Трансформаторный мост для измерения параметров комплексных сопротивлений Советский патент 1986 года по МПК G01R17/12 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении мостов переменного тода или аналогичных устройств, предназначенных для измере- ния параметров комплексных сопротивлний, в частности па раметров катушек индуктивности с ферритовыми магнито- проводамио

Цель изобретения - повышение точ- кости измерения и надежности путем введения в структуру моста преобразователя переменного напряжения в постоянное, дифференциального усилител цифроаналогового преобразователя и управляемого делителя, а также объеднение их в систему для поддержания заданного уровня выходного напряжения питающего генератора, что позволяет выполнить каждую из обмоток трансформатора напряжения и компаратра токов, изменением числа витков которых осуществляется регулировка измерительного тока, в виде одной декады, а также путем введения блока анализа и сумматора кодов, позволяющих изменять выходное напряжение питающего генератора в процессе регулировки измерительного тока оптимальным образом с точки зрения обеспечения постоянства чувствительности измерительной цепи.

На чертеже представлена структурная схема траснформаторного моста для измерения параметров комплексного сопротивления.

Трансформаторный мост содержит задатчик 1 кодов с выходами 2, 3 и 4 первой, второй и третьей декад соответственно, сумматор 5 кодов с первым 6 и вторым 7 входами, вто- ргичную обмотку 8 трансформатора 9 напряжения, источник 10 питания (генератор синусоидального напряжения) , состоящий из задающего генератора 11, управляемого делителя 12 напряжения и усилителя 13 мощности, первичную 14 и вторичную 15 обмотки, трансформатора 9 напряжения, преобразователь 16 переменного напряжения в постоянное, дифференциальный усилитель 17 с первым 18 и вторым 19 входами, цифроаналоговый преобразователь 20 с кодовыми входами 21 - 23 сигнальным входом 24 и выходом 25, источник 26 опорного напряжения, токозадаклций образцовый резистор 27, объект 28 измерения, повторитель 29

напряжения, вспомогательный образцовый резистор 30, первичную обмотку 31 компаратора 32 токов, другую первичную 33 и выходную 34 обмотки, компаратор 32 токов, образцовую меру 35, детектор 36 равновесия и блок 37 анализа.

Устройство работает следующим образом.

Перед определением параметров измерительного объекта в мостовой цепи при помощи задатчика 1 кодов устанавливается необходимое значение измерительного тока Хиям.- При этом выходной код первой декады задатчика 1 кодов, снимаемый с выхода 2, поступает на первый вход 6 сумматора 5 кодов, а с его выхода - на входы цепей управления коммутирующими элементами обмотки 8 трансформатора 9 напряжения. Благодаря этому число включенных витков обмотки 8 становится пропорциональным выходному коду первой декады задатчика 1 кодов.

При подключении источника 10 питания к первичной обмотке 14 трансформатора 9 напряжения на его вторичных обмотках 8 и 15 возникает соответствующее напряжение. Переменное напряжение, снимаемое с обмотки В при помощи преобразователя 16, преобразуется в постоянное напряжение и подается на первый вход 18 дифференциального усилителя 17. На второй вход 19 этого усилителя подается постоянное напряжение, снимаемое с выхода 25 цифроаналогового преобразователя 20. На кодовые входы 21, 22 и 23 цифроаналогового преобразователя 20 подаются выходные коды соответственно первой, второй и третьей декад задатчика 1 кодов, а на сигнальный вход 24 - постоянное напряжение источника 26 опорного напряжения.

Уровень напряжения источника 26 и номинальное выходное напряжение источника 10 питания, а также отношение витков вторичной 8 и первичной 14 обмоток трансформатора 9 выбраны такими, что при любом значении выходного кода старшей декады задатчика 1 кодов и нулевом значеНИИ выходного кода его остальных декад разность напряжений, поступающих на входы дифференциального уси- лителя 17, равна нулю. Если выход

3.

ные коды младших декад задатчика 1 кодов принимают значение, отличное от нуля, на выходе дифференциального усилителя 17 возникает усиленный сигнал, пропорциональный разности действующих на его входах напряжений. Этот сигнал, воздействуя на цепь управления делителя 12 напряжения, изменяют его коэффициент передачи, в результате чего выходное напряжение источника 10 питания увеличивается,, разность между напряжениями, подаваемыми на входы дифференциального усилителя 17, устраняется, а напряжение, действующее на включенных витках обмотки 8 трансформатора 9, становится пропорциональным выходному коду задатчика 1 кодов. Это напряжение подается на токозадающий образцовый резистор 27, в результате чего возникает измерительный ток IMJM., под действием которого на зажимах объекта 28 измерения появляется падение напряжения Напряжение посредством повторителя 29 подводится к вспомогательному образцовому резистору 30, в котором возникает ток 1. Этот ток при помощи обмотки 31 компаратора 32 токов создает магнитный поток, который сравнивается с магнитным потоком, возникающим при протекании через обмотку 33 компаратора 32 токов образцового тока Ij, создаваемого образцовой мерой 35, и напряжением, I действующим на обмотке 15 трансформатора 9 напряжения. Результат сравнения магнитных потоков воспринимается выходной обмоткой 34 компаратора 32 токов и анализируется при помощи детектора 36 равновесия. Последний вырабатывает сигналы управления, под действием которых изменяется число витков обмотки 15 трансформатора 9 напряжения, благодаря чему мост приходит в состояние равновесия.

