Измеритель индуктивности Советский патент 1985 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может б.ыть использовано для измерения индуктивности катушек и трансформаторов типй длинной линии, обладающих значительной собственной межвитковой емкостью.

Известен измеритель индуктивности и добротности катушек индуктивности, содержащий генератор переменного тока, соединенный через масштабирующий элемент с исследуемой катушкой индуктивности и аналоговыми входами второго и третьего фазовых детекторов, измерительный операционный усилитель с образцовым резистором в цепи обратной связи, вход которого соединен с исследуемой катушкой индуктивности, а выход через опорную цепь с управляющим и аналоговым входом первого фазового детектора и управляющим входом второго фазового детектора, а также с управляющим входом третьего фазового детектора непосредственно, три фильтра нижних частот, входы которых соединены с соответствующими выходами фазовых детекторов,, а выходы - через ключи с входами логометра у .

Недостаток данного измерителя невысокая точность при измерении индуктивности катушек из-за влияния на результат собственной межвитково емкости.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измеритель индуктивности, который содержит дифференциальный усилительограничитель, выход которого соединен со своим инвертирующим входом через масштабирующий усилитель,осуществляющий положительную обратную связь, со входом операционного усилителя с резистивной отрицательной обратной связью через катушку измеряемой индуктивности и со своим неинвертирующим входом и с выходом операционного усилителя через последовательно включенные одновибратор и ключ. Выход дифференциального усилителя-ограничителя соединен также с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частот а на третий вход поступает сигнал начала измерений. К выходу блока уп:равления подключен счетчик 2

Известный измеритель индуктивности характеризуется низкой надежностью из-за реализации на выходе опера.ционного усилителя с резистивной отрицательной обратной связью режима предельно допустимого выходного тока при замыкании ключа.

Целью изобретения является повышение надежности измерителя индуктивности катушек. , , .

Цель достигается тем, что в измеритель индуктивности, содержащий дифференциальный усилитель-ограничитель, выход которого соединен со своим инвертирующим входом через масштабирующий усилитель, с одной клеммой для подключения катушки измеряемой индуктивности, с входом одновибратора и первым входом блока управления, операционный усилитель, охваченный резистивной отрицательной обратной связью, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя-ограничителя, генератор опорной частоты, выход которого через блок управления подключен к счетчику, введен переКлючатель, причем его управляющий и аналоговые входы соединены соответственно с выходом одновибратора и другой клеммой для подключения катушки измеряемой индуктивности,а аналоговые выходы - с входом операционного усилителя с резистивной отрицательной обратной связью и общей шиной измерителя.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого измерителя.

Измеритель индуктивности катушек содержит дифференциальный усилитель-ограничитель 1, масштабирующий усилитель 2, операционный усилитель 3, катушку 4 измеряемой индуктивности, одновибратор 5, переключатель 6, блок 7 управления, на один из входов которого поступает сигнал 8 начала измерений, генератор 9 опорной частоты и счетчик 10. Выход усилителя-ограничителя 1 соединен со своим инвертирующим входом через усилитель 2, с управляюш 1м входом переключателя 6 через одновибратор 5 и с аналоговым входом переключателя 6 через катушку 4, а также непосредственно с первым входом блока 7. Аналоговые выходы переключателя 6 соединены соответственно -с

3

общей шиной измерителя и инвертирующим входом усилителя 3 с резистивной отрицательной обратной связью, выход которого соединен с неинвёртирующим входом усилителя-ораничителя 1. Выход генератора 9 подключен к второму входу блока 7, выход которого, в свою очередь, соединен с входом счетчика 10.

Работа измерителя происходит следующим образом.

В начальный момент времени напряжение to с выхода на инвертирующий вход усилителя-ограничителя поступает через усилитель 2 с коэффициентом передачи -К образуя цепь положительной обратной связи, которая поддерживает усилительограничитель 1 в насьпценном состоянии. Одновременно это же напряжение поступает на вход одновибратора 5 и катушки 4. Одновибратор 5 срабатывает и подает на переключатель 6 управляющий импульс. При этом в течение времени t . значительно большем времени t заряда наибольшей собственной межвитковой емкости катушки 4, последняя через переключатель 6 оказывается подключенной к общей шине измерителя,причем усилитель 3 представляет собой неинвертирующий усилитель,охваченньй глубокой резистивной отрицательной обратной связью, с близким к нулю выходным напряжением. По окончании импульса одновибратора 5 катушка 4 через переключатель 6 соединяется с инвертирующим входом усилителя 3 с резистивной отрицательной обратной связью. Таким образом к моменту окончания управляющего импульса одновибратора 5 межвитковая емкость катушки 4 оказывается полностью заряженной, что устраняет ее влияние на результат измерения. Следует отметить. Что закон изменения тока в катушке А

1619014

при подключении ее через переключатель 6 к инвертирующему входу усилителя 3 остается п|)актически неизменным, поскольку происходит коммутация участков электрической цепи с одинаковыми потенциалами. Разлагая экспоненциальную функцию в степенной ряд и ограничиваясь двумя первыми членами разложения получим

P -toB5

р

Р t t

CBS

В момент смены знака разности напряжений на входах усилителя-ограничителя 1 напряжение на его выходе за счет положительной обратной связи через усилитель 2 скачком сменит знак и описанный йроцесс повторя ,ется. При этом период повторения генерируемых на выходе усилителяограничителя 1 прямоугольньк импульсов пропорционален индуктивности катушки 4 I

T 4K-f- . RO

При поступлении сигнала 8 начала измерения на блок 7 последний вьщеляет импульсы, количество которых определяется частотой следования импульсов, поступающих на блок 7 с генератора 9 и периодом повторения генерируемых на выходе усилителяограничителя 1 прямоугольных импуль;сов, поступающих также на блок 7. Выделенные импульсы опорной частоты поступают на счетчик 10, на котором регистрируется и отображается число равное измеряемой индуктивности катушки .

Таким образом, использование коммутатора на входе операционного усилителя позволило снизить величину максимально допустимого выходного тока и тем самым облегчить режим работы устройства.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ, содержащий дифференциальный усилитель-ограничитель, выход которого соединен со своим инвертирующим входом через масштабирукиций усилитель, с одной клеммой для подключения катушки измеряемой индуктивности, с входом одновибратора и первым входом блока управления, опера1.щонный усилитель, охваченный резистивной отрицательной обратной связью, выход которого соединен с неинвертируюпрм входом дифференциального усилителя-ограничителя, генератор опорной частоты, выход которого через блок управления подключен к счетчику, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен переключатель, причем его управляющий и аналоговые входы соединены, соответственно с 9 выходом одновибратора и другой клеммой для подключения катушки / измеряемой ивдуктивности, а аналоговые выходы - с входом операционного усилителя с резистивной ота с рицательной обратной связью и общей -ШИНОЙ измерителя.