Измеритель энергии искры Советский патент 1983 года по МПК G01R21/06 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения мощности и электрической энергии быстртекущих импульсных процессов, и мо жет быть использовано для из юрения электрической энергии электрических разрядных процессов, возникающих при включении или отключении в коммутациЬнной аппаратуре, в электрических разрядниках и устройствах аналогичного назначения, i Известно устройство для измерения электрической энергии, содержащее преобразователи тока и напряжения, входа которых являются входами устройства, а выходы подключены к входам множительного устройства, выход которого через преобразователь с частотным выходом соединен с входом коммутатора,подсоеди ненного к входам первого и вт 5рого счётчиков импульсов, вход блока определения знаков соединен с вы-, ходом множительного блока, а выход г с управляющим входом коммутатора fl

Недостатком данного устройства является инерционность измерения. Не позволяющая измерять энергию быстропротекающих процессов.

Известно также устройство для .измере ния энергии искры, содержащее иэ{ 1ерительные преобразователи тока и напряжения, входы которых являются входами устройства, аналоговые ключи, два интегратора, аналогоцифровой преобразователь, устройство . управления и источник опорного напряжения. В устройстве энергию определяют путем осциллографического измерения тока, напряжения и времени существования разряда 2 J.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем что в измеритель энергии искры, содержащий измерительные преобразователи тока и напряжения, входы которых являются входами устройства,

аналоговые ключи, два интегратора, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления и источник опорного наЬряжения, введены третий интегратор, аналоговые запоминакицие устройства, множительно-делительное . устройство, элемент совпадения и формирователи высокого и низкого уровней, причем вход формирователя высокого уровня соединен с выходом измерительного преобразователя напряжения и входом первого аналогового, ключа, вход формирователя низкого уровня соединен-с выходом измерительного преобразователя тока и входом второго аналогового ключа, вы

ходы формирователей высокого и низкого уровней через элемент совпадения соединены с управляющими входами аналоговых ключей и первым входом устройства управления, выхода аналоговых.ключей через соответствующие последовательно соединенные интегратор и аналоговое запоминающее устройство подключены ко входам множителько-делительного устройства, вход третьего, аналогового ключа соединен с шиной источника , опорного напряжения, выход множително-делительного устройства через . аналого-цифровой преобразователь содинен со вторым входом устройства управления, выходы которого подключены к управляющим входам интеграторов, аналоговых запоминающих устройств и аналого-цифрового преобразователя.

На фиг.1 представлена структурная схема измерителя энергии искры на фиг.2 - временные диаграмма его работы.

Измеритель энергии искры подключается к клеммам исследуемого коммутационного изделия 1, в цепи питания которого включен эталонный резистор 2, и содержит измерительны преобразователи 3 и 4 напряжения и тока, формирователи 5 и б- высокого и низкого уровней, элемент 7 совпадения, аналоговые ключи 8-10, интеграторы 11-13, аналоговые запоминающие устройства 14-16, множительно-делительное устройство 17, аналого-цифровой преобразователь 18 и устройство 19 управления.

