Устройство измерения и контроля параметров радиоэлементов с самокоррекцией

 

Изобретение относится к технике измерения и автоматическому управлению и предназначено для измерения параметров радиоэлементов с самокоррекцией. Цель изобретения - расширение области применения и повышение точности преобразования параметров контролируемых элементов - достигается за счет обеспечения дополнительных возможностей преобразования относительных параметров контролируемых катушки индуктивности и конденсатора и реализации структурно-алгоритмического метода коррекции погрешности. Источник 19 опорного напряжения, инвертирующий усилитель 12 с единичным коэффициентом усиления, суммирующий усилитель 9, инвертирующий усилитель 11 с большим коэффициентом усиления, масштабирующий усилитель 10 и цифроаналоговый перемножающий преобразователь (ЦАПП) 8 образуют цепь питания комплексного сопротивления ZL стоящего в цепи обратной связи усилителя 11. Источник 20 опорного напряжения, фазосдвигакж(ая цепь 13, ЦАПП 14 и 15, суммирующий усилитель 16 образуют цепь питания комплексного сопротивления Z2, стоящего в прямой цепи усилителя 11. Ключи 6,7.17 и 18 являются элементами коммутации для режимов измерения параметров конденсаторов, катушки индуктивности и резистора. Контролируемый элемент 1 подключается к измерительной цепи с помощью клемм 2 и 3. С помощью блока 26 обработки и управления устанавливаются коэффициенты передачи управляемых ЦАПП 8,14 и 15. Устройство содержит также эталонные эезисторы 4 и 5, аналого-цифровой преобразователь 25, фазочувстеительные выпрямители 21 и 22. 2 ил.,1 табл. сл с о ю & XI XI О

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ1ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Р1 I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4656978/21 (22) 28,02,89 (46) 15,11.91. Бюл. ¹ 42 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.А,Антипов, В,Д.Бурлаков и М.И.Фролин (53) 621.317.331.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1161900, кл, 6 01 R 27/02, 1985, Авторское свидетельство СССР № 1193601, кл. G 01 R 27/02, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ

С САМОКОРРЕКЦИЕЙ (57) Изобретение относится к технике измерения и автоматическому управлению и предназначено для измерения параметров радиоэлементов с самокоррекцией. Цель изобретения — расширение области применения и повышение точности преобразования параметров контролируемых элементов — достигается за счет обеспечения дополнительных возможностей преобразования относительных параметров контролируемых катушки индуктивности и конденсатора и реализации структурно-алгоритмического метода коррекции погрешности. Источник

Изобретение касается измерения и автоматического управления и предназначено для измерения параметров радиоэлементов, Цель изобретения — расширение области применения и повышение точности преобразования параметров контролируемых элементов.

Я3 1691776 А1

19 опорного напряжения, инвертирующий усилитель 12 с единичным коэффициентом усиления, суммирующий усилитель 9, инвертирующий усилитель 11 с большим коэффициентом усиления, масштабирующий усилитель 10 и цифроаналоговый перемножающий преобразователь (ЦАПП) 8 образуют цепь питания комплексного сопротивления Zt, стоящего в цепи обратной связи усилителя 11, Источник 20 опорного напряжения, фазосдвигающая цепь 13, ЦАПП 14 и 15, суммирующий усилитель 16 образуют цепь питания комплексного сопротивления Zz, стоящего в прямой цепи усилителя 11. Ключи 6,7.17 и 18 являются элементами коммутации для режимов измерения параметров конденсаторов, катушки индуктивности и резистора. Контролируемый элемент 1 подключается к измерительной цепи с помощью клемм 2 и 3. С помощью блока 26 обработки и управления устанавливаются коэффициенты передачи управляемых ЦАПП 8,14 и 15, Устройство содержит также эталонные оезисторы 4 и 5, аналого-цифровой преобразователь 25, фазочувствительные выпрямители 21 и 22. 2 ил,,1 табл.

На фиг,1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг.2 — блоксхема блока обработки и управления.

