Мост для измерения омических сопротивлений электрических цепей,находящихся под напряжением Советский патент 1983 года по МПК G01R17/10 

(54)

МОСТ дая изшРЕНия ОМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ, НАХОДЯЩИХСЯ под НАПРЯЖЕНИЕМ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и мо;кет быть « использовано для из 4гpeния сопротивлений, различных электрических цепей, находящихся под напр)1жением переменного тока, например, статорных обмоток электродвигателей под нагрузкой.

Известны устройства для измерения сопротивления электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, выполненные по схема моста постоянного тока. Для защиты измерительной цепи от прохождения переменного рабочего тока, мост снабжен компенсирующим трансформатором с даумя вторичными обмотк 1ми, фазовращателем и делителем, выполненным в виде трансформатора напряжения, причем первичная обмотка компенсирующего трансформатора включена параллельно источнику, питающему измеряемое сопротивление, первая вторичная обмотка компенсирующего трансформатора и вторичная обмотка делителя напряжения включены последовательно с измеряемым сопротивлением, а первичная обмотка делителя напряжения подключена через фазовращатель к второй вторичной обмотке компенсирукицего трансфс матора ti3«

Такой мост обеспечивает измерение омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, но при атом наблюдается ограниченный диапазон частоты переменного напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивление, ограниченная точность измерения и быстродействия. Диапазон частоты переменного

10 напряжения, подаваемого на измеряемое сопротивление, точность измерения и быстродействие в этом случае взаимосвязаны.I

Наиболее близким к предложенному

15 является мост для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, содержащий частотньй дискри минатор и два набора разделительных

20 конденсаторов с переключателями, при этом первичная обмотка компенсирующего трансформатора через фазовращатель и первый набор разделительньк конденсаторов с переключателями вклю

