Устройство для контроля электрических параметров конденсаторов

 

Изобретение относятся к технике электроизмерений и может быть использовано для контроля электрических параметров конденсаторов. Цель изобретения - расширение диапазона измерения параметров конденсаторов и повышение точности измерения путем устранения влияния г льсзций источника испытательного напряжения на результат измерения. Устройство содержит блок управления 1, источник 2 испытательного напряжения, первый 3 и второй 4 управляемые генераторы тока, эталонную цепь 5, шунтирующую iиловую цепь первого 6 и второго 7 ключей, первый 8 и второй 9 измерительные усилители, блок 10 обработки результатов измерения . Преобразователь 11 ток-напряжение содержит операциошшй усилитель 12, первый запоминающий конденсатор 13 и масштабирующий резистор 14, соединяющиеся через силовую цепь третьего ключа 15. Точка соединения третьего ключа 15 и резистора 14 подключена к первому зажиму 16. Неинвертирующий вход операционного усилителя 12 через силовую цепь четвертого ключа 17 подключен к первому зажиму 16 С/ с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИА ЛИСТИЧ ЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

„„80„„1684729

А1 (51) 0- 01 R ?-7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю

©

OC

4й

h сС

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4752278/21 (22) 19. 10. 89 (46) 15. 10. 91. Бюл. М 38 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Производственногс объединения "Катион" (72) Г.Х. Мельник и A.Ï. Глухенький (53) 621.317(088.8) ,(56) Авторское свидетельство СССР М 1386941, кл. G 01 R 27/26, 1986. (54) УСТРОИСтВО ДЛЯ КОНТРОЛ>1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОНДЕНСАТОРОВ (57) Изобретение относится к технике электроизмерений и может быть использовано для контроля электрических параметров конденсаторов. 11ель изоб— ретения — расширение диапазона измерения параметров конденсаторов и повышение точности измерения путем устранения влияния пульсаций источника испытательного напряжения на результат измерения. Устройство содержит блок управления 1, источник 2 испытательного напряжения, первый 3 и второй 4 управляемые генераторы тока, эталонну цепь 5, шунтирующую силовую цепь IIE ðного 6 и в орого 7 ключей, первый 8 и нторой 9 измерительные усилители, блок !О обработки результатов измерения. Преобразователь 11 ток-напряжение содержит операционный усилитель

1?, первый запоминающий конденсатор

13 и масштабирующий резистор 14, cnåzvvsrtomveca через силовую цепь третьего ключа 15. Точка соединения третьего ключа 15 и резистора 14 подключена к гервому зажиму 16. Неинвертирующий вход операционного усилителя 12 через силовую цепь четвертого ключа

17 подключен к первому зажиму 16 !

1684729 для подключения контролируемого конденсатора, а через последовательно соединенные силовые цепи 18 и шестого

19 ключей — к общей шине. Устройство также содержит второй запоминающий конденсатор 20, подключенный к выходу двухтактного повторителя 21, вход которого соединен с выходом источника

Изобретение относится к электро15 измерительной технике, может быть использовано, в частности, при построении высокопроизводительного оборудования для контроля электрических параметров конденсаторов. 20

Целью изобретения является расши рение диапазона измерения параметров конденсаторов, а также повышение точности путем устранения влияния пульсаций источника испытательного напря- 2 жения.

На джг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - прийер конкретного выполнения блока обработки результатов измерений; на фиг. 3 — 30 пример конкретного выполиения блока управления.

Устройство для контроля электропараметров конденсаторов содержит блок 1 управления (БУ), источник 2 испытательного напряжения, первый 3 и второй 4 управляемые генераторы тока, входы которых соединены и подключены к выходу измерительного наи1 М блока 1 управления 40

Нагрузкой генератора 3 является эталонная цепь 5, состоящая из конденсатора (Сз ) и резистора (R ) и шунтирующая ее силовая цепь первого ключа 6. Нагрузкой генератора 4 являет- 45 ся контролируемый конденсатор с реактивной (С„) и активной (К„) составляющими, подключаемый к выходу генератора 4 через силовую цепь второго ключа 7. Напряжения с эталонного и контролируемого конденсаторов подаются через первый 8 и второй 9 измерительные усилители, соответственно, на вход эталонного сигнала и измерительный вход блока 10 обработки ре55 зультатов измерения. Преобразователь

11 ток-напряжение содержит операционный усилитель 12, первый запоминающий конденсатор 13 и масштабирующий

2 испытательного напряжения, а выход— сс вторым зажимом 22 для подключения кснтролнруемого конденсатора. Изобретение позволяет значительно расширить пределы контроля конденсаторов при сохранении возможности контролировать конденсаторы с рабочим напряжением

200-300 В. 3 ил. резистор 14, подключенные к выходу операционного усилителя 12. Другие выводы конденсатора 13 и резистора соединяются через силовую цепь третьего ключа 15, причем точка соединения ключа 15 и резистора 14 подключена к первому зажиму 16 для подключения контролируемого конденсатора, а точка соединения конденсатора

13 и ключа 15 — к инвертирующему входу операционного усилителя 12, неинвертирующий вход которого через силов.ло цепь четвертого ключа 17 подключен к первому зажиму 16 для подключения контролируемого конденсатора, а через последовательно соединенные силовые цепи пятого 18 и шестого 19 ключей — к общей шине.

