Имитатор выходных сигналов тензорезисторов

Авторы патента:

G06G7/62 - электрических систем или устройств

Владельцы патента RU 2536676:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" (RU)

Изобретение относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов. Технический результат заключается в повышении точности имитации разбаланса измерительного моста за счет использования в качестве источника образцового напряжения умножающего цифроаналогового преобразователя с подключением источника питания измерительного моста к его входу опорного напряжения и обеспечении имитации частотных сигналов за счет введения в схему имитатора усилителя и сумматора, которые образуют дополнительный безынерционный канал изменения выходного сигнала измерительного моста. Устройство содержит измерительный мост 1, линеаризующий резистор 6, дифференциальный усилитель 7, источник образцового напряжения 8, разностную схему 9, интегратор 10, усилитель 11 и сумматор 12. Выводы одной диагонали измерительного моста 1 подключены к источнику питания U_П, а другой диагонали являются информационными выводами имитатора и соединены с входами дифференциального усилителя 7. Вход источника образцового напряжения 8 подключен к источнику питания U_П измерительного моста 1, а выход источника образцового напряжения 8 соединен со вторым входом разностной схемы 9. Выход сумматора 12 соединен с первым выводом линеаризующего резистора 6, второй вывод которого подключен к одному из информационных выводов имитатора. 1 ил.

Изобретение относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов.

Известен имитатор выходных сигналов тензорезисторов, предназначенный для метрологической поверки, аттестации и наладки вторичных тензометрических приборов, содержащий мостовую или полумостовую схему, набор электромагнитных реле, контактные пары которых коммутируют в плечи измерительной схемы ту или иную комбинацию из набора постоянных резисторов [1]. Такой имитатор имеет ограниченный набор уровней разбаланса выходного сигнала, способен имитировать сигналы только статического характера, имеет небольшой ресурс из-за наличия механических контактов, не позволяет автоматизировать процесс проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных преобразователей.

Известен имитатор выходных сигналов тензорезисторов [2], содержащий имитирующую схему - измерительный мост, плечи которого образованы резисторами, первый диод, два линеаризующих резистора, а также источник образцового напряжения. Выводы одной диагонали моста служат для подключения его к источнику питания, выводы другой диагонали являются информационными для вторичного прибора. Точка соединения первых выводов резисторов подключена к катоду диода, анод которого соединен с первым выводом диагонали питания. Второй вывод одного из этих резисторов соединен с одним из информационных выводов моста и одним из выводов источника образцового напряжения, другой вывод которого соединен со вторым выводом другого из этих резисторов.

Недостатками данного устройства являются нелинейность зависимости выходного сигнала (напряжения разбаланса моста) от величины образцового напряжения, температурная нестабильность выходного сигнала, обусловленные наличием в цепи задания разбаланса нелинейных элементов с высокой температурной чувствительностью (диодов), малый диапазон измерения напряжения разбаланса моста при приемлемой точности.

Из известных наиболее близким по технической сущности является имитатор выходных сигналов тензорезисторов [3]. Устройство состоит из измерительного моста, образованного прецизионными резисторами, линеаризующего резистора, источника образцового напряжения, дифференциального усилителя, разностной схемы и интегратора. При этом выходы измерительного моста соединены с входами дифференциального усилителя, выходы источника образцового напряжения и дифференциального усилителя соединены с входами разностной схемы, выход которой соединен с входом интегратора. Выход интегратора соединен с одним выводом резистора задания разбаланса, а другой вывод резистора задания разбаланса соединен с одним выходом измерительного моста.

Недостатками этого имитатора выходных сигналов тензорезисторов являются недостаточная точность имитации разбаланса измерительного моста, связанная с тем, что величина разбаланса моста не учитывает напряжение питания моста, и невозможность имитации частотных сигналов из-за инерционности интегратора.

