Устройство для измерения параметров двухэлементных нерезонансных электрических цепей

 

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВ

Союз Соеетскмх

С©зомеамстммескмх бзесзтублин (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 10.07,75(21) 2155747/18с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 25.02.79,Бюллетень М

Дата опубликования описания 28.02

Гооударстееннмй комитат

СССР ае делам изобретений и еткрмтий (72) Авторы изобретения

Е. С. Ермина, А. И. Мартяшин, П. П. Чураков н В. М. Шлянднн

Пензенский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДВУХЭЛЕМЕНТНЫХ НЕРЕЗОНАНСНЫХ ЭЛЕТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Изобретение относится к электро= измерительной технике и может быть использовано для измерения значений параметров параллельных н последовательных RC u RL. -цепей.

Известен преобразователь параметров двухэлементных нерезонансных электрических цепей в унифицированные сигналы, содержащий усилитель постоянного тока, измеряемую цепь, опорный элемент, аналоговый сумматор, дискреч но управляемый делитель, реверсивный счетчик, усилитель-ограничитель, интегратор-днфференцнатор, усилитель, генератор тактовых импульсов и логическую схему, прн этом. выход усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого вкл очен опорный элемент (измеряемая цепь), подключен к одному входу аналогового сумматора, второй вход которого подключен к выходу пасарегаауправляемого делителя, управлазсецне входы последнегр соединены с выхадамн реверсивного счетчика, а аналоговый вход — с выходом интегратора н с одним входом усилителя-ограничителя, выход аналогового сумматора подключен одновременно через дифференциатор к входу усилителя и к второму входу усилителя-ограничителя, выход которого соединен через измеряемую цепь (опорный элемент) с входом усилителя постоянного тока н с входом интегратора, 1о выходы усилителя, генератора тактовых импульсов и усилителя-ограничителя подключены к соответствующим входам логической схемы, два выхода которой подключены к суммирующей и вычитаю35 щей шинам реверсивного счетчика (1J.

Однако этому устройству свойственна относительно невысокая точность измерения из-за наличия в нем выделения

20 момента компенсации пнлообразной составляющей аналоговых элементов, а именно дифференцнатора и усалмтела.

Целью иэобретення является повы- шение точности иэмеренаа., 648916 гдв С - значение измеряемой емкости;

Я вЂ” значение измеряемого сопрод тявления;

Я©- значение сопротивления опорного резистора", К„„„- коэффициент передачи преобразоватвл ..

Достигается это тем, что устройство для измерения параметров двухэлвментных нереэонансных электрических цепей, содержащее генератбр тактовых импульсов, преобразователь код-напряжение, соединенный с интегратором, аналоговым сумматором и реверсивным счетчиком, преобразователь параметрнапряжвние, связанный с интегратором, преобразователем код-напряжение и аналоговым сумматором, который через уси литвль-ограничитель подключен к нервому входу логической схемы, три выхода которой соединены соответственно с сум4 мирующвй, вычитающей шинами и шиной опроса реверсивного счетчика, снабжено генератором развертывающей функции, делителем частоты, переключателем, триггером, счетчиком с индикацией и двумя источниками опорного напряжения, выходы которых через переключатель связаны с интегратором, вторым входом логической схемь1, и триггером, который подключен к третьему входу логической схемы, входу интегратора развертываю щей функции, нослвдовательно соединенного с усилителем-ограничителем, а че-,рез делитель частоты триггер связан с генератором тактовых импульсов и четвертым входом логической схемы, пятый

39 вход которой соединен с реверсивным счетчиком, причем, счетчик с индикацией подключен к четвертому выходу логической схемы.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для измерения параметров двухэлементных нерезонансных электрических geneR.

Устройство содержит источники 1 и 2 опорнык напряжений (постоянного тока), переключатель 3, интегратор 4, преобразователь параметр-напряжение 5, аналэговый сумматор 6, преобразователь ко@-ианряжение 7, усилитель-ограничи- 4

1 тель 8„9 генератор тактовых импульсов 10, реверсивный счетчик 11, счетчик с индикацией 12, делитenb RBcTDTbI 13, триг1 ер 14 и генератор развертыв ошей функции 15., прн о этом источники 1 и 2 соединены посредством переключателя 3 и интегратора

4 с одним входом сумматора 6 через преобразователь 5, а с вздорим - через преобразователь 7, выход сумматора 6 соединен с инвертирующим входом усилителя 8„ выход последнего соединен с первым входом схемы 9, два других входа которой соединены с выходами ге» нератора 10 и счетчика 11, выходы же схемы соединены, соответственно, с входом счетчика 12, с суммирующей, вычитающей шинами и шиной опроса счетчика 11, выход которого подклю чен к управляющему входу преобразователя 7. Один ие оставшихся входов, схемы 9 соединен с выходом триггера

14 и с управляющим входом переключателя 3, другой - с входами триггера

14 и генератора 15 и выходом делителя 13„вход последнего соединен с выходом генератора 10, а выход генератора 15 -. с неинвертируюшим входом усилителя 8.

Работа устройства описывается на примере преобразования параметров па раплвльной МС цепи. Преобразователь

5: при этом, содержит операционный усилитель, во аходную цепь которого включается измеряемая цепь, а в цепь; отрицательной обратной связи операционного усилителя включается опорный резистор сопротивления R> .

Генератор 10 через последователь но соединенные делитель 13 и триггер

14 управляет работой переключателя

3, к аналоговым входам которого подключены источники 1 и 2 опорных на-. пряжений, а выход - к входу интегратора 4.

С выхода последнего снимается напряжение где „ - постоянная времени интег ратора 4.