Устройство измерения и контроля параметров радиоэлементов с самокоррекцией содержит контролируемый 1 (КЭ) элемент, соответственно клеммы 2 и 3 для подключения контролируемого элемента, эталонный резистор 4 (Rp), эталонный резистор 5 (Ro), 1691776 (нормально разомкнутый контакт) управляющему входу ФЧВ 21. через ФСЦ 23 — к управляющему входу ФЧВ 22. Выход ФСЦ

13 подключен к входу ЦАПП 14, выход которого подключен к первому входу сум лирующего усилителя 16. а выход ЦАПП 15 — к второму входу второго суммирующего усилителя 16, выход которого подключен к входу ключа 17, первый выход которого (нормально замкнутый контакг) подключен к второму выводу эталонного резистора 4 и первому выходу (нормально разомкнутый

KoHT3KT) ключа 7, BToáoé выхоД которого подкл.очен к входу (нормально замкнутый контакт) ключа 6, первый выход которого нормально ра"-:oìKHóò,i; Kî -.òàêò) соединен с вторым выводом эталонного резистора 5, второй выход ключа I (нормально замкну. тый контакт) соединен с вторым вь ходом

0 ключа 17 (нормально разомкнутый контакт).

Выход суммиоующего усилителя 9 подключен к входу ЦАПП 8, выход которого соединен с входом ключа 7. Вь:ходы ФЧВ 21 и 22 подключены cooTBBTGTBBHHo к второму и

5 третьему входам коммутатора 24 аналоговых сигналов, выход которого через АЦП 25 соединен с входом регистра 42, выход которого подклю ен к входу блока 43 и первому входу блока 47, информационный выход

0 блока 43 подключен к вход, блока 44, а выход осведомительного сигнала к входу 36 устройства 46 управления. Выход блока 44 подключен к входу блока 45, выход которого подключен к первому информационному

5 входу 39.устройства 46 упоавления, информационный выход блока 47 подкл|очен к вторым информационным входам блоков

43,45,46 и 48, Управляющие выходы устройства 46 управления подключены: 27 — к уп 0 равляющему входу коммутатора 24; 28 — K управляющему входу клокоча 18; 29- к управляющему входу ключа 1 t; 30 — K управляющему входу ключа 7; 31 — к управляющему входу ключа 6; 35 -- к управлгнощим входам

5 регистра 42, блоков 43, 44 и 45: 38 — к входу управления блока 47; 41 — к Põoäó управления блока 48. Информационные выходы устройства 46 управления г одключены: 32 — к информационному входу ЦАПП 8;:3 — к

0 информационному входу ЦАПП 14; 34 — к информационному входу U.. ÌÃ! 15; 40 — к информационному входу бло",à 48, выход которого подключен к второглу .;нформационному входу bnoKa 47

5 Основу технического ьыполнения блока

26 обработки и управления (ÁÎÓ) составляет микропроцессорный контроллер (фиг.2), в который входят центральный процессор (ЦП), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устключи 6 и 7, цифроаналоговый перемножающий преобразователь 8 с управляемым коэффициентом передачи Кз (ЦАПП), первый суммирующий усилитель 9, масштабирующий усилитель 10 с коэффициентом переда- 5 чи К1, инвертирующий усилитель 11 с большим коэффициентом усиления (В - oo), инвертирующий усилитель 12 с коэффициентом передачи, .равным К2 = -1, фазосдвигающую цепь 13 (ФСЦ), цифроаналоговый 10 перемножающий преобразователь 14 с управляемым коэффициентом передачи (К5), цифроаналоговый перемножающий преобразователь 15 с управляемым коэффициентом передачи (Кл), второй суммируюший 15 усилитель 16, ключи 17 и 18, источник 19 опорного напряжения постоянного тока, источник 20 опорного напряжения переменного тока, фазочувствительные выпрямители 21 и 22 (ФЧВ), фазосдвигающую 2 цепь 23 (ФСЦ), коммутатор 24 аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь 25 (АЦП), блок 26 обработки и управления, управляющие выходы 27 — 31 блока 26 обработки и управления, информационные 2 выходы 32,33 и 34 блока 26 обработки и управления, управляющий выход 35, вход

36 осведомительного си, нала, информационный вход 37, управля1ощий выход 38, информационный вход 39, информационный 3 выход 40, управляющий выход 41 блока 26 обработки и управления, Блок 26 обработки и управления содержит входной регистр 42, блок 43 сравнения и анализа, блок 44 умножения, блок 45 сум- 3 мирования, устройство 46 управления, блок