Целью изобретения является повышение точности имитации разбаланса измерительного моста за счет использования в качестве источника образцового напряжения умножающего цифроаналогового преобразователя, на опорный вход которого подается напряжение питания измерительного моста, и обеспечение имитации частотных сигналов за счет включения в схему усилителя и сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что в имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, источник образцового напряжения, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационных выводов моста, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, разностная схема, первый вход которой соединен с выходом источника образцового напряжения, а второй - с выходом дифференциального усилителя, и интегратор, вход которого соединен с выходом разностной схемы, согласно предлагаемому изобретению в него введены усилитель, вход которого соединен с выходом разностной схемы, и сумматор, входы которого подключены к выходам усилителя и интегратора, а выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора, причем источник образцового напряжения выполнен на основе умножающего цифроаналогового преобразователя, вход опорного напряжения которого подключен к источнику питания измерительного моста.

Использование в качестве источника образцового напряжения умножающего цифроаналогового преобразователя с подключением источника питания измерительного моста к его входу опорного напряжения позволяет повысить точность имитации разбаланса измерительного моста, поскольку при этом разбаланс моста будет определяться напряжением питания моста, как и в реальных мостовых измерительных схемах.

Введенные в схему имитатора выходных сигналов тензорезисторов усилитель и сумматор образуют дополнительный безынерционный канал изменения выходного сигнала измерительного моста, что позволяет обеспечить имитацию частотных сигналов.

Таким образом, предложенная совокупность признаков изобретения приводит к повышению точности имитации разбаланса измерительного моста за счет учета напряжения питания моста и обеспечивает возможность имитации частотных сигналов.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства имитатора выходных сигналов тензорезисторов. Устройство состоит из измерительного моста 1, образованного прецизионными резисторами 2, 3, 4, 5, линеаризующего резистора 6, дифференциального усилителя 7, источника образцового напряжения 8, выполненного на основе умножающего цифроаналогового преобразователя, разностной схемы 9, интегратора 10, усилителя 11 и сумматора 12. При этом выводы одной диагонали измерительного моста 1 подключены к источнику питания U_П, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора и соединены с входами дифференциального усилителя 7. Выход дифференциального усилителя 7 подключен к первому входу разностной схемы 9. Вход источника образцового напряжения 8 подключен к источнику питания U_П измерительного моста 1. Выход источника образцового напряжения 8 соединен со вторым входом разностной схемы 9. Выход разностной схемы 9 подключен к входам усилителя 11 и интегратора 10, выходы которых подключены к входам сумматора 12. Выход сумматора 12 соединен с первым выводом линеаризующего резистора 6, второй вывод которого подключен к одному из информационных выводов имитатора.

Работает устройство следующим образом. При подаче на измерительный мост 1 напряжения питания U_П формируется выходной сигнал измерительного моста 1 - напряжение разбаланса U_ВЫХ, и на выходе источника образцового напряжения 8 появляется напряжение U_об, пропорциональное напряжению питания моста U_П и коду, подаваемому на цифроаналоговый преобразователь. Напряжение разбаланса моста U_ВЫХ усиливается дифференциальным усилителем 7 в K1 раз (U_ДУ=K1·U_ВЫХ). На выходе разностной схемы 9 и на входе усилителя 11 появляется разность ΔU=U_об-U_ДУ. Усилитель 11 усиливает разность ΔU в K2 раз (U_У=K2·ΔU), интегратор 10 изменяет свое выходное напряжение U_И в направлении уменьшения величины разности ΔU. На выходе сумматора 12 формируется напряжение U_СУМ=U_Y+U_И, которое через линеаризующий резистор 6 изменяет выходное напряжение U_ВЫХ измерительного моста 1. В статическом режиме интегратор 10 изменяет свое напряжение U_И до тех пор, пока выходное напряжение U_ДУ дифференциального усилителя 7 не станет равным напряжению U_об, задаваемому источнику образцового напряжения 8 (ΔU=0, U_У=0). При этом K1·U_ВЫХ=U_об, откуда U_ВЫХ=U_об/K1.

В случае имитации частотных сигналов на выходе источника образцового напряжения 8 формируется заданный закон изменения напряжения U_об за счет соответствующего изменения входного кода цифроаналогового преобразователя. На линеаризующем резисторе 6 появляется дополнительная переменная составляющая U_ПЕР=U_У, которая приводит к появлению переменной составляющей разбаланса моста U_ВЫХ. Частота переменной составляющей разбаланса моста U_ВЫХ ограничивается только динамическими свойствами цифроаналогового преобразователя и частотой загрузки кода в цифроаналоговый преобразователь.

