Преобразователь параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников в напряжения

 

О П И С-Мгй Й Е

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (») 493021

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТРРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 15.02.73(21) 1882662/26-21 (51) N. Кл.

Н 03k 13/20 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.11.75Бюллетень № 43 (53) УДК 681.325(088.8 (45) Дата опубликования описания 24.02.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В.,Н. Кукин, А. И. Мартяшин, А. Е. Морозов и В. М. Шляндин

Пензенский политехнический институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

НЕРЕЗОНАНСНЫХ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЪ|Х ДВУХПОЛЮС НИ КОВ

В НАПРЯЖЕНИЯ .

Изобретение относится к контрольноI измерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения параметров трехэлементных двухполюсников. 5

Известен преобразователь, содержащий формирователь опорного напряжения, который через опорный элемент (исследуемый двухполюсник) подключен к входу усилите- io ля постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен ис следуемый двухполюсник (опорный элемент), дифференциаторы, интеграторы, ограничитель напряжений, устройство для вы- l5 читания напряжений, сумматор напряжений, инвертируюший масштабный преобразователь, задатчик интервала времени, ключ.

Однако известный преобразователь 20 отличается сложностью и недостаточным быстродействием вследствие необходимости поочередного установления нескольких состояний квазиравновесия измерительной (схемы. !

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение преобразователя.

Для этого выход усилителя постоянного тока соединен с одним входом вычитателя напряжений непосредственно, а с другим — через последовательно соединенные первый дифференциатор, ключ, управляемый от задатчика интервала времени, и первый интегратор, выход устройства для вычитания напряжений подключен к одному входу сумматора напряжений, другой вход которого через инвертируюший масштабный rIpeобразователь соединен с выходом первого дифференциатора непосредственно и через второй дифференциатор и ограничитель напряжения подключен к входу второго интегратора.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2временные диаграммы.

Преобразователь параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников в напряжение содержит формирователь 1

493021 опорного напряжения,. задатчик 2 интервала времени резистор 3 на входе усилителя постоянного тока 4, в цепь отрицательной связи которого включен исследуемый двухполюсник, представляющий собой последовательное соединение конденсатора 5 .и параллельной цепи, состоящей,из конденсатора 6 и резистора 7, дифференциаторы

8 и 9, ограничитель напряжения 10, интеграторы 11 и 12, ключ 13, инвертируюший масштабный преобразователь 14,. вычитатель напряжений 15 и сумматор напряжений 16.

Преобразователь работает следующим

I образом. 15

По поступающей извне команде "Пуск" запускается формирователь 1 и запускается задатчик 2. При этом скачок постоянного напряжения амплитудой Е с выхода фор20 мирователя 1 через резистор 3, сопротивление которого равно Я,используемый в о рассматриваемом случае в качестве опорного элемента, поступает на вход усилителя 4, в цепь обратной связи которого вклю-20 чен исследуемый друхполюсник, представляющий собой последовательное соединение конденсаторов 5, емкость которого равна

С и параллельной цепи, состоящей из кон1

«денсатора 6, емкость которого равна С и резистора 7, сопротивление которого равно Ц.

Выходное напряжение U (t) усилите1 ля постоянного тока 4 имеет вид 35

cRQ о

Напряжение IJ (t ) поступает на вход первого дифференциатора 8.

Выходное напряжение U (t ) дифферен«циатора 8 пропорционально скорости изме- 40 нения его входного напряжения, которая как это видно из выражения для напряжения lJ (t )), по истечении интервала вре1 мени То > 6В 2 пРактически опРеделЯется емкостью С конденсатора 5 и не зависит от параметра Я резистора 7 и емкости С конденсатора 6 исследуемого двухполюсника.

Напряжение 0 (t ) определяется вы2 ражением 1

Е11 Е0731 Е"31 ) у,. 0 31 (1 g ВС2 ) . 2 с,во НОС2 КОС2 на его вход, является импульс напряжения положительнбй полярности и очень малой длительности, а реакцией дифференциато« е ра 9 на напряжение

t а с о 2 (1- t kC< ) поступающее на его вход одновременно со скачком напряжения, является отрицательное напряжение, из1 меняющееся по экспоненциальному закону с постоянной времени РС

Ограничитель напряжения 10 пропускает на вход второго интегратора 11 только отрицательную составляющую выходного напряжения второго дифференциатора 9, вследствие чего выходное напряжение второго интегратора 11 пропорционально

«интегралу лишь от отрицательного экспо- « ненциального напряжения на выходе второго дифференциатора 9, т. е.

Н,(ц=+ (1- е, н. ), о

"И1 где К = — постоянная диффереицированйя: второго дифференциатора 9, — постоянная интегрирования вто@1 рого интегратора 11.