47 памяти, блок 48 вычитания результатов контроля и измеоения, Контролируемый элемент 1 подключенк измерительной цепи при помощи клемм,. 4 и 3, причем клемма 3 для подключения к:.. <.тролируемого элемента и первые выводы эталонных резисторов 4 и 5 Обьединены и подключены к входу инвертирующего усилителя 11, выход которого подключен к вхо- 4 дам фазочувствительных выпрямителей 21 и 22 и к первому входу коммутатора 24 аналоговых сигналов и через масштабирующий усилитель 10 — к первому входу суммирующего усилителя 9, выход истОчника 19 опоо- 5 кого напряжения постоянного тока подключен к первому входу ключ; 18 (нормально замкнутый контакт), выход которого соединен с входом фазосдвигающей цепи

13, входом цифроаналогового перемножаю- 5 щего преобразователя 15 и через инвертирующий усилитель 12 — к второму входу суммирующего усилителя 9, выход источника 20 Опорного напряжения переменного тока подключен к второму входу ключа "»8

1691776 ройство (ПЗУ), таймер — таймер реального времени (РВ).

Контроллер построен на базе МПК 580.

Для связи контроллера с программируемым каналом преобразования используется программируемый параллельный интерфейс (К580ВВ55, ППИ), Выходы БОУ 32,33,34 представляют собой 8-разрядные цифровые информационные выходы.

Вход БОУ представляет собой 12-разрядный цифровой информационный вход, Выходы БОУ 28,29,30,31 представляют собой 1-разрядные выходы управляющих сигналов, а выход 27 — 3-разрядный выход управляющих сигналов.

Функции БОУ 26 физически реализованы в виде программ, хранящихся s ПЗУ контроллера, Устройство измерения и контроля параметров радиоэлементов с самокоррекцией работает следующим образом.

Устройство эа исключением ФЧВ 21,22, коммутатора 24, АЦП 25 и БОУ 26 представляет собой двуплечий автобалансный мост.

Введем обозначения: Z1 — сопротивление (B общем случае комплексное), стоящее в цепи обратной связи усилителя 11; Zz— сопротивление (в общем случае комплексное), стоящее в прямой цепи усили1еля 11.

Источник 19 опорного напряжения, инвертирующий усилитель 12 с единичным коэффициентом усиления, суммирующий усилитель ", инвертирующий усилитель 11 с большим коэффициенioì усиления, масштабирующий усилитель 10 и ЦАПП

8 образуют цепь питания комплексного сопротивления Z1, стоящего в цепи обратной связи усилителя 11, причем эа счет инверсии входного сигнала данным усилителем обратная связь является отрицательной.

Источник 19 опорного напряжения (Uo), ФСЦ ;;!, ЦАПП 14 и 15, суммирующий усилитель 16 образуют цепь питания комплексного сопротивления Zz, стоящего в прямой цепи усилителя 11.

Цифроаналоговые перемножающие преобразователи (ЦАПП) построены на основе интегральных ЦАП (например, К572ПА1); на его вход о=.орного напряжения подается сигнал, который умножается на коэффициент М/2", где К вЂ” код, подаваемый на цифровой вход, n — - число разрядов, Усилитель 11 ; на основе интегрального операционного усилителя (например, К544УД2), обладающего высоким коэффициентом усиления в разомкнутом состоянии и большим входным сопротивлением, 10

25 3 0

Общее для всех режимов работы выражение выходного напряжения усилителя 11 запишется в виде: JQ Uo + 4 Up+ i + Uo Е К1КЗ 2 К1

Структура устройства (фиг.1) может быть программно перестроена на выполнение соответствующей функции — измерение параметров резисторов (д Й ), параметров катушки индуктивности (д LX,Q), параметров конденсаторов (д Сх tg д) или коррекции, Структура перестраивается с помощью ключей 18,17,7 и 6, образующих схему конфигурационной коммутации.

В таблице представлены состояния элементов коммутации ключей 18,17,7 и 6 для режима измерения параметров конденсаторов (представленного параллельной схемой замещения), катушки индуктивности (представленной последовательной схемой замещения), резистора (на постоянном токе) и режима коррекции (на постоянном и переменном токе):

Работа устройства с самокоррекций происходит в два этапа.