Таким образом, технический результат заключается в повышении точности имитации разбаланса измерительного моста за счет использования в качестве источника образцового напряжения умножающего цифроаналогового преобразователя с подключением источника питания измерительного моста к его входу опорного напряжения и обеспечении имитации частотных сигналов за счет введения в схему имитатора усилителя и сумматора, которые образуют дополнительный безынерционный канал изменения выходного сигнала измерительного моста.

Источники информации

1. Руководство по эксплуатации 4Т2.702.002РЭ. Имитатор выходных сигналов тензорезисторов образцовой ИСТ-1. Краснодарский завод «Тензоприбор», 1988 г., с.10-12.

2. RU патент №2391692, G05B 17/00. Имитатор выходных сигналов тензорезисторов. Опубл.: 10.06.2010 г.

3. RU патент №2490707, G06G 7/62. Имитатор выходных сигналов тензорезисторов. Опубл.: 20.08.2013 г.

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, источник образцового напряжения, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационных выводов моста, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, разностную схему, первый вход которой соединен с выходом источника образцового напряжения, а второй - с выходом дифференциального усилителя, и интегратор, вход которого соединен с выходом разностной схемы, отличающийся тем, что в него введен усилитель, вход которого соединен с выходом разностной схемы, и сумматор, входы которого подключены к выходам усилителя и интегратора, в выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора, причем источник образцового напряжения выполнен на основе умножающего цифроаналогового преобразователя, вход опорного напряжения которого подключен к источнику питания измерительного моста.

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем и может быть использовано для воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов в объединенном регуляторе потока мощности в специализированных многопроцессорных программно-технических системах гибридного типа, предназначенных для всережимного моделирования в реальном времени электроэнергетических систем.

Устройство для моделирования статического синхронного компенсатора // 2494457

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем. Техническим результатом является обеспечение всережимного моделирования в реальном времени и на неограниченном интервале процессов, протекающих в статическом синхронном компенсаторе.

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов // 2490707

Изобретение относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов. .

Устройство для моделирования трехфазного многообмоточного трансформатора // 2479025

Изобретение относится к моделированию трансформатора. .

Устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами // 2469394

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем и может быть использовано для воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов в трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами в специализированных многопроцессорных программно-технических системах гибридного типа, предназначенных для всережимного моделирования в реальном времени электроэнергетических систем.

Устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с сосредоточенными параметрами // 2469393

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем и может быть использовано для воспроизведения реального непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов в трехфазной линии электропередачи с сосредоточенными параметрами в специализированных многопроцессорных программно-технических системах гибридного типа, предназначенных для всережимного моделирования в реальном времени электроэнергетических систем.

Устройство для моделирования широкополосной системы радиосвязи // 2368949

Изобретение относится к технике моделирования систем передачи дискретной информации. .

Способ моделирования процессов управления техническими средствами и система для его осуществления // 2331096

Устройство для моделирования системы связи // 2286597

Изобретение относится к области моделирования работы систем связи и может быть использовано для моделирования процессов эксплуатации сетей связи. .

Устройство для моделирования электромеханического привода // 2276405

Изобретение относится к системам управления, в частности к моделированию электромеханических приводов, и предназначено для полунатурного моделирования электромеханического привода при проведении отработок и сдаче штатных аппаратно-программных средств системы управления.

Микроэлектронная интеллектуальная система автоматического выбора токоведущих элементов электрооборудования систем электроснабжения // 2587431

Изобретение относится к вычислительной технике. Техническим результатом является повышение точности выбора системой токоведущих элементов электрооборудования за счет учета зависимости сопротивления токоведущих элементов от температуры и, следовательно, за счет более точного моделирования процесса изменения температуры. Он достигается тем, что система содержит входной зажим и выходной зажим системы, блок моделирования тока нагрузки, квадратор, первый и второй блоки умножения, элемент ИЛИ, первый, второй, третий и четвертый операционные усилители, дифференцирующие цепочки, первую и вторую группы коммутаторов, первую, вторую и третью группы масштабирующих резисторов, первый, второй и третий резисторы обратной связи, сигнальную лампу, компаратор, первый, второй и третий многопозиционные переключатели, первый и второй входные резисторы, счетчик, индикатор, дешифратор, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, блок деления, таймер, задатчики среднего значения тока нагрузки, температуры окружающей среды, номинальной длительно допустимой температуры токоведущих элементов, температуры окружающей среды равной 20°С, константы «1». 5 ил.