При установке минимальных (меньше пяти) наборов на первой (старшей) декаде и максимальных (больше пяти) наборов на второй декаде задатчика 1 кодов напряжение на выходе источника 10 питания заметно изменяется, что приводит к нежелательному изменению чувствительности измерительной цепи.

Для устранения этого явления в устройство введен блок 37 анализа.

10

150334

Он анализирует состояние первой и i второй декад задатчика 1 кодов и работает так, что, если набор на первой декаде меньше пяти и на второй больше пяти, на выходе блока 37 появляется сигнал с уровнем логической единицы, который, поступая на второй вход сумма юра 5 кодов, увеличивает выходной код сумматора на единицу. Соответственно этому увеличивается и число включенных витков обмотки 8 трансформатора 9 напряжения, вследствие чего напряжение на выходе преобразователя 16 увеличивается и становится близким к выходному напряжению цйфроаналогового преобразователя 20. Разность напряжений, поступающих на входы 18 и 19 дифференциального усилителя 17, уменьшается, и выходное напряжение источника 10 питания становится близким к своему номинальному значению.

Таким образом, предлагаемое техническое решение характеризуется прос- 25 тотой и позволяет обеспечить высокую точность установки и поддержание заданного значения измерительного тока.

15

20

30

Формула изобретения

1. Трансформаторный мост для измерения параметров комплексных сопротивлений, содержащий источник питания, подключенный выходом к первичной обмотке трансформатора напряжения, подвижный контакт первой вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с первым выводом токо- задающего образцового резистора,

второй вывод которого соединен с первым зажимом для подключения объекта измерения и первым входом повторителя напряжения, второй вход которого соединен с вторым зажимом для

подключения объекта измерения и с общей шиной, а выход повторителя напряжения соединен с первым выводом вспомогательного образцового резистора, второй вывод которого соединен

с первым выводом первой обмотки компаратора токов, подвижный контакт второй вторичной обмотки трансформатора напряжения соединен с первым выводом образцовой меры, второй вывод которой соединен с подвижным контактом второй обмотки компаратора токов, вторые выводы первой и второй обмоток компаратора токов

соединены с общей шиной, третья обмотка компаратора токов соединена с входами детектора равновесия, подвижные контакты первой вторичной обмотки трансформатора напряжения и второй обмотки кЬмпаратора токов соединены между собой, задатчик кодов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности, в него введены блок анализа, преобразователь переменного напряжения в постоянное, цифроаналоговый преобразователь, источник опорного напряжения, диффе- ренциальньй усилитель и сумматор кодов, один вход которого подсоединен к первому выходу задатчика кодов, а выход - к подвижным контактам коммутации, первый и второй входы блока анализа подсоединены к первому и второму выходам задатчика кодов соответственно, а выход - к другому входу сумматора кодов, вход преобразователя переменного напряжения в постоянное подсоединен к подвижному контакту первой вторичной обмотки трансформатора напряжения, первый вход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй, третий и четвертый входы соединены соответственно с первым, вторь и третьим выходами задатчика кодов,

первый вход дифференциального усилителя соединен с выходом преобразователя переменного напряжения в постоянное, второй вход - с выходом цифро- аналогового преобразователя, а выход - с входом источника питания.

2. Трансформаторный мост по п. 1, отличающийся тем, что источник питания содержит управляемый делитель напряжения, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, второй вход - с входом источника питания, а выход - с входом усилителя мощности, выход которого соединен с выходом источ- ,ника питания.

Изобретение относится к электро-, измерительной технике. Устройство содержит задатчик 1 кодов, сумматор 5, источник 10 питания, включающий задающий генератор 11, управляемый делитель 12 напряжения и усилитель 13 мощности, трансформатор 9 с первичной 14 и вторичными 8 и 15 обмотками, преобразователь 16 переменного напряжения в постоянное, дифференциальный усилитель 17, цифро- аналоговый преобразователь 20 с кодо- вьми входами 21-23 и с сигнальными входом 24 и выходом 25, источник 26 опорного напряжения, токозадающий образцовый резистор 27, объект 28 измерения, повторитель 29 напряжения, вспомогательный образцовый резистор 30, первичные обмотки 31 и 33 компаратора 32 токов и его выходную обмотку 34, образцовую меру 35, детектор 36 равновесия и блок 37 анализа. В качестве источника 10 питания может быть использован генератор синусоидального напряжения. 1 ил. (Л с I. 5Z ю ел О 00 со