Для случая измерения сопротивления резисторов состояние ключей схемы конфигурационной коммутации соответствует режиму "Резистор" (таблица).

На первом этапе к клеммам 2 и 3 измерител ь ной цепи подключается кс нтролируемый элемент 1, имеющий активное сопротивление Rx = RN + Ь R>;,где Rr!— номинальное значение сопротивления контролируемого резистора; Л R — отклонение от номинала, При этом выход ЦАПП 8 через ключ 7 (положение а) и ключ б (положение а) подключается к клемме 2 контролируемого элемента 1, а выход суммир ющего усилителя 16 через ключ 17 (положение а) подключается к второму выводу первого эталонного резистора 4. С помощью ключа 18 (положение а) подключается источник 19 опорного напряжения постоянного тока. Таким образом, к прямой цепи усилителя 11 подключено сопротивление

Z2= Ro (2) а к цепи обратной связи — контролируемый резистор с сопоотивлением

Z1= R;„ (3)

С помощью БОУ 26 устанавливаются коэффициенты передачи управляемых ЦАПП

8,14,15 соответственно: Кз = йм!Е,; К4 = 1;

К =- 0 (Кь = О, если код, поступающий на цифровой вход ЦАПП 14 равен нулю), Подставив значения Z1,Z2,K3,К4,Ки в зависимость (3). получим выражение выходно1691776 го напряжения UE для режима контроля параМЕтРа РЕЗИСТОРОВ (Е = ) х

Uo (4)

К1

ЛВх где д Rx =

Rî

Выходное напряжение усилителя 11 поступает на первый вход коммутатора 24 аналоговых сигналов, через который по управляющему Выходу 27 с БОУ 26 UE поступает на АЦП 25. Для упрощения анализа условно рассматриваем передаточную характеристику АЦП как непрерывную, линейную с коэффициентом передачи КАцп == 1, На выходе АЦП 25 получают цифровой эквивалент сигнала

Y*= —,д », (5)

I<1 который поступает в регистр 42 и затем запоминается в блоке 47 памяти.

Второй этап работы устройства соответствует режиму коррекции. При этом БОУ 26 с сигналами управления на выходах 27-31 устанавливает схему конфигурационной коммутации в соответствии с режимом "Коррекция на =I" (таблица). При этом выход

ЦАПП 8 через ключ 7 (положение а) и ключ 6 (положение б) подключен к второму выводу эталонного резистора 5, а выход суммирующего усилителя 16 через ключ 17 (положение а) подключается к второму выводу эталонного резистора 4. С помощью ключа

18 (положение а) подключается источник.19

Опорного напряжения постоянного тока, Таким образом, к прямой цепи и к цепи обратнОй связи усилителя 11 подключены эталонные резисторы:

Z1 = Ro, (6)

Z2= Ro (7)

С помощью блоков 43,44 и 46 Вычисляются значения замещающих воздейс1яий метОдом последовательных приближений в соответствии с формулой ("1) = у() - К..(У*-У()), (8) где(О и;

Кол

Кз К1 — коэффициент ОбратнОго

Uî преобразования, причем начальное прибли>кение вычисляется по формуле (о) „*

Устройстьо 46 управления через сван информационные выходы 32, 33 и 34 устанавливает соответственно коэффи1 иенты

Кз- R yR., К4 =- К40+1) К5 =- О. Коду(+ ус-навль|вает коэффициент ЦАПП 15 К4

=-К4(". Подставив значения Z1,Zz, Кз,К4 и Кв

В 388I4c!N4ocTI (3), получим Выражение Выходного напря>кения ИП на втором этапе работы (I+I) Up Rp К4 Up (+1)

ОE

К1 RN К1 (10)

Данное напряжение, как и на первом этапе работы, через коммутатор 24 аналоговых сигналов, управляемыЙ от БОУ 26. поступает на АЦП 25, с выхода которого результат преобразованного замещающего воздействия поступает через информационный вход на регистр 42, где затем

15 сравнивается с У в блоке 43, т,е, У вЂ” Y( — — AY()+1), Процесс продолжается до тех пор, пока Y = Y() или в развернутом виде — — К4 > — 1 = — д Rx (11)

Uo Ro (n i Uo

K1 RN K 20

Из выражения (10) найдем значение устанавливаемого В результате второго этапа работы коэффициента передачи ЦАПП 15

К4 (и) Rx

Rp (12) (л) Ях

Зная Кз, можно найти скорректированное значение В,=" -1

" (n) Кз

40 и сравнить его с допустимым относительНЫМ ОТКЛОНЕНИЕМ СТ НОМИНВЛа д Рхдол (ВЫчисления проводятся в блоке 48).

