-хранения, дифференциальный усилитель 12 и формирователь 6 весовой функции, электрическая схема которого приведена в описании изобретения. ПСКС имеет повыщенную точность преобразования составляющих комплексного сопротивлес ния в постоянное напряжение. 1 s.ï. 9 ф-лы, 3 ил.

1430908

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение при построении измерителей составляющих комплексных сопротив5 лений.

Цель изобретения — повышение точности преобразования составляющих комплексного сопротивления в постоянное напряжение. 10

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг, 2 — с труктурная схема формирователя весовой функции; на фиг.3 - эпюры напряжений и весовых функций. 15

Устройство содержит генератор синусоидального напряжения, преобразователь 2 комплексного сопротивлес ния в напряжение, фазовращатель 3, переключатель 4, формирователь 5 мо- 20 дуля, формирователь 6 весовой функции, аналоговый делитель ?, синхронный детектор 8, фильтр 9 низкой час= тоты, два блока 10 и 11 выборки-хранения и дифференциальный усилитель

1I2 причем выход генератора 1 соединен с входами преобразователя 2 комплексного сопротивления в напряжение и фазовращателя 3, а входы формирова". теля 5 модуля и формирователя 6 несо--„

30 вой функции соединены с подвижным контактом переключателя 4, К входу

"Числитель" аналогового делителя 7 подключен выход преобразователя 2 комплексного сопротивления в напряжение, а к входу "Знаменатель аналого- 35 вого делителя 7 - выход формирователя 5 модуля, выход аналогового делителя 7 соединен с первым входом синхронного детектора 8 вторым входом

40 которого соединен первый выход фор" мирователя 6 весовой функции, а выход синхронного детектора 8 подключен к входу фильтра 9 низкой частоты. выход которого соединен с информационными . рходами первого 10 и второго 11 блоков выборки-хранения, входам управления которых соответственно подключены второй и третий выходы формирователя

6 весовой функции. Выходы блоков 10 и 1 1 выборки-хранения подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам дифференциального усилителя 12, выход которого является выходом устройства.

Формирователь 6 весовой функции содержит компаратор 13, первый вход которого является входом фор плрователя, а второй вход подключен к общей

1 шине, причем выход компаратора 13 соединен с входами формирователей 14.. и 15 импульсов и входом инвертора 16 и вторым неподвижным контактом переключателя 17, причем выходы формиро-. вателей 14 и 15 импульсов подключейы к входам элемента ИЛИ 18, выход которого соединен с входом запуска генератора 19 импульсов и входом сброса счетчика 20, к счетному входу которого подключен выход генератора 19. Выходная шина счетчика 20 соединена с входами дешифраторов 21 и 22, выходы которых подключены соответственно к 8,- и S-входам RS-триггера 23, выход которого соединен с первым входом элемента И 24 и счетным входом счетчика 25, выходная шина счетчика 25 подключена к входам дешифраторов 26 и 27, выходы которых являются вторым и третьим выходами блока 6, старший выходной разряд счетчика 25 соединен с входом управления переключателя f7 первый неподвижный контакт которого соединен с выходом инвертора 16, а подвижный контакт . — с первым входом элемента И 24, выход которого является первым выходом блока 6.

Преобразователь составляющих комплексных coïðoòèâëåíèé работает следующим образом;

Измерение активных составляющих производится при установке переключателя 4 в положение I. При этом на вход формирователя 6 весовой функции поступает напряжение 11 () от генератора 1, блок 13 преобразует его в меандр y(t) = sign cosset.

Выходные узкие импульсы формирователей 14 и 15, срабатывающих соответственно по переднему и заднему фронтам y(t). после суммирования в элементе ИЛИ 18 синхронизируют работу кварцевого генератора 19 и сбрасывают счетчик 20 в нулевое состояние. Высокочастотные импульсы от генератора 19 считаются счетчиком 20, дешифрируя двоичные состояния которого, дешифратор 22 выделяет импульсы в моменты времени, соответствующие t„, t, а дешифратор 21 - в моменты, соответствующие-tg, 4,. Триггер 23 формирует по этим импульсам сигнал C(t)

= g,(t) + g <(t). В зависимости от положения переключателя 17 элементом

24 осуществляется селекция либо весовой функции я.,(t) либо весовой функции g юя(t ) e

14309

08 и! И) (1, +,---) +

i U,(t) (с) + à g с1й

11%2

50 а, Ф U!(t)

dt + — — -х

Т t U(t) I ю! t!

Ы, С д àоосса

fU ° ()1 3 пТ о 55

l ф ф+...I ы 1)), п ао Ф

= а + пТ !! 1 пФ2 а Ф

zdt+ — — $ ( пТ пт t! t! х dt-(а.„, Формула из о брете ния

1. Преобразователь составляющих комплексных сопротивлений, содержащий генератор синусоидального напряжения, преобразователь комплексного

+ аф+ ао ) +

+ а !экк

Переключатель 17 управляется выходным разрядом счетчика 25, делящего частоту на выходе триггера 23 в число раз, достаточное для установле- 5 ния выходного сигнала фильтра 9. Дешифраторы 26 и 27 дешифрируют импульсы записи в блоКи 10 и 11 выборкихранения. Эпюры напряжений формирователя 6 представлены на фиг.3. На 10 фиг.3 принято, что счетчик 25 срабатывает при поступлении на его вход девяти импульсов.