Вход преобразователя 3 напряжения-соединен с клеммой напряжения , исследуемого колсчутационного изделия 1, а выход - со входами ключа 8 и формирователя 5 высокого уровня. Вход преобразователя 4 тока соединен с токовой клеммой исследуемого коммутационного изделия 1, соединенного с эталонным резистором 2, а выход - со входами ключа 10 и формирователя 6 низкого уровня. Выходы формирователей 5 и 6 через элемент совпадения соединены с управляющими входами ключей 8-10 и первым входом устройства 19. Выход ключа 8 соединен со входом триггера 11, вход ключа 9 соединен с шиной 20 источника опорного напряжения, а выход - со входом интегратора 12, выход ключа 10 соединен со входом интегратора 13. Выходы интеграторов tl и 13 через аналоговые запоминающие устройства 14 и 16 соответственно соединены с множительными входами множительно-делительного устройства 17, делительный вход котор01 о соединен с выходом аналогового запоминающего устройства 15, а выход - со входом аналогецифрового преобразователя 18, выход которого соединен со вторым входом устройства 19, выход последнего под ключен к управляющим входам интегра торов 11-13 и аналоговых запоминающих устройств 14-16. , Устройство работает следующим об разом. В исходном состоянии исследуемое коммутационное изделие 1 находится во включенном состоянии. Через него протекает постоянный ток/ величина которогоопределяется нагрузкой, по ключенной к клемме напряжения иссле дуемого изделия. Измерительный преобразователь на пряжения представляет собой усилитель с большим входным сопротивлением. При замкнутых контактах издел ; .Д напряжение (фиг.2а), поступающее свыхода цреобразователя 3 на вход формирователя 5, мало, и на выходе формирователя 5 присутствует низкий -потенциал .запрещающий работу эпемента 7. По эт.алоннокй резистору 2 протекает ток нагрузки изделия 1. Паде|Ние напряжения, пропорциональное ,току нагрузки, с эталонного резисто ра через токовую кпемму поступает н вход измериЬ:ельноро преобразова.теля 4 тока, представляющего собой усилитель.. Уровень напряжения (фиг.2б) на выходе преобразователя 4 достаточен для того/ чтобы на выходе фо рмирователя 6 был высокий потенциал.. В момент, размыкания контактов изделия 1 напряжение на входе преобразо ателя 3 начинает возрастать возрастает уровень напряжения и на его выходе, что приводит к срабатыванию формирователя 5 и появлению на его выходе высокого потенциала (фиг.2в), открывающего элемент 7 по первому входу. Так как элемент совпадения по второму входу открыт высоким потенциалом (фиг.2г) с выхода фор1 рователя б, то на выходе элемёнта 7 появляется сигнал (фиг.2 время существования которого определяется временем протекания тока через эталонный резистор 2 после мо мента размыкания контактов изделия т.е...временем существования разрядного процесса,, горения электрическо дуги или проскакивания искры, в зависимости от характе ра испытания По гфекращении протекания тока ;через эталонный резистор 2 уровень напряжения с выхода измерительного преобразователя тока 4 уме ньшается до напряжения срабатывания формировател 6, с выхода которого поступает низкий потенциал, запрещаю ьшй прохождение сигнала на выход элемента 7. Сигналом с выхфха элемента 7 открываются ключи 8-10 и через устройство 19 подается сигнал на управляющие вхо; интеграторов и аналоговых запоминакяцих устройств. Напряжение, пропорцион4льное напряжению разрядного процесса, через ключ 8 поступает на вход интегратора 11 и .будет интегрироваться им в течение времени, равного времени существования разрядного процесса.. Напряжение на выходе интегратора 11 в момент прекращения интегрирова ния пропорционально произведению поступившего входного напряжения на | время интегрирования. Это напряжение запоминается устройством 14. Аналогично на выходе интегратора 12- напряжение пропорционально произведению опорного напряжения на время. интегрирования, а поскольку опорное ; напряжение неизменно во времени, то напряжение, запомненное устройством 15, пропорционально трлько времени интегрирования. Напряжение, запомненное устройством 16, пропорционально произведению тока нагрузи. ки на время интегрирования. Напряжения с выходов аналоговых запоминающих устройств поступают на вход множительно-делительного устройства 17, которое осуществляет перемножение напряжений с выходов запоминающих устройств 14 и 16, пропорциональных произведению напряжения разряд|НОго процесса на время его существо|вания,и произведению тока разрядного процесса на время его существования, и делит на напряжение с выхода устройства 15, пропорциональное времени существования разрядного процесса. Таким образом, на выходе мноуительно-делительного устройства 17 получается напряжение, пропорциональное произведению напряжения разрядного процесса на его ток и на время существования этого процесса, т.е. энергии разрядного процесса. Аналого-цифровой преобразователь 18 преобразует напряжение с выхода множительно-делительного устройства 17 в цифровую форму. Информация с выхода преобразователя 18 анализируется в устройстве 19, которое выдает соответствунадую информацию, зависящую от зарегистрированной энергии. После окончания процесса измерения и преобразования информации устройство 19 приводит в исходное.состояние интеграторы и запоминающие устройства (связь на чертеже не пока- . зана) . Предлагаемый измеритель энергии искры позволяет измерять энергию быстротекущих процессов из-за наличия формирователей низкого и выJcOKoro уровней, которые совместно о Iэлементом совпадения позвопяют вы делить временной интервал, равный времени существования разрядного процесса, наличию аналоговых запо минаю1цих устройств, обеспечивающих запоминание и хранение результатов

.измерения и наличию множительноделительного устройства, позволяющего обрабатывать результаты измерения,

tf. --.1

ih j

л

%

«н

д

л

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ИСКРЫ, содержащий измерительные преобразователи тока и напряжения, входы которых являются входами устройства, сшалоговые ключи, два интегратора, аналого-цифровой ггреобразователь, устройство управления и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий интегратор, аналоговые запоминающие устройства, множительно-делительное устройство, элемент совпадения и формирователи высокого и низкого уровней, причем вход формирователя высокого уровня соединен с выходом измерительного преобразователя напряже-ния и входом первого аналогового ключа, вход формирователя низкого уровня соединен с выходом измерительного преобразователя тока и входом второго ангшогового ключа, выходы формирователей высокого и низкого уровней через элемент совпадения соединены с первым входом устройства управления и управляющими входами аналоговых ключей, выходы которых через соответствующие последовательно соединенные интегратор и аналоговое запоминакяцее г устройство подключены ко входам ko множительно-делительного устройства , выход которого через аналого-цифро- . вой преобразователь соединен со вторым входом устройства управлений, выходы которого подключены .к управс ляющим входам интеграторов, аналоговых запоминающих устройств и аналого-цифрового преобразователя, вход третьего аналогового ключа соединен с шиной источника опорного напряже|Со ния . сх А Од