Для случая измеоения параметров конденсатора БОУ 26 сигналами управления на выходах 27-31 устанавливает схему конфигурационной коммутации в соответствии с режимом "Конденсатор" (таблица 1).

На первом этапе к клеммам 2 и 3 измерительной цепи подключается контролируемый элемент 1, имеющий t:омплексное сопротивление!

1/R„+ J СО!,CN + /ЪCx) где CN — номинальное значение емкости контролируемого конденсатора:

Л Сх — отклонение От номинала, Rx — активная составляющая.

Коэффициент t 4() пропорционален

30 скорректированному значению сопротивления контролируемого элемента 1, т,е„сформированный в БОУ 26 код у(" будет также равен

1691776

При этом выход ЦАПП 8 через ключ 7 (положение б) подключается к второму выводу эталонного резистора 4, а выход суммирующего усилителя 16 через ключ 17 (положение б) и ключ 6 (положение a) подключается к клемме 2 контролируемого элемента 1. С помощью ключа 18 (положение б) подключается источник 20 опорного напряжения переменного тока, Таким образом, к прямой цепи усилителя 11 подключено комплексное сопротивление

Zz—

1/Rx + 1 й) (CN + Л Сх) (13) а к цепи обратной связи — эталонное сопротивление, т.е.

Z1 = Ro. (14)

С помощью БОУ 26 устанавливаются коэффициенты передачи управляемых ЦАПП

8,14,15 соответственно: Кз = Ro й) CN, К4 = 0 (К4 = О, если код, поступающий на цифровой вход ЦАПП 15, равен нулю), К5 = 1. Подставив значения Z1, 2г, Кз, К4, К5 в выражение (3), получим выражение выходного напряжеНИЯ UE ДЛЯ РЕжИМа КОНТРОЛЯ ПаРаМЕтРОВ конденсатора

В

UE = j — 1:g д — — д Сх

Uo ()o

К1 К1 (15) где дух= С, 9 д р г

ЬСх 1

См Вх <> М

Выходное напряжение усилителя 11 поступает на фазочувствительные выпрямители 21 и 22. На управляющий вход ФЦВ 21 подается напряжение. синфазное с напряжением питания ио, при этом на выходе

ФЧВ 21 выделяется активная составляющая напряжения по формуле (15)

RE (UEj = — —,д Сх . (16)

К1

На управляющий вход ФЧВ 22 подается напряжение, сдвинутое ФСЦ 23 на 80 по отношению к Uo, при этом на выходе ФЧВ 22 выделяется реактивная составляющая напряжения согласно формулы (15) (п (UE)= — Щ д. (17)

К1

Выпрямленные напряжения по зависимостям (16) и (17) с выходов ФЧВ 21 и 22 через коммутатор 24 аналоговых сигналов последовательно поступают на АЦП 25, Коммутатор 24 управляется БОУ 26, Для упрощения анализа условно рассматриваем передаточную характеристику АЦП как непрерывную, линейную с коэффициентом передачи Кдцп = 1. Тогда на выходе АЦП 25 (19) (,1), к5(+1)о. К4(+)u и

К1 Яо и С ч К1 йо й) С1ч К1 (24) Данное напряжение, как и на первом этапе работы, поступает на ФЧВ 21 и 22. с получают соответственно цифровые эквиваленты сигналов (16) и (17);

YRE = — — д Сх, (18)

К1

5 4 1)о

Yi = — 1g д, К1 .которые записываются в первую и вторую половины регистра 42 соответственно, а затем запоминаются в блоке памяти.