С выхода формирователя 5 на вход !!Знаменатель аналогового делителя 7 1б поступает напряжение Uo(t), а с выхода преобразователя 2 на вход

"Числитель" делителя 7 — напряжение

U<(t) (фиг.3а). На интервале времени, когда на вход синхронного детектора 2р

8 из формирователя 6 поступает весовая функция g „(й) (фиг. Зв), в синхронном детекторе 8 производится умножение частного от деления на g,(t) °

При этом на выходе фильтра 9 устанав- 25 . ливается напряжение U+, Это напряжение по сигналу от формирователя 6 запоминается в блоке 10 выборки-хранения. Аналогично в конце интервала времени, когда на вход управления 30 синхронного детектора 8 подается весовая функция g<(t) (фиг.3г), в блок

11 выборки-хранения заносится напряжение U». В результате вычитания в дифференциальном усилителе 12 на выходе устройства устанавливается напряжение

U = Ui - U = 2а„„Z cosg„.

На результат преобразования не х влияют аддитивные дрейфы синхронного детектора 8 и фильтра 9..

Учитывая эти дрейфы, выходное напряжение усредняющего фильтра может быть записано: ! т

Z „соэ g„+ à < к, Z „cos ׄ;

Uo = (ao . + а Ф + ocA)

cos q„+ a„ Z„cos 4"» где ааф — аддитивный дрейф фильтра 9, а — аддитивный дрейф синхронноосд го детектора 8.

Следовательно;.. результат от а и аоо„ не зависит.

Весовые фунКции g (t) и 8 (t) выбрани таким образом, что в результат преобразований не входят участки в зоне нуля знаменателя, где погрешности аналогового делителя велики.

Выбор интервала времени t весовых функций g „(t) и g (t) определяется максимальным напряжением на входе

"Знаменателя" U „„,„, и минимальным напряжением, при котором он сохраняет свои метрологические характеристики UdMNH °

Тогда из уравнения

"а мс!кс -" " = Ud мин определяет значение

Ud м!!и

t = - arcsir!=.— — —. (d J макс

Весовая функция g,,(t) (фиг.3б) принимает за период Т значения

1 t, t = tg,с, g,(t) =

0 tФtg .

А весовая функция g <(t) принимает за период Т значения

tg Ct

82

0 С4 8,.

Таким образом, в устройстве повышается точность за счет использования линейных участков работы аналогового делителя и исключение влияния аддитивного дрейфа фильтра и синхронного детектора на результат преобразования е

В случае измерения реактивных составляющих переключатель 4 переводится в положение II. При этом на входы формирователей 5 и 6 поступает напряк жение U (t) = K U sinut, где К вЂ” коэффициент передачи фаэовращателя.

В остальном работа преобразователя аналогична функционированию при измерении синфазных составляющих. сопротивления В напряжение, фаэовращатель, переключатель, синхронный детектор и фильтр низкой частоты, выход генератора синусоидального напря5 жения соединен с Входами преобразователя комплексного сопротивления В напряжение и фазовращателя и первым неподвижным контактом переключателя, Второй неподвижньй контакт которого соединен с выходом фазовращателя, выход синхронного детектора соединен с входом фильтра ниэкой частоты, о т л и ч а ю шийся тем„ . .о, с целью повьппения точности, В него Введены

l формирователь модуля, формирователь весовой функции, аналоговый делител два блока выборки-хранения, дифферен. циальный усилитель и формирователь модуля, входы формирователя модуля н формирователя весовок функции соединены с подвижным контактом переключа-теля, выход формирователя модуля соединен с первым входом аналогового делителя, второй вход которого соеди" нен с выходом преобразователя комплексного сопротивления в напряжение„ выход аналогового делителя соединен с перВым ВхОдом синхрОННОГО детектора ВторОй ВхОд кОтО алого соединен первым выходом формирователя весовой функции второй и тгетии выходы котО рого соединены соответственно с Входами управления первого и второго блоков выборки-хранения,. информационные входы которых соединены с выходом фильтра низкой частоты, а их Выходы соединены соответственно с суммирующим и вычитающнм входами дифференциаЛьного усилителя

40 ляется выходом устройства, 908, 6

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что формирователь весовой функции содержит компаратор, четыре дешифратора, два формирователя импульсов, элемент ИЛИ, ударный генератор импульсов, два счетчика, RS-триггер, инвертор, переключатель, элемент И, вход компаратора является входом формирователя весовой функции, выход компаратора соединен с входами первого и второго формирователей импульсов, инвертора

v. первым контактом переключателя, второй контакт переключателя соединен с Выходом инвертора, выходы первого и Второго форьырователей импульсов соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом ударного генератора импульсов и первым входом первого счетчика, второй вход которого соединен с выходом ударного генератора импульсов, а

Выходы первого счетчика соответственно с входами первого и второго дещифраторов, выходы которых соединены соответственно c S- и К-входами

RS-триггера„ выход триггера соединен с Входами второго счетчика и первым входом элемента И, второй вход которогс соединен с подвижим контактом переключателя„ выход элемента И является первым выходом формирователя весовой функции, один .из выходов второго счетчика соединен с управляющим входом переключателя, а другие выходы

sToporo счетчика соединены с входами третьего и четвертого дешифраторов, выходы которых являются соответственно Вторым н третым выходами формиро вателя весовой функции.

i%30908

Редактор Л,Пчолинская

Заказ 5339/48

Подписное

Тираж 772

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (4П

/4йИ

Составитель П.Мельников

Техред М.Дидьж Корректор В.Романенко