25 чена параллельно источнику питания переменным напряжением, параллельно которому включен и частотный дискриминатор, причем вторичнош обмотка компенсирующего трансформатора соеди30нена с первичной обмоткой индуктивного делителя напряжения, а объект измерения через второй набор разделительных конденсаторов с переключателями соединен со вторым выводом источника питания переменным напряжени ем. Такой мост обеспечивает расшире|Ние частотного диапазона при измерении омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока 2). Недостатками данного моста являют ся ограниченная точность измерения и быстродействие, а также сложность схемной реализации. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия моста для измерения омических сопротивлений элек трических цепей, находящихся под напряжением переменного тока. Поставленная цель достигается тем что в мост для измерения омических схзпротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением переменного тока, содержащий мостовую измерительную цепь, два плеча которой об разованы резисторами, третье - дросселем, а четвертое - последовательно соединенными зажимами для подключени объекта измерения, последовательно соединенные дополнительный дроссель и источник питания постоянным напряжением, включенные в диагональ питания моста, конденсатор, включенный в измерительную диагональ моста, источ ник питания переменным напряжением, .соединенный одним выводом с оДним из зажимов для подключения объекта изме рения , а другим выводом соединенный через разделительный конденсатор с другим зажимом объекта измерения, до полнительно введены аналого-цифровой преобразователь, усреднитель, блок цифровой индикации, умножитель часто ты, формирователь меандра, блок запуска, счетчик команд и дешифратор, счетчик объема выборки, при этом вход аналого-цифрового преобразователя подключен к измерительной диагонали моста, а В111ход - к входу усреднителя выход последнего подключен к блоку цифровой индикации и к шинам цифрово го выхода, вход умножителя частоты подключен к зажимам источника питания переменным рабочим током, а выход - к входу формирователя меандра, вход счетчика команд через блок запуска подключен к выходу формирователя меандра, а параллельный выход через дешифратор команд подключен к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя и усреднителя, после довательный выход счетчика команд подключен к счетчику объема выборки, выход последнего подключен параллельно к управляющим входам блока индикации и блбка запуска, второй вход пос леднезго соединен с шиной запуска. Усреднитель включает в себя сумматор, накопитель и рабочий регистр, причем одни ВХОД1Л сумматора совмещены с параллельными входатии усреднителя, а другие соединены с выходами рабочего регистра, а параллельные выходы соединены с aнaлoгичны м входам накопителя, параллельные выходы последнего подключены к шинам цифрового выхода и соответствующим входам блока цифровой индикации и рабочего регистра, управляющие входь накопителя и рабочего регистра совмеиены с управляющими входами усреднителя. На чертеже представлена схема моста для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под Напряжением переменного тока. Мост содержит источник 1 напряжения переменного рабочего тока, разделительный конденсатор 2 и измерительную цепь 3, состоящую изизмеряемого объекта 4, резистора 5 плеча выбора пределов измерения, резистора 6 плеча уравновешивания, образцовое плечо-сопротивление обмотки дросселя 7, дроссель 8, источник 9 постоянного Напряжения и конденсатор 10. К измерительной диагонали моста подключен аналого-цифровой преобразователь 11. Аналого-цифровой преобразователь соединен также с дешифратором 12 команд. Выход аналого-цифрового преоб 3азователя соединен с первыми входами сумматора 13, входящего в состав усреднителя 14. Вторые входы сумматора 13 параллельно соединены с выходом рабочего регистра 15. Выход сумматора 13 соединен с входом регистра-накопителя 16,-а выход регистра-накопителя соединен со входом рабочего регистра 15. Блок управления состоит из счетчика 17 команд, умно-жителя 18 частоты, формирователя 19 меандра, блока 20 запуска, счетчика 21 объема выборки. Вход умножителя 18 частоты соединен с источником 1 напряжения переменного рабочего тока. Выход умножителя 18 частоты соединен с входом формирователя 19 меандра, выход которого соединен с блоком 20 запуска, а выход счетчика 21 объема выборки соединен с входом блока 20 запуска и блоком 22 индикации. Сигнал измерительной диагонали моста подается на вход аналого-цифрового преобразователя 11 (АПП), который может быть выполнен различным способом. Например, по способу поразрядного взвешивания, Преобразование входного аналогового сигнала (напряжения) в цифровой код Xj , например двоичный,осуществляется по управляющему сигналу, который Формируется на выходе де1лифратора 12 команд. Поспе преобразования полученный на вчходе лип 11 код Х параллельно в виде потенциалов поступает на первые входы сумматора 13, усреднителя 14. Сумматор 13 выполнен по комбинационной схеме. На BTOpvje входы сумматора 13 параллельно подается код с выхода ра.бочего регистра 15. Первоначально на его выходе сигнал соответствует нулевому значению кода. Поэтому после переходного процесса, который имеет место в сумматоре 13 во время суммирования, по второму сигналу управления, поступающему с выхода дешифратора 12 команд, в регистр-накопитель 16 записывается код, равный выходному коду АЦП 11. По следующему управляющему сигналу дешифратора 12 команд код с регистра-накопителя 16 параллельно переписывается в рабочий регистр 15, На 3TQM первый цикл работы (усреднителя 14) заканчивается. Команды на выходе дешифратора 12 команд формируются в результате дешифрации кода счетчика 17 команд. Счетчик 17 команд совместно с умножителем 18 частоты, формирователем 19 меандра, блоком 20 и счетчиком 21 объема выборки образует блок управления, работа которого осуществляется следующим образом. Вход умножителя 18 частоты соединен с источником переменного сигнала поэтому в умножителе 18 частоты осуществляется операция перемножения частоты входного сигнала на постоянное число KO . Постоянное число KQ выбирается таким, чтобы подавление помехй на выходе измерительной цепи 3 усреднителем 14, выполненным в виде цифровой cxeMJ, соответствовало бы Зсщанной величине погрешности измерения постоянной составляющей напряжения. Это напряжение снимается вместе с переменной составляющей с выхода, диагонали моста. С выхода умножителя 18 частоты-синусоидальный сигнал с частотой, в К раз превышающей частоту входного сигнала, подается на вход формирователя 19 меандра. Формирователь 19 меандра усиливает и ограничивает синусоидальный сигнал, поэтому на его выходе формируется меандр, который через блок 20 запуска поступает на вход счетчика 17 команд. Блок 20 запуска выполнен обычным способом и включает в себя триггер запуска с логическим элементом И. Первоначально блок 20 запуска запускается (т.