При t T, напряжение 0 (t ) « о 3 С

4 ггде S — постоянная дифференцирования первого дифференциатора 8.

По истечении интервала времени Т, о т. е. практически после окончания пере — . ходного процесса напряжение ц ()

E )

2 С,йо однозначно определяется параметром С

I исследуемого двухполюсника (— время, отсчитываемое от момента t; = Т ). о

Для получения напряжения, однозначно определяемого параметром С исследуемого двухполюсника, из напряжения 0 (t)

«формируется напряжение U (t )

К т (f-B RCg), которое при t ) Т

2 о однозначно определяется параметром С (К вЂ” коэффициент преобразования) . При этом используется то обстоятельство, что реакцией второго дифференциатора 9 на скачок напряжения амплитудой о" 1-. + 1 (), поступающего

С С2

493021

1

I нение резистора и параллельной цепи, содержащей резистор и катушку индуктивности. В этом случае опорным элементом является образцовая катушка индуктивности.

При преобразовании параметров двух-„ полюсников, представляющих собой параллельное соединение резистора и последовательной цепи,(содержащей резистор и конденсатор, а также параллельное соединение катушки индуктивности и последовательной цепи, содержащей резистор и катушку индуктивности, исследуемый двухполюсник включает во входную цепь усилителя постоянного тока 4, в цепь отрицательной обратной связи которого включает соответственно опорный конденсатор или опорный резистор.

Измерив интервалы времени, за которые и нтегралы от выходных на пряже ний преобразователя получают заданные приращения, можно получить (при необходимости) цифровые эквиваленты, связанные с величинами выходных напряжений преобразователя обратно пропорциональными зависимостями.

Преобразователь параметров нерезонан-! сных трехэлементных двухполюсников в напряжения, содержащий формирователь опорного напряжения, который через опорный элемент (исследуемый двухполюсник) подключен к входу усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен исследуемый двухполюсник (опорный элемент), дифференциаторы, интеграторы, ограничитель напряжений,вычитатель напряжений, сумматор напряжений, инвертирующий масштабный преобразователь, задатчик интервала времени, ключ, отличающийся тем,что,с целью повышения быстродействия и упрощения преобразователя „выход усилителя постоянного тока соединен с одним входом вычитателя напряжений непосредственно, а с другим — через последовательно соединенные первый дифференциатор, ключ, управляемый от задатчика интервала времени, и первый интегратор, выход вычитателя напряжений подключен к одному входу сумматора напряжений, другой вход которого через инвертирующий масштабный преобразователь соединен с выходом первого дифференциатора непосредственно и через второй дифференциатор и ограничитель напряжения подключен к входу второгс интегратора. одиозна пчо определяется параметром Ц исследуемого двухполюсника.

Предложенный преобразователь также позволяет получить напряжения, пропорциональные параметрам двухполюсника, представляющего собой последовательное соеди- gp однозначно определяется параметром С исследуемого двухполюсника.

После окончания переходного процесса (1, + Т ) выходное напряжение усилите5

О ля постоянного тока 4 определится как

Е,R Е 1 Е Т, U<(t )= + — — +.

Я CR0 СК

10 для выделения из этого напряжения составляющей о В предварительно формиE t E T руются напряжения и с и .

На выходе интегратора 12 формируется (й I напряжение и при условии равенст«C1R О ва постоянной интегрирования первого интегратора 12 и постоянной дифференцирования дифференциатора 8, Интегратор 12 осуществляет интегрирование выходного о напряжении U (t) = — с- дифферен- m

2 С,RO циатора 8 после того, как по сигналу с выхода задатчика интервала времени 2 откроется ключ 13. Задатчик интервала времени 2 срабатывает через интервал време- 30 ни Т после запуска.

Е Т

Напряжение-- — г- формируется из наи пряжения ) () на выходе инверти35 ! рующего масштабного преобразователя 14

Т

) с коэффициентов передачи --)й-. С выхода вые йй I читателя 15 снимается напряжение U (t )>

I равное разности напряжений 0 (1 ) и 4О

Pt 1, поступающих на входы вычитателя 1. 5 о ф а причем

С выхода сумматора напряжений 1 6 снимается напряжение U (1 ), равное сумме напряжений U (t ) и— о о

4 С,К поступающих на входы сумматора напряже- 50 ний, причем

Предмет изобретения

493021

Составитель А.Кузнецов

РедакторА.Зинвковский Техред М.Семенов

Корректор т.В1июонова

Ц1111И11И l осударствеииого комитета Совета Министров СССР но делам изобретений н открытий

Москва, 113035, Раушская наб„ 4

Предприятие «Г!атент», Москва, Г-59, Бережковская иаб., 24

Заказ Щ

Изд. М Щ Т" раж 902

Подписное