К точке соединения пятого 18 и шестого 19 ключей подключен второй запоминающий конденсатор 20, другим выводом подключенный к выходу двухтактного повторителя 21 с гальваническими связями, вход которого соединен с выходом источника 2 испытатель" ного напряжения, а выход — со вторым зажимом 22 для подключения контролируемого конденсатора.

Цикл работы устройства состоит иэ двух этапов: на первом из них, когда первый 6, третий 15 и пятый 18 ключи замкнуты, а второй 7, четвертый 17 и шестой 19 — разомкнуты, переменный измерительный ток через контролируемый конденсатор не течет, Постоянный ток утечки при этом течет через масштабирующий резистор 14 преобразователя 11 ток-напряжение. Падение напряжения U, на резисторе 14, являющееся функцией тока утечки, подается на блок

10 обработки результатов измерения. В конце этапа по заднему фронту сигнала

БУ блок 10 производит контроль тока утечки. Для устранения влияния пульсаций источника 2 »c,èëòàòåëüíîãî

1684729

40 напряжения служит конденсатор 20.

Пульсации через контролируемый конденсатор и замкнутый ключ 15 подаются на инвертирующий вход усилителя 12, 5 а через конденсатор 20 и замкнутый ключ 18 на неинвертирующий, т.е„ подаются на оба входа синфазно и в операционном усилителе 12 подавляются.

Ключ 6 Во время этого этапа закорачи- 10 вает эталонную цепь 5 и напряжение на ней равно нулю.

С переменой напряжений U и 03 блока управления состояние всех ключей схемы меняется на обратное, при этом ключи 6, 15 и 18 размыкаются, а ключи

7, 15 и 19 замыкаются, наступает второй этап работы устройс;ва, когда производится контроль емко ти и тангенса угла потерь контролируемого 20 конденсатора. С этого момента времени через этапонную цепь 5 и контропируемьп конденсатор течет измерительный ток. При переходе переменным измерительным током через нулевое значе- 25 ние по заднему фронту сигнала U блок

10 сравнивает напряжения на контролируемом конденсаторе и эталонной цепи (U > и ". „ соответственно), которые в этот момент являются функцией емкос- 30 ти и не зависят от величины активных сопротивлений ."., и Р

Тангенс угла потерь определяется по времени перехода через нулевое значение напряжения на контропируемом конденсатор, которое сравнивается со временем перехода через ноль напряжения на этапонной цепи. ,еля устранения влияния шунтирующего действия преобразователя 11 ток-напряжение на результаты контроля емкости и тангенса угла потерь, неинвертирующий вход усилителя 12 на этом этапе через ключ 17 подключается к контролируемому конденсато- 45 ру. В результате переменное напряжение на конденсаторе повторяется иа выходе усилителя 12 и, следователь" но, измерительный ток не ответвляется на масштабирующий резистор 14. 50

Запоминающий конденсатор 13 при этом поддерживает постоянный ток утечки на прежнем уровне независимо от уровня измерительного тока.

С учетом того, что измерительный ток через контролируемый конденсатор является переменным, необходимо обеспечить режим короткого замыкания по переменному току на втором зажиме

22 для полключения конденсатора. Для. этой цели служит двухтактный повторитель 21 с гальваническими связами, который фактически выполняет роль выходного каскада источника 2 испытательного напряжения, В итоге исчезает необходимость в блокировочных конденсаторах, к которым предъявляются очень жесткие требования (очень большая емкость и высокое рабочее напряжение) при расширении диапазона контролируемых значений емкости и повышении испытательного напряжения.

Пример конкретного построения блока 10 обработки результатов измерения приведен на фиг. 2. Он содержит компараторы 23-27, одновибраторы 28-30, . ячейки оперативной памяти 31-34, схемы 35 и 36 совпадения, делитель 37 напряжения и источник 38 опорного напряжения.

Компаратор 23 сравнивает напряжения на контролируемом конденсаторе и эталонной цепи 5. Результат сравнения поступает на информационный вход ячейки памяти 31. В момент перехода измерительного тока через нуль одновибратора 28 из заднего фронта сигнала формирует импульс записи результата в ячейку 31 памяти. Если С т(эталонная емкость) выбрана равной минимально допустимой (или собственно подобран коэффициент передачи измерительного усилителя 8) в ячейке 31 фиксируется брак С (С,„ „. Аналогично компаратор 24 и ячейка 32 определяют брак С > Сrnax при этом коэффициент деления делителя 37 выбирают равным

Сп,<>/Сщ,„. Подобным образом, увеличив количество делителей, компараторов и ячеек памяти, разбраковку по емкости можно выполнять по нескольким группам допусков.

