Устройство измерения активного сопротивления диссипативных cg-двухполюсников

Авторы патента:

G01R27/02 - для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или других производных от них характеристик, двухполюсника, например постоянной времени (для измерения только фазового угла G01R 25/00)

Владельцы патента RU 2461841:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения активного сопротивления и может использоваться во влагометрии материалов, при физико-химических исследованиях жидкостей, а также при автоматическом контроле технологических процессов. Техническим результатом является расширение диапазона измеряемого активного сопротивления с высокой инвариантностью по отношению к шунтирующим емкостям, достигаемой путем преобразования измерительной схемы в дифференцирующую цепь. Измеритель CG-двухполюсников содержит измеряемый CG-двухполюсник, генератор образцового напряжения, компаратор, коммутирующий ключ, вычислительно-управляющее устройство, кроме того, введены конденсатор, форсирующий резистор, повторитель напряжения, генератор единичного скачка напряжения, индикатор. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения активного сопротивления в широком диапазоне шунтирующих емкостей и может использоваться во влагометрии материалов с большими активными потерями, при физико-химических исследованиях жидкостей, а также при автоматическом контроле технологических процессов.

Известен цифровой измеритель сопротивления и емкости [Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отд-ние, 1983. - 320с., ил., стр. 269], в основу которого положен метод дискретного счета, содержащий источник постоянного напряжения, образцовый конденсатор, электронный ключ, устройство сравнения, электронный счетчик, генератор с кварцевой стабилизацией. Измерение сопротивления производится без учета влияния шунтирующей емкости, что не позволяет использовать измеритель для оценки проводимости диссипативных CG-двухполюсников.

Известен измеритель параметров диссипативных CG-двухполюсников [патент RU №2260190 от 06.02.2004], содержащий первый и второй источники образцового напряжения, компаратор, вычислительно-управляющее устройство, измеряемый CG-двухполюсник, два коммутирующих ключа, модулирующий конденсатор, блок управления зарядом-разрядом, электронный коммутатор, делитель частоты, буфер. Недостатком прототипа является малая инвариантность измерения по каналам С и G, и, как следствие, ограниченный диапазон измерения активного сопротивления.

Задача изобретения - измерение активного сопротивления в широком диапазоне с высокой инвариантностью по отношению к шунтирующим емкостям.

Техническим результатом является расширение диапазона измеряемого активного сопротивления с высокой инвариантностью по отношению к шунтирующим емкостям путем преобразования измерительной схемы в дифференцирующую цепь.

Поставленная задача решается тем, что в измеритель параметров CG-двухполюсников, содержащий компаратор, коммутирующий ключ, вычислительно-управляющее устройство, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутирующего ключа, генератор образцового напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора, введены форсирующий резистор, параллельно соединенный с измеряемым CG-двухполюсником, повторитель напряжения, вход которого соединен с измеряемым CG-двухполюсником, выход - с инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен с входом вычислительно-управляющего устройства, генератор единичного скачка напряжения, вход которого соединен со вторым выходом вычислительно-управляющего устройства, выход - через конденсатор, зашунтированный коммутирующим ключом - с измеряемым CG-двухполюсником, индикатор, вход которого соединен с третьим выходом вычислительно-управляющего устройства.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит коммутирующий ключ 1, конденсатор 2, форсирующий резистор 3, измеряемый CG-двухполюсник 4, повторитель напряжения 5, генератор образцового напряжения 6, компаратор 7, вычислительно-управляющее устройство 8, генератор единичного скачка напряжения 9, индикатор 10.

Устройство работает следующим образом.

При измерении активного сопротивления CG-двухполюсника 4 по команде вычислительно-управляющего устройства 8 генератор 9 формирует на первом выводе конденсатора 2 единичный скачок напряжения. Одновременно с этим начинается отсчет времени τ, реализуемый тактированием таймера-счетчика, входящего в состав вычислительно-управляющего устройства 8. Отклик цепи, образованной конденсатором 2, измеряемым CG-двухполюсником 4 и форсирующим резистором 3 описывается формулой

где U_вх - значение входного напряжения;

С - емкость конденсатора 2;

t - время;

С_x - емкость измеряемого CG-двухполюсника. Если положить, что С на несколько порядков превышает С_х, то формула (1) приобретает вид

то есть, участок цепи, образованный конденсатором 2 и параллельно соединенными измеряемым CG-двухполюсником 4 и форсирующим резистором 3, преобразуется в дифференцирующую цепь с постоянной времени τ = RC, измерив которую и зная значение С можно вычислить измеряемое сопротивление по формуле

Компаратор 7 с выхода повторителя напряжения 5 сравнивает напряжение на измеряемом CG-двухполюснике с напряжением генератора образцового напряжения 6, равным 36,8 % от напряжения, поданного на конденсатор 2. Как только сравниваемое напряжение оказывается равным напряжению генератора 6, на выходе компаратора 7 формируется высокий уровень напряжения, вычислительно-управляющим устройством 8 производятся следующие действия: завершается отсчет времени τ; подается сигнал на управляющий вход генератора единичного скачка напряжения 9, по которому на выходе последнего формируется низкий уровень напряжения; подается сигнал на коммутирующий ключ 1, который замыкается на время 1…10 мс, тем самым устраняется остаточное напряжение на конденсаторе 2; производится вычисление по формуле (3) и вывод на индикатор 10 измеряемого сопротивления.

Блоки 7, 8, 9 технически реализованы в микроконтроллере. Диапазон измеряемого активного сопротивления значительно расширяется - (100…10⁷) Ом. Испытания показали, что в интервале шунтирующих емкостей (0…3000) пФ погрешность измерения сопротивления предложенным техническим устройством на 10-15% меньше, чем у других измерителей.

