Трансформаторный мост переменноготока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1)842593

k (К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 020829 - (21) 2803780/18-21 (51)М. Кл з а 01 а 17Дг с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621.317..733(088.8) Опубликовано 300681. Бюллетень 89 24

Дата опубликования описаиь|я 300681 (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫИ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электро измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей комплексного сопротивления.

Известны трансформаторные измерительные мосты переменного тока, содержащие, источник пйтания, трансформатор напряжения, суммирующие трансформаторы, транзисторные ключи,. при помощи которых суммирующие трансформаторы подключаются к обмоткам трансформатора напряжения, образцовую меру, объект измерения, детектор равновесия j1) .

Такие мосты по сравнению с теми, у которых для коммутации декадных. обмоток используются электромагнитные реле, имеют повышенное быстро- действие, однако из-за сложности, связанной с применением суммирующих трансформаторов и оборудования, не.обходимого для устранения погрешностей, вносимых ключами, широкого распространения они не находят.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому является трансформаторный мост переменного тока, содержащий источник питания (генератор), к которому подключен трансформатор напряжения с регулируемой ЗО и нерегулируемой вторичными обмотками, транзисторные. ключи, одни электроды которых, например эмиттеры, подключены к отводам регулируемой обмотки, а другие — коллекторы, соединены вместе и образуют выход регулируемой обмотки, источник постоянного напряженйя, связанный с общим проводом, управляемые генераторы тока, выполненные в виде транзисторов, эмиттеры которых подключены к токозадающим резисторам, базы — к источникам коммутирующих сигналов, а кол-. лекторы — к базам соответствующих транзисторных ключей, образцовую меру, объект измерения и детектор равновесия L2f.

Недостатками этого моста явЛяются низкое быстродействие, обусловленное, во-первых, длительным эапиранием транзисторнйх ключей из-эа большого значения постоянной времени цепи разряда их база-эмиттерных переходов, во-вторых, снижение быстродействия происходит иэ-за протекания через регулируемую обмотку трансформатора напряжения токов управления транзисторными ключами; большое количество оборудования, что обусловлено необходимостью использования

842593 управляемых генераторов тока; снижение точности измерения из-за влия- ния нулевых, неуправляемых токов транзисторов, используемых в качестве управляемых генераторов тока и транзисторов, находящихся в источниках коммутационных сигналов. ,Цель изобретения — повышение быстродействия. и упрощение при сохранении высокой точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный мост перемепного тока, содержащий источник питания, к которому подключен трансформатор напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, транзисторные ключи, эмиттеры которых подключены к отводам регулируемой обмотки, а коллекторы соединены вместе и образуют выход регулируемой обмотки, соединенный с одним выводом образцовой меры, источник постоянно- 2() го. напряжения, соединенный с.общим проводом, источники коммутирующих сигналов, один вывод объекта измерения соединен с выводом нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, детектор равновесия, соединенный Со вторыми выводами объекта измерения и образцовой меры, снабжен двумя транзисторами, токозадающими резисторами, резистивным делителем напряжения и дополнительными резисторами, причем коллектор первого и база второго транзисторов подключены к выходу регулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, база первого транзистора к средней точке резистивного делителя напряжения, крайние выводы которого соединены с источником постоянного напряжения, эмиттер первого транзистора через первый токозадаю- 40 щий резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, а через второй к одному выводу источника постоянного напряжения, к другому выводу которого подключен коллектор второго 45 транзистора, при этом к одному из выводов каждого собтветствующего источника коммутирующего сигнала, соединенного с соответствующим резистором в базовой цепи транзисторных ключей, подключен дополнительный резистор, другой вывод которого соединен с источником постоянного напряжения.

На чертеже представлен предлагаемый трансформаторный мост перемен,ного тока.

Предлагаемый трансформаторный мост переменного тока содержит источник 1 питания (генератор), .трансформатор 2 напряжения с регулируемой gg вторичной обмоткой 2 и нерегулируемой вторичной обмоткой 4, транзисторные ключи 5.1 — 5.10 с резисторами 6.1 — 6.10 в базовой цепи, источники 7.1 — 7.10 коммутирующих сиг- 65 где Е

П1

Еп й,, R э6 3 напряжение источника 9 питания, действующее на зажимах резистивного делителя 15; напряжение постоянного тока, действующее на выходе источника 7 коммутирующего сигнала; верхнее и нижнеЕ плечо резистивного делителя 15 напряжения соответственно; напряжение участка эмиттербаэа транзистора 13; сопротивление токозадающего резистора j6; налов,дополнительные резисторы 8.1

8.10, источник 9 постоянного напря.жения, образцовую меру 10, объект

11 измерения, детектор 12 равновесия, а также транзисторы 13 и 14, резистивный делитель 15 напряжения и токозадающие резисторы 16 и 17.

Трансформаторный мост работает следующим образом.

Мост уравновешивается регулировкой числа витков регулируемой обмотки 3. Изменение числа ее витков осуществляется путем поочередной коммутации транэисторных ключей 5.1 — 5.10, Для этого на соответствующий ключ от соответствующего источника 7 коммутирующего сигнала через соответствующий "базовый" резистор 6 подается управляющий сигнал, который, проходя через переход база-эмиттер ключа, насыщает его и тем самым подключает образцовую меру 10 к отводу регулируемой обмотки.