Второй этап работы устройства соответствует режиму коррекции, при этом состояние ключей схемы конфигурационной коммутации соответствует режиму "Коррекция на !" (таблица). При этом выход ЦАПП

"5 8 через ключ 7 (положение а) и ключ 6 (положение б) подключается к второму выводу эталонного резистора 5, а выход суммирующего усилителя 16 через ключ 17(положение а) подключается к второму выводу эталонноr0 резистора 4, С помощью ключа 18 (положение б) подключается источник 20 опорного напряжения переменного тока.

Таким образом, к прямой цепи и к цепи обратной связи усилителя 11 подключены чисто активные образцовые резисторы:

Z1 = Ro, (20)

Z2 = Ro. (21)

С помощью блоков 43,44 и 45 в БОУ 26 вычисляются значения замещающих воз((+1) (!+1) действий yRE(), у|,„(методом последовательных приближений в соответствии с формулами:

YRE YRE + Кап (YRE Е ) (У1П. = yim + Коп(Ylm — im „J, (22) (+ ) (i) " Ь1)1 J( причем начальное приближение вычисляется по формулам:

yRE = КЗ â€” Koo YRЕ E " (о) (о) (23)

По управляющему сигналу на выходе 35 уке, yiп, считываются з блок 46 управ(!+1 ((+1) ления. Затем блок 46 управления через свои информационные выходы 32;33,34 устанав45 ливает соответственно Yîçôôèöèåíòû: K3 =

= Ro Cu .М, К4 = K4, К5 = К5 . КОд уйти устанавливает коэффициент передачи

ЦАПП 15К4= К4 ), коду1,„()устанавливает коэффициент передачи ЦАПП 14 К5 = К5(50 Подставив значения Z1, Zg, Кз, К4, К5 в формулу (3), получим выражение выходного на.пряжения усилителя 11 на втором этапе работы

1691776 помощью которых выделяются активная 1 реактивная составляющие сигнала Йе

1+1 .

Затем эти составляющие через коммутатор

24 последовательно поступают на АЦП 25, с выхода KoTopofo результаты преобразОванного замещающего воздействия через информационный вход поступают соответственно в перву(о и вторую половины реги,. стра 42, а затем сравниваются с Уре и

Yl в блоке 43, т,е.

Уке — Уяе = ЛУре

Ъ i+1 (Н-1), Y -Y (1)= ЛУ (i+1) !

m im

Процесс продолжается до тех пор, пока, /кЕ =- YvE " ;

Ylm = Ylm(n), или в развернутом виде:

y (») U, о . 1 о С

К1 Ro©CN К1

0о К5 Uо

= — С9 О.

К1 йоВСИ К1

В результате второго этапа работы устанавливаются следующие значения коэффицивцтов г1ередачи

К4, = Ж йо CN+ ACx); (25)

К5 ") =- Ro/Rx (26)

Из выражений (25) и (26) видно, что коэффициенты К4(, К5 пропорциональны активной и реактивной составляющим преобразуемого элемента. Зная Кз, можно найти скорректированные значения:

tg д =у "j/Кз. и сравнить их с допустимыми отклонениям относительных величин: д Схдоп, т9 (одоп.

Для случая измерения параметров катушки индуктивности состояние ключей схемы конфигурационной коммутации соответствует режиму "Катушка индуктивности" (таблица), На первом этапе к клеммам 2 и 3 измерительной цепи подключается контролируемый элемент 1, имеющий комплексное сопротивление х = пх+ ) Г((LN+ 4 -х) где LN — номинальное значение индуктивности контролируемой катушки индуктивности;

ALx — отклонение от номинала;

Rx — активная составляющая.

Z1 = Йх + ) m (LN + Л1 х) (28)

С помощью БОУ 26 устанавливаются коэффициенты передачи управляемых ЦАПП (o LN .

8,14,15 соответственно; Кз =, К4 = 0; гм (о

К5 = 1, Подставив значения Zl, Zz, Кз, К4, К5 в зависимость (3), получим выражение выходного напряжения 0е для режима контроля параметров катушки индуктивности

1 Ф

Uo 1 Uo

0е — - j — — — — д1

К1 П К1 (29)

ГДЕ д Lx = Ь Lx/LN, О = В LN/Rx.