Устройство измерения активного сопротивления диссипативных CG-двухполюсников, содержащее компаратор, коммутирующий ключ, вычислительно-управляющее устройство, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутирующего ключа, генератор образцового напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора, отличающееся тем, что в него введены форсирующий резистор, параллельно соединенный с измеряемым CG-двухполюсником, повторитель напряжения, вход которого соединен с измеряемым CG-двухполюсником, выход - с инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен с входом вычислительно-управляющего устройства, генератор единичного скачка напряжения, вход которого соединен со вторым выходом вычислительно-управляющего устройства, выход - через конденсатор, зашунтированный коммутирующим ключом - с измеряемым CG-двухполюсником, индикатор, вход которого соединен с третьим выходом вычислительно-управляющего устройства.

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников.

Устройство контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока // 2460082

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к устройствам контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока. .

Способ получения электрических сигналов, однозначно идентифицирующих параметры составляющих входного комплексного сопротивления пассивного линейного двухполюсника // 2457498

Изобретение относится к области электротехники. .

Энергосберегающий микроконтроллерный измерительный преобразователь для резистивных датчиков // 2453854

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками.

Способ определения составляющих внутреннего сопротивления химических источников тока // 2449302

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения составляющих внутреннего сопротивления химических источников тока (ХИТ). .

Бесконтактный электромагнитный датчик измерения производной по времени от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса // 2444021

Изобретение относится к области физики плазмы, газовых разрядов, сильноточной электронике, радиофизике, астрофизике и может применяться для исследования динамики распространения электромагнитных импульсов в диспергирующих неоднородных средах, радиолокации.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления в двоичный код // 2444020

Способ определения параметров многоэлементных двухполюсников и устройство для его реализации // 2434234

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников. .

Измерительный преобразователь быстродействующей тензометрической системы // 2424533

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выявления дефектов поверхности катания колес железнодорожного подвижного состава в движении.

Цифровой преобразователь параметров датчиков индуктивного типа // 2421741

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля технологических процессов. .

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников // 2463614

Анализатор-измеритель состояния слоя воды/льда с примесями на дорожной поверхности // 2464580

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и направлено на мгновенное определение смены фазы воды и снижение влияния фазы воды и наличия примесей в ней на точность измерения толщины

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение // 2473919

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д

Мостовой преобразователь сопротивления пленок // 2478214

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для эффективного контроля напыления тонких металлических пленок

Устройство для контроля качества электрической изоляции // 2483312

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции электрических машин и аппаратов

Устройство для контроля качества электрической изоляции // 2490652

Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления с управляемой чувствительностью // 2491558

Измеритель параметров двухполюсных rlc цепей // 2499269

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к области измерения параметров объектов, имеющих схемы замещения в виде многоэлементных пассивных двухполюсников. Технический результат заключается в повышении точности определения параметров объектов измерения в измерителе с питанием импульсами напряжения, имеющими форму функции n-й степени времени, за счет исключения группы составляющих погрешности измерения. Технический результат достигается благодаря тому, что для определения обобщенных параметров проводимости измеряемой многоэлементной двухполюсной RLC цепи используется уравновешивание составляющих тока через RLC цепь, изменяющихся по закону n-й, (n-1)-й, …, 1-й, нулевой степени, и компенсирующего тока, создаваемого многоэлементным потенциально частотно-независимым двухполюсником (ПЧНД) с регулируемыми параметрами. При этом устраняются источники погрешностей измерения, обусловленные шунтирующим действием измерительной цепи на импеданс измеряемой RLC цепи и ПЧНД, а также присутствием синфазного напряжения на входе преобразователя «ток-напряжение». Измеритель сохраняет свойство раздельного уравновешивания и расширенные функциональные возможности, позволяющие создавать устройства для определения параметров различных вариантов многоэлементных двухполюсных цепей и схем замещения типа R-C, R-L и R-L-C. 1 ил.

Устройство для измерения сопротивления электрической изоляции // 2501027

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции крупных электрических машин и аппаратов, имеющих большую постоянную времени. Техническим результатом заявленного изобретения выступает сокращение времени измерения установившегося значения сопротивления изоляции. Технический результат достигается благодаря тому, что в устройство введены два дифференциатора, два компаратора и два RS-триггера, два двухвходовых элемента И, одновибратор и устройство слежения-хранения, с помощью которых фиксируется значение сопротивления изоляции, равное половине установившегося значения. Суть изобретения заключается в том, что устройство следит за изменением сопротивления изоляции в процессе его измерения и фиксирует значение сопротивления, при котором зависимость сопротивления от времени проходит точку перегиба. Установившееся значение сопротивления изоляции определяют как удвоенное значение сопротивления изоляции, при котором наблюдается точка перегиба. 3 ил.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста // 2506599

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста содержит первый резистор 1, второй резистор 2 (он же резистивный датчик), третий резистор 3, четвертый резистор 4, пятый резистор, RC-фильтр 6 и микроконтроллер 7. Резисторы 1, 2 и 5 первыми выводами подключены к входу RC-фильтра 6, выход которого подключен к первому входу АК (АК не показан) микроконтроллера 7, второй вывод резистора 5 подключен к выходу ШИМ (ШИМ не показан) микроконтроллера 7, первые выводы резисторов 3 и 4 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 7, вторые выводы резисторов 1, 2, 3, и 4 подключены, соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 7. Технический результат заключается в повышении точности микроконтроллерного измерительного преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.