е. открывается) по ши не запуска. Поэтому, пока блок 20 от крыт, на вход счетчика 17 команд непрерывно поступают cигнaJEл. Каждый выходной сигнал счетчика 17 команд соответствует одному циклу усреднения, поэтому счетчик 21 объема выбор ки подсчитывает число оЛг циклов усреднения ВХОДНОГО) сигнала. Усреднени выполняется в соответствии с формулой -ToCIX; . Число ЦИКЛОВ усреднения N 14 li-, 1 выстирается кратным 2. Это позволяет осуществлять деление на N каждого слагаемого путем его сдвига на N разрядов в сторону младших разрядов. Данный сдвиг осуществляется соответствующим подключением выходных шин АЦП 11 и рабочего регистра 15 к первым и вторым входам сумматора 13. После каждого цикла усреднения, которые выполняются аналогично описанному выше циклу, на счетчик 21 объема выборки поступает сигнал цикла, с выхода которого формируется управляющий сигнал конца усреднения после прохождения N циклов усреднения Сигнал конца усреднения запирает блок 20 запуска, записывает результат усреднения в блок индикации 22 и подает этот же сигнал в случае необходимости на Любое другое исполнительное yCTp.OЙCTBO к КОТОРОМУ ПОДключены выходные шины. Включение умножителя 18 частоты в блок управления обеспечивает независимость работы схемы с выбранным числом циклов усреднения .N от частоты переменной составляющей сигнала в широком диапазоне частот. Точность моста для измерения омических сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением, переменного тока, повышается за счет того, что введение цифрового усреднения позволяет исключить из плеча измерения реактивные сопротивления, вторичные обмотки компенсирующего трансформатора и вторичные обмотки делителя напряжения. Таким образом, в плечо измерения моста включается только измеряемое сопротивление, что исключает погрешность измерения, вызванную нестабильностью омических сопротивлений вторичных обмоток- компенсирующего трансформатора и делителя напряжения (возрастающую по мере уменьшения величины измеряемого сопротивления) по отношению к сопротивлению вторичных обмоток компенсирующего трансформатора и делителя на пряжения. При этом цифровой усреднитель позволяет уменьшить погрешность измерения, которая возникает из-за остаточной .переменной составляющей на выходе измерительной мостовой цепи, а также из-за наводок на элементы измерительной, цепи моста. Остаточная переменная составляющая имеется на выходе моста из-за невозможности -идеального подавления пepe 1eннoй составляющей с помощью пассивных фильтров (UC, RC, компенсирующие трансформаторы и т.д.). В предлагаемом устройстве цифровое подавление переменной соетавляющей осуществляется с существен но большей эффективностью. Быстродействие моста повышается благодаря исключению из измерительно мостовой цепи реактивных сопротивлений вторичной обмотки компенсирующего трансформатора и делителя напряже ния, а также уменьшения реактивных сопротивлений дросселя, включаемого в образцовое плечо мостовой измерительной цепи и конденсатора, включае мого в измерительную диагональ. Быст родействие при этом поВЕлшается более чем на порядок. Автоматизация измерения обеспечивается исключением внесения поправок в результат измерения, необходимость которых в прототипе была вызвана наличием конечных (достаточно больших по сравнению с предлагаемым измеряемым сопротивлением) активных сопро ивлений вторичных обмоток компенсирующего трансформатора и делителя на пряжения, а также тем, что в предлагаемом мосте результаты измерения выдаются в виде цифрового кода, когорый может быть непосредственно подан на исполнительное устройство, имеющее в своем составе мини-ЭВМ. Формула изобретения 1. Мост для измерения омических, сопротивлений электрических цепей, находящихся под напряжением, содер жащий мостовую измерительную цепь,два плеча которой образованы резисторами, третье - дросселем, а четвер тое - последовательно соединенными зажимами для подключения объекта намерения, последовательно соединенiJHe дополнительный дроссель и источник-питания постоянным напряжением, включенные в диагональ питания мост конденсатор, включенный в измеритель ную диагональ моста, источник питанй переменным напряжением, соединенный. одним выводом с одним из зажимов для .подключения объекта измерения, а дру гим выводом соединенный через разде литепьный конденсатор с другими зажи мом объекта измерения, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что, с целью поны шения точности и быстродействия, в него введены аналого-цифровой преобразователь, усреднитель, блок цнфро вой индикации, умножитель ,частоты, формирователь меандра, блок запуска,, счетчик команд и дешифратор, счетчик объема выборки, при этом вход аналого-цифрового преобразователя подклю чен к измерительной диагонали моста, а выход - к входу усреднителя, выход последнего подключен к блоку цифровой индикации и к шинам цифрового выхода, вход умножителя частоты подключен к источнику.питания переменным рабочим током, а выход - к входу формирователя меандра, вход счетчика команд через блок запуска подключен к выходу формирователя меандра, а параллельный выход через дешифратор команд подключен к управляющим входа ч аналого-цифрового преобразователя к усреднителя, последовательный выход счетчика команд подключен к счетчику объема выборки, выход последнего подключен параллельно управляющим входом блока индикации и блока запуска, второй вход последнего соединен с шиной запуска. 2. Мост по п. 1, о т л и ч а--) ю щ и и с я усреднитель включает в себя сумматор, нако питель и рабочий регистр, причем одни входы сумматора совмещены с парадлельными входами усреднителя, а другие соединены с выходами рабочего регистра, а параллельные выходы соединены с аналогичными входами накопителя, параллельные выходы последнего подключены к шинам цифрового выхода: и к соответствующим входам блока цифровой индикации и рабочего регистраj управляющие входы накопителя и рабочего регистра совмещены с управляющими входами усреднителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 481846, кл. G 01 R 17/10, 1973, 2.Авторское свидетельство СССР № 658481, кл. G 01 R 17/10, 1976. I ым; цч роЬогЬ S ixoda