Устройство для моделирования вставки постоянного тока в энергетических системах // 2606308

Изобретение относится к области моделирования объектов энергетических систем. Технический результат заключается в обеспечении воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов функционирования вставки постоянного тока и ее конструктивных элементов, а также управление, в том числе функциональное, их параметрами. Устройство состоит из центрального процессора, процессора коммутации, процессора аналого-цифрового преобразования, блока многоканального аналого-цифрового преобразования, блока моделирования первой стороны переменного тока вставки постоянного тока, блока моделирования второй стороны переменного тока вставки постоянного тока, блока моделирования цепи постоянного тока. Блоки моделирования первой и второй сторон переменного тока вставки постоянного тока выполнены одинаково, и каждый содержит блок моделирования трансформатора, блок моделирования реакторов, блок моделирования фильтра, блок моделирования статического преобразователя напряжения, блок цифроуправляемой продольной коммутации. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Комплекс поддержки принятия решений диспетчерским персоналом электроэнергетических систем // 2638632

Изобретение относится к области моделирования электроэнергетических систем. Технический результат - воспроизведение единого непрерывного спектра квазиустановившихся и переходных процессов в оборудовании и электроэнергетической системе и формирование решений-рекомендаций для диспетчера по эффективному и оптимальному управлению их состоянием при разных режимах работы. Для этого предложен комплекс поддержки принятия решений диспетчерским персоналом электроэнергетических систем, который содержит модуль сервера, который соединен с модулем принятия решений, автоматизированным рабочим местом диспетчера, оперативно-информационным комплексом и модулем линейной связи, который соединен с модулями электрической машины, количество которых соответствует количеству электрических машин, с модулями линии электропередач, количество которых соответствует количеству линий электропередач, с модулями трансформатора, количество которых соответствует количеству трансформаторов, с модулями нагрузки, количество которых соответствует количеству нагрузок, и с модулем коммутатора. Все модули электрической машины, модули линии электропередач, модули трансформатора и модули нагрузки соединены с модулем коммутатора. 7 ил.

Устройство для моделирования электровоза переменного тока // 2645852

Устройство относится к моделированию системы электроснабжения переменного тока электрических железных дорог, а именно к модели электровоза переменного тока. Технический результат - повышение точности воспроизведения кривой тока электровоза в модели системы тягового электроснабжения. Устройство для моделирования электровоза переменного тока содержит источник питания и последовательно соединенные модели линии электропередачи, трансформатора тяговой подстанции и контактной сети с первой индуктивной катушкой и первым резистором, а также модель электровоза, содержащую второй линейный резистор и включенную параллельно ему электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных второй индуктивной катушки и третьего нелинейного резистора. Для достижения технического результата параллельно электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных индуктивной катушки и нелинейного резистора введена электрическая цепь с последовательным соединением индуктивной катушки и линейного резистора. 1 ил.

Способ имитационного моделирования в реальном времени совместной работы электроэнергетических систем, систем тягового электроснабжения и электровозов // 2647352

Изобретение относится к моделированию процессов в системе тягового электроснабжения. Способ имитационного моделирования в реальном времени совместной работы электроэнергетических систем, систем тягового электроснабжения и электровозов заключается в следующем. Совместно используют четыре взаимодействующие подсистемы в виде персонального компьютера, вычислительной платформы реального времени, микроконтроллера управления объектом, системы отображения и модульно-измерительной системы обработки сигналов. Используют группы единиц электрического транспорта в количестве более двух, при этом каждая единица электрического транспорта представлена отдельным программно-аппаратным блоком. Технический результат изобретения заключается в повышении точности представления единицы электрического транспорта, перемещающейся по реальному профилю и обрабатывания всех алгоритмов управления процессами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.