При этом ток, протекающий по образцовой мере, сравнивается с током, возникающим в цепи объекта 11 измерения под действием на него напряжения обмотки 4, а результат сравнения воспринимается детектором 12 равновесия.

Транзисторы, токоэадающие резисторы и резистивный делитель напряжения вырабатывают ток, состоящий из постоянной и переменной составляющих, который с выхода 18 поступает на выход регулируемой обмотки 3.

Постоянная составляющая этого тока, сформированная при помощи источника 9 постоянного напряжения, транзистора 13, включенного по схеме с "общей базой", резистивного делителя 15 напряжения и токоэадающего резистора 16, проходя через транзисторный ключ, который в данный момент времени находится в насыщении, обтекает соответствующую часть регулируемой обмотки 3 в направлении, обратном направлению протекания тока управления транзисторными ключами.

Благодаря этому при выборе параметров с учетом зависимости

842593

R4 — сопротивление "базового резистора 6, — коэффициент передачи по току транзистора 13, влияние тока управления транзисторными ключами на быстродействие моста будет устранено.

Переменная. составляющая выходного тока фдрмируется при помощи транзисторов 13 и 14 и токозадающего резистора 17. Происходит это следующим tO образом.

Выходное напряжение регулируемой обмотки 3 через вход 19 поступает. на .базу транзистора 14, включенного по схеме эмиттерного повторителя.

Выходное напряжение эмиттерной цепи транзистора 14 воздействует на токозадающий резистор 17, создавая ток, который втекает в эмиттерную цепь транзистора 13 и далее поступает на 20 выход 18.

Протекая через насыщенный: транзисторный ключ переменная составляющая выходного тока создает на эмиттерном переходе ключа падение напряжения, противоположное по знаку тому, которое создается на этом же переходе при протекании переменного тока в цепь управления ключом. При соблюдении равенства

К- 4 (2) ЗО где R — сопротивление токозадающего резистора 17;

К вЂ” коэффициент передачи повторителя напряжения, выполненного на транзисторе 14, эти падения напряжения будут равны.

Благодаря этому погрешность измерения, возникающая из-за шунтирующего действия цепей управления транзисторными ключами на рЕгулируемую об- 40 мотку, будет устранена.

При снятии управляющих сигналов, т.е. при переводе источников 7.1

7.10 коммутирующих сигналов в состояние логического нуля, транзистор- 4 ные ключи запираются потенциалоМ, снимаемым с зажима источника 9 постоянного напряжения посредством дополнительных резисторов 8.1 — 8.10.

Образовавшаяся при этом цепь разряда емкости участка эмиттер-база транзисторных ключей (корпус-обмотка 3 — переход эмиттер-база ключа резисторы 6-8 — источник 9 питания корпус.) может иметь постоянную вре мени не менее, чем на порядок меньшую постоянной времени цепи разряда аналогичного участка известного моста. Поэтому быстродействие предлагаемой мостовой цепи будет во много раз больше, чем у известного мос- ф) та. (В тех случаях, когда источники

7.1-7.10 коммутирующего сигнала находятся в состоянии логического нуля, нулевые токи их выходных тран- 65 зисторов компенсируются токами противоположного направления, втекающими в источники 7.1 — 7.10 по .цепи: дополнительные резисторы 8.1

8.10 — источник питания 9. Это повышает точность измерения, так как препятствует произвольному открыванию транзисторных ключей.

Таким образом, предлагаемая мос-. товая цепь в сравнении с известными измерительными цепями, аналогичными по структуре и .назначению, обладает большим быстродействием, простотой (за счет отсутствия генераторов тока) и достаточно высокой точностью измерения.

Формула изобретения

Трансформаторный мост переменного тока, содержащий источник питания, к которому подключен трансформатор напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, транзисторные ключи, эмиттеры которых подключены к отводам регулируемой обмотки„ а коллекторы соединены вместе и образуют выход регулируемой обмотки, соединенный с одним выводом образцовой меры, источник постоянного напряжения, соединенный с общим проводом, источники коммутирующих сигналов, один вывод объекта измерения соединен с выводом нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, детектор равновесия, соединенный со вторыми выводами объекта измерения и образцовой меры, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения при сохранении высокой точности измерения, он снабжен двумя транзисторами, токозадающими резисторами, резистивным делителем напряжения и дополнительными резисторами, причем коллектор первого и база второго транзисторов подключены к выходу регулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, база первого транзистора — к средней точке резистивного делителя напряжения, крайние выводы которого соединены с истрчником постоянного напряжения, эмиттер первого транзистора через первый токозадающий резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, а через второй — к одному выводу источника постоянного напряжения, к другому выводу которого подключен коллектор второго транзистора, при этом к одному из выводов каждого соответствующего источника коммутирующего сигнала, соединенного с соответствующим резистором в базовой цепи транзисторных Ключей, подключен дополнительный резистор, другой вывод

842593

Составитель И. Бахтина Техред А.Ач Корректор А. Гриценко

Редактор С. Шевченко

Заказ 5087/50 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 которого соединен.с источником постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

:9 509836, кл. G 01 R 17/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР .по заявке Ф 2569693/18-21, кл. G 01 R 17/12, 1978.