Напряжение с выхода интегратора 4 поступает одновременно на входы преобразователей 5 и 7, с выходов которых, соответственно, снимается сигнал о

648916

Напряжения U<(<) и Uó (4) поступа- После того, как будет выполнено усют на входы сумматора 6, с выхода ко- вовне (2), по сигналу с выхода счетчиторого снимается KB 11 импульсы с выхода усилителя ко»

ВоС КО о пки дируются sMs)à ñeMs с выхода генераU (+3 >E — + 4 з ЙЩ

40 о С g g (; 5 тора 10. При этом в счетчике 12 заИ И И пишется код напряжение О о(4) поступает на один вход усилителя 8, на второй вход кото-,„п п дС рого поступает сигнал с выхода генера- 2 2Си тора 15 Записав предварительно в счетчйке

ΠH>=< (<- — )

Я О В „ 12 код AtΠ—, код в последнем од0 а в котором, г = — - постоянная времеп Тр о g ни генератора 15,, где И - коэффициент передачи делите ля 13;

Г„- период импульсов с выхода генератора 10.

Усилитель 8 в каждый период сигнала с триггера 14 формирует два импульса, разность длительностей которых пропорциональна крутизне пилообразной составляющей напряжения U (4) с вы1е хода сумматора 6. Если указанная разность отлична от нуля, то с выхода счетчика 11 на управляющий вход преобразователя поступает число импульcos, пропорциональное етой. разности, изменяющее коэффициент передачи преобразователя 7.

Опросный процесс будет повторяться до момента равенства временных интервалов на выходе усилителя S. При этом коэффициент передачи преобразователя 7 однозначно онределается значением сопротивления Я измеряемой цепи

ЯО (2) ((в,- — ) гдэ Кнци - коэффициент передачи AKH 7 при ) - ом переключении. При этом, на выходе сумматора 6, как это следует иэ выражения (1), остается знакоперэмеиный сигнал прямоугольной формы, амплитуда которого пропорциональна значению С еьжости измеряемой цепи.

Уравнение дла определения временных ,интервалов на выходе усилителя 8 в момент компенсации пилообразной составляющей отсюда искомый интервал времени опре . делается выражением

4,э 5ТО 4 а@ а Фи нозначно определяется значением измеряемой емкости С

И:N Й ЬЬрС .

2 o йС и

Работа устройства в случае преобра зованиа параметров последовательных

20 Qt„и ЯЬ вЂ”.цепей и параллельной Ю. -це пи аналогична.

При преобразовании параметров последовательной RC -цепи преобразователь 5 содержит операционный усилитель, 25 во входную цепь которого включается опорный конденсатор емкостью С©, а в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя включается измеряемая цепь.

Зй При этом, коэффициент передачи пре,образователя 7 однозначно определяется значени=м емкости С измеряемой цепи о

К лкн C

З5 а код в счетчике 12 однозначно определяется значением сопротивления R измеряемой цепи

N tlRC гПри преобразовании параметров последовательной ßt -цепи преобразователь

5 содержит операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включена измеряемая цепь, а во входную цепь подключен опорный резистор с сопротивлением Мр ° При этом, коэффициент передачи преобразователя

7 однозначно определяется значением сопротивления ) измеряемой цепи

50 R

slip Q

О а код в счетчике 12 прямо пропорционален индуктивности ь измеряемой цепи

И

h4 г 2CN В

При преобразовании параметров параллельной %. -цепи преобразователь 5 со

ыю ". ie 4 . ф р, Ф

Д „" Ф

64

1 держит операционный усилитель, s цепь отрицательной обратной связи .которого включена опорная катушка индуктивности с нндуктивиостью Ьо, а на вход подключена инмеряемая цепь. При этом коэффициент передачи преобразователя 7 одноеначио определяется значением индуктивиости Q ивмеряемой цепи

"e акн а код в счетчик 12 прямо пропорционален сопротивлению Q измеряемой цепи о

"а с и

В устройстве выделения момента компенсации пилообразной составляющей на выходе сумматора 6 отсутствуют аналоговые элементы, что позволяет сушест» венно повысить точность измерения. Кроме того, прн выделении временных интервалов на выходе усилителя 8 ширина полосы неопределенности уменьшаетея за счет увеличения крутизны пересечения сигналов на входах усилителя 8, что также позволяет улучшить точностные характеристики устройства

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров двухэлементных нерезонансных электрических цепей, содержащее генератор тактовых импульсов, преобразователь коднапряженив, соединенный с интегратором, 8916 аналоговым сумматором и реверсивным счетчиком, преобразователь параметрнапряжения, связанный с интегратором, преобразователем код-напряжение и ана5 логовым сумматором, который через усилитель-ограничитель подключен к первому входу логической схемы, три выхода которой соединены соответственно с суммирующей, вычитаюшей шинами

10 и шиной опроса реверсивного счетчика, отличаюшееся тем,что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено генератором развертывакьщвй функции, делителем частоты, пере35 ключателем, триггером, счетчиком с индикацией и двумя источниками опорных напряжений, выходы которых через переключатель связаны с интегратором, вторым входом логической схемы и триггером, который подключен к третьему входу логической схемы, входу генератора развертывающей функции, последовательно соединенного с усилителемограничителем, а через делитель частоты триггер связан с генератором тактовых импульсов и четвертым входом логической схемы, пятый вход которой соединен с реверсивным счетчиком, причем, счеч чик с индикацией подключен к четвертому выходу логической схемы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР м 534032, М. Kn Ç 03 К 13/02,»

23.01.75.

ЦНИИПИ Заказ 758/31 Тираж 696 Поаниснюе

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4