Кодоуправляемый индуктивный делитель напряжения Советский патент 1986 года по МПК H01F21/12 

вышающий трансформатор 20. Усилитель мощности 19 своим входом соединен с выходом масштабного усилителя 18, а выходом - с входом повышающего трансИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть, в частности, использовано в индуктивных делителях напряжения (ВДН), работающих по программе в автоматизированных системах поверки цифровых вольтметров, измерительных усилителей и т.д.

Цель изобретения - повьшение точности деления напряжения путем повышения входного сопротивления делителя.

На фиг.1 изображена элек трическая схема кодоуправляемого индуктивного делителя напряжения; на фиг.2 - единичный узел коммутации; на фиг.З - принцип нейтрализации паразитных емкостей коммутационных элементов.

Кодоуправляемый ИДН 1 состоит из делительных обмоток 2-5 с отводами, блока 6 управления. Делительные обмотки 2-5 соединены между собой с помощью экранированных контактов электромагнитных реле 7-9 соответственно . Для коммутации отводов делительных обмоток 2-5 используются коммутационные элементы 10 с экранированными замыкающими контактами 11. С помощью замыкающих контактов 12 и 13 вспомогательного коммутационного элемента 14 вход 15 и выход 16 дополнительного источника 17 удвоенного напряжения, состоящего из инвертирующего масштабного усилителя 18, усилителя 19 мощности, повьшаю- щего трансформатора 20, подключены к выходу кодоуправляемого ВДН 1 и к общей точке соединения экранов все коммутационных элементов 21 соответственно. Блок 22 питания соединен с шинами питания электронных ключей, нагрузкой каждого из которых является обмотка одного из электромагнитных реле, и с шинами питания масштабного усилителя 18 и усилителя 19

форматора 20. Такое соединение повышает входное сопротивление делителя, которое повышает точность деления. 3 ил.

мощности. На фиг.2 показаны БКР - блок электромагнитных реле, ВТК - блок транзисторных ключей, управляющих электромагнитными реле.

В общую частотную погрешность ко- доуправляемых ИДН значительный вклад

вносят паразитные параметры основных

коммутационных элементов 10. Поэтому

необходимо предпринимать меры по уменьшению влияния паразитных параметров коммутационных элементов и в особенности их паразитных емкостей Cfl, (емкость между контактом и обмоткой электромагнитного реле), С (емкость между контактом и экраном реле), носящих распределенный характер. На фиг.Зч эти емкости показаны сосредоточенными. Влияния паразитных

емкостей можно в значительной мере устранить, если использовать источник ЭДС, величина которого равна Bbi) и который находится в фазе с Ug , Подключение источника 211,,

5 к экрану электромагнитного реле эквивалентно подаче напряжения 2tJ на паразитную емкость Си , практически равную Сп, Таким образом, обеспечивается нейтрализация паразитной емкости Сц, , так как ток в цепи а,- 0 равен нулю. Суммарная паразитная ем- кость Cj- , подключенная к любому отводу первой делительной обмотки 2 за счет объединения котактов общими шинами, оказывается равной Cj- 5-6Сг,,.

5 Аналогично для второй дополнительной обмотки 3 Cj- 5-бС,, , для третьей С2- 5-6С„, а для четвертой 11Ср.

Воздействие суммарных паразитных емкостей Cj- , С,, Cj- на отводы пер0 вой делительной обмотки показано на фиг.ЗВ . Нейтрализацию С , , Cj. , Cj. можно осуществить. Подключив источник 2U gj,, ко всем экранам электрических реле основных коммутационных

5 .элементов 10, т.е. к паразитным ем3

костям Cj. 5-6Ср , Cj. 5-ЬГп , С

5-бс,, (:,/.

Так как С,С, то С;,С,, С

С, г:. Ь, , Ь, Ь,. Ъ, (,фиг.2) эквивалентны,

т.е. .

Устройство работает следующим образом.

На верхнем поддиапазоне рабочих частот (10 кГц и выше) к выходу кодо управляемого ИДИ 1 подключается вход 15 дополнительного источника 17 удвоенного напряжения с помощью замыкающего контакта 13 вспомогательного коммутационного элемента 14. Одновременно выход 16 дополнительного источника 17 удвоенного напряжения через второй замыкающий контакт 12 вспомогательного коммутационного элемента 14 подключается к общей точке соединения экранов всех коммутационных элементов 21.

Блок 6 управления обеспечивает работу делителя в двух режимах: Программное, Ручное местное и позволяет устанавливать коэффициенты передачи от 1,0000 до 0,0000 с шагом 0,0001. Блок 6 управления состоит из блоков управления декадами (делительными обмотками) (БУД), блоков тран- зисторных ключей (БТК), блоков коммутационных (электромагнитных) реле (БКР).

Блоки управления декадами БУД унифицированы. Каждый БУД состоит из регистра (РЕГ), в котором хранится код команды при работе в режиме Программное, мультиплексора М2, через который производится запись кода команды в РЕГ, при работе в режиме Ручное местное, логического блока 2 (ЛБ-2), формирующего потенциальные сигналы управления транзисторными ключами, схемы индикации (СИ).

В режиме Программное открыт Ml, и внешний код команды (от управляюще машины УМ) поступает