Выходное напряжение усилителя 11 по30 ступает на фазочувствительные выпрямители 21 и 22. На управляющий вход ФЧВ 21 подается напряжение, синфазное с напряжением питания Uo, при этом на выходе

ФЧВ 21 выделяется активная составляющая напряжения формулы (29)

R((бе) = — — д1, К1 (30)

На управляющий вход ФЧВ 22 подается напряжение, сдвинутое ФСЦ 23 на 90 по

40 отношению к Uo, при этом на выходе ФЧВ

22 выделяется реактивная составляющая напряжения Ое

Uo 1

Im (Е) =

К1 Q (31)

Выпрямленные наг1ряжения (30) и (31) с выходов ФЧВ 21 и 22 через коммутатор 24 аналоговых сигналов последовательно поступают на АЦП 25. Коммутатор 24 управляется EGV 26. Для упрощения анализа, как и в других режимах работы, условно рассматривают передаточную характеристику АЦП как непрерывную, линейную с коэффициентом передачи Кдцп = 1, Тогда на выходе АЦП

25 получают соответственно цифровые эквиваленты сигналов (30) и (31):

YR, =- — и,;

Э 0о (32)

К1 я: Uo 1

У(К1 а (33) При этом выход ЦАПП 8 через ключ 7 (положение а) и через ключ 6 (положение а) подключается к клемме 2 контролируемого элемента 1, а выход суммирующего усилите5 ля 16 через кл1оч 17 (положение а) подключается к второму выводу эталонного резистора 4, С помощью ключа 18 (положение б) подключается источник 20 опорного напряжения переменного тока, т.е. к пря10 мой цепи усилителя 1.1 подключен эталонный резистор

Zg=Ro, (27) "а к цепи обратной связи — комплексное сопротивление

1691776 которые поступают в первую и вторую половины регистра 42 и затем запоминаются в блоке 47 памяти.

Второй этап работы устройства соответствует режиму коррекции, при этом состояние ключей схемы конфигурационной коммутации соответствует режиму "Коррекция на -)" (таблица). Выход ЦАПП 8 через ключ 7 (положение а} и ключ 6 (положение б) подключается к второму выводу эталонного резистора 5, а выход суммирующего усилителя 16 через кл юч 17 (положение а) подключается к второму выводу эталонного резистора 4. С помощью ключа 18 (положение б) подключается источник 20 опорного напряжения переменного тока, т.е. к прямой цепи и к цепи обратной связи усилителя

11 подключены эталонные резисторы:

Z1= R,;; (34)

Z2= Ro (35)

В БОУ 26 с помощью блоков 43,44 и 45 вычисляются значения замещающих воздействий методом последовательных приближений в соответствии с формулами (22), при этом начальные приближения вычисля«отся по формулам (23). По управляющему сигналу на выходе 35 yRE(и у п,(считы (1+1) (!+1) ваются в блок 46 управления. Затем последний через свои информационные выходы

32, ЗЗ и 34 устанавливает соответственно коэффициенты:

КЗ = ; К4 =- К4 К5 = К5

Код укЕ устанавливает коэффициент 3+1) передачи ЦАПП 15 К4 = К4(),код у,„( устанавливает коэффициент передачи

ЦАПП 14 К5 =К5, Подставив значения Z1, Zz, Кз, К4, K5 B формулу (3), получим выражение выходного напряжения усилителя 11 на втором этапе работы (i-Ä;) K5 Up Rp

„(+1) .

0Е =)

К1в()ч

K4(U0 Rî 0о

K1CuLig K1 (36) Данное напряжение, как и на первом этапе работы, поступает на ФЧВ 21 и 22, с помощью которых являются активная и реактивная составляющие сигнала UE ), 3a +1) тем эти составляющие через коммутатор 24 последовательно поступают на АЦП 25, с выхода которого цифровые эквиваленты составля|ощих UE " : и К <"+1)Я

УВЕ() = —,1 1; (37)

K 1 I (i) LAI

К5 (+ 1) (38)

К1 Rnu)LN через информационный вход поступают соответственно в первую и вторую половины

5 С регистра 42. а затем сравниваются с YRi- u

Yim в блоке 43, т.е.:

YRE - YRE = Лй,(, 10 У * У (1+1) Y (i+1)

im im im

Процесс продолжается до тех пор, пока:

YRE = YRE u Yim = Yim (и) - (n}

В результате второго этапа работы устанавливаются следующие значения коэффициентов передачи:

K)(" = В Во(Си + ЛСх): (39)

К5 = Rî/Rx (40)

Из выражений К5 (39) и (40) видно. что

2р коэффициенты К4 и К5(п пропорциональны активной и реактивной составляющим преобразуемого элемента. Зная Кз. можно вычислить скорректированные значения:

О= Кз/yi, (), и сравнить их с допустимыми отклонениями

30 относительных величин д (хдоп: Одоп

Кроме преобразования относительного сопротивления контролируемого резистора, осуществляется преобразование относительных параметров контролируемой

35 катушки индуктивности, а также относительных параметров контролируемого конденсатора, что расширяет область применения предложенного устройства.

В данном устройстве реализуется струк40 турно-алгоритмический метод коррекции погрешности, с введением которого повышается точность преобразования всех параметоов контролируемых элементов.

45 Формула изобретения

Устройство измерения и контроля параметров радиоэлементов с самокоррекцией, содержащее первый эталонный резистор, источник опорного напряжения постоянно50 го тока, первый суммирующий усилитель, первый цифроаналоговый перемножающий лреобразователь, первый ключ, инвертирующий усилитель с большим коэффициентом усиления, инвертирующий усилитель с еди55 ничным коэффициентом усиления, первый вывод первого эталонного резистора соединен с первым входом инвертирующего усилителя с большим коэффициентом усиления, выход первого суммирующего

1691776 усилителя соединен с входом первого цифроаналогового перемножающего преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности преобразования параметров контролируемых элементов, в него введены три дополнительных ключа, два цифроаналоговых перемножающих преобразователя, масштабирующий усилитель, второй суммирующий усилитель, две фазосдвигающие цепи, два фазочувствительных выпрямителя, коммутатор аналоговых сигналов, второй эталонный резистор, аналогоцифровой преобразователь, блок обработки и управления и источник опорного напряжения переменного тока, первая клемма для подключения контролируемого элемента соединена с первыми выводами первого и второго эталонных резисторов, выход инвертирующего усилителя с большим коэффициентом усиления подключен к входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, к первому входу коммутатора аналоговых сигналов и через масштабирующий усилитель — к первому входу первого суммирующего усилителя, выход источника опорного напряжения постоянного тока и выход источника опорного напряжения переменного тока соединены с первым и вторым входами первого ключа, выход которого подключен к входу первой фазосдвигающей цепи, к входу второго цифроаналогового перемножающего преобразователя и через инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления — к второму входу первого суммирующего усилителя, выход источника опорного напряжения переменного тока подключен к управляющему входу первого фазочувствительного выпрямителя и чег.еэ вторую фазосдвигающую цепь — к управляющему входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход первой фазосдвигающей цепи подключен к входу третьего цифроаналогового перемножающего преобразователя, выход которого подключен к

5 первому входу второго суммирующего усилителя, выход второго цифроаналогового перемножающего преобразователя подключен к второму входу второго суммирующего усилителя, выход которого подключен

10 к входу второго ключа, первый выход которого подключен к первому выходу третьего .ключа и второму выводу первого эталонного резистора, а второй выход второго ключа подключен к второму выходу третьего ключа

15 и входу четвертого ключа, первый выход которого подключен к второму выводу второго эталонного резистора, выход первого цифроаналогового перемножающего преобразователя подключен к входу

20 третьего ключа, выходы первого и второго фазочувствительных выпрямителей подключены соответственно к второму и третьему входам коммутатора аналоговых сигналов, выход которого соединен с вхо25 дом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока обработки и управления, первый управляющий выход которого подключен к управляющему входу коммутатора аналоговых

30 сигналов, второй, третий, четвертый и пятый управляющие выходы блока обработки и управления соединены с управляющими входами соответственно первого-четвертого ключей, первый, второй и третий информа35 ционные выходы блока обработки и управления соединены соответственно с цифровыми информационными входами первого, второго и третьего цифроаналоговых перемножающих преобразователей, 40 второй выход четвертого ключа соединен с второй клеммой для подключения контролируемого элемента.

1691776

28

29

Ю