Компараторы 25 и 26 со схемой совпадения 35 и одновибратором 29 запишут в ячейку 33 брак по тавгенсу угла потерь, если напряжение на контролируемом конденсаторе переходит через нуль раньше, чем напряжение на эталонной цепи. При этом одновибратор 29 формирует импульс записи в момент перехода через нуль напряжения на контролируемом конденсаторе. Схема 35 совпадения предотвращает формирование импульса записи во время измерения тока утечки, когда состояние компараторов 25 и 26 может быть произвольным.

Компаратор 27 сравнивает напряжение

1684729

U, которое является функцией т;ка утечки, с опорным и результат сравнения записывается в ячейку 34 в момент времени, соответствующий заднему

5 фронту сигнала 11, Схема 36 формирует признак Годен". Выходные сигналы ячеек 31...34 памяти и схемы Зб совпадения являются управляющими для наполнительных устройств (индикации, электромагнитов выгрузки и т.п.).

Пример конкретного выполнения блока управления 1 приведен на фиг. 3, Он содержит генератор 39 синусоидального напряжения, фазовращатель 40, сдвига- 15 ющий фазу на 90, нуль-органы 41 и о

42, инвертпр 43. Выходными сигналами являются напряжения с выходов фаэовращателя 40 (1111 используется для управления генераторами 3 и 4 тока), 20 нуль-органа 42 (U< используется задний фронт для управления блоком 10 обработки информации при определении емкости), нуль-органа 41 (U< управляет вторым и четвертым ключами 7 и 17, 25 кроме того, используется при определении тангенса угла потерь в блоке

10) и инвертора 43 (U . управляет перЭ вым и третьим ключами (> и 15, кроме того, задним фронтом управляет блоком 30

10 при контроле тока утечки).

Таким образом, данное изобретение позволяет расширить пределы контроля конденсаторов по емкости до сотен миллифарад, при сохранении возможнос- 5 ти контролировать конденсаторы с рабочим напряжением порядка 200-300 В за счет введения двухтактного повторителя с гальваническими связями.

Введение дополнительного запомина- 40 ющего конденсатора, пятого и шестого ключей позволяет устранить влияние пульсаций источника испытательного напряжения на результат замера тока утечки (особенно заметно при высоких 45 испытательных напряжениях), в результате чего погрешность контроля тока утечки, обусловленная пульсациями, снижается о олей процента. д д

50 формула изобретения

Устройство для контроля электрических параметров конденсаторов, содержащее блок управления, выходы которого подключены к входам управления блока обработки результатов измерения, первого и второго генераторов тока, первого и второго ключей, первый измерительный усилитель к входу которого подключены выход первого генератора тока и эталонная цепь и вывод первого ключа, а выход соединен с входом эталонного сигнала блока обработки результатов измерения, при

1 том вторые выводы эталонной цепи и первого ключа соединены с общей шиной устройства, второй измерительный усилитель, вход которого соединен с первым зажимом для подключения контролируемого конденсатора, а выход — с изчерительным входом блока обработки результатов измерения, источник испытательного напряжения, преобразоватепь ток-напряжение, содержащий операционный усилитель, масштабирующий резистор, запоминающий конденсатор, третий и четвертый ключи, при этом к выходу усилителя подключены одни из выводов запоминающего конденсатора и масштабирующего резистора и вход измерения тока утечки блока обработки информации, другие выводы запоминающего конденсатора и масштабирующего резистора соединены с соответствующими выводами третьего ключа и с инвертирующим входом операционного усилителя, вход управления третьего ключа соединен с входом управления первого ключа и с соответствующим выходом блока управления, первый вывод третьего ключа соединен с первым зажимом для подключения контролируемсго конденсатора и через третий ключ с выходом второго генератора тока, вход которого соединен со входом перacro генератора тока и соответствующим входом блока управления, вход уг,равления четвертого ключа соединен с входом управления второго ключа, ссответствующим выходом блока управления и входом блока обработки результатов измерения, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения параметров конденсаторов и повьппения точности, в него введен двухтактный повторитель с гальваническими связями, вход которого соединен с выходом источника испытательного напряжения, а выход— со вторым зажимом для подключения контролируемого конденсатора, а в преобразователь ток-напряжение вве доны пятый и шестой ключи и второй запоминающий конденсатор, первый вывод пятого ключа соединен с неинвер7684729

1О тирующим входом операционного усилителя и со вторым выводом четвертого ключа, второй вывод пятого ключа соединен с первым выводом второго запоминающего конденсатора и через шестой ключ с общей шиной, второй вывод второго запоминающего конденсатора соединен со вторым зажимом для подключения контролируемого конденсатора, а первый samm соединен с первым выво- дом четвертого ключа, вход управления

5 пятого ключа соединен со входом управления третьего ключа, вход управления шестого ключа соединен со входом управления четвертого ключа.

1604129

Составитель Е. Кущ

Редактор Н. Каменская Техред A,Êðàâ÷óê

Корректор Н.Ревская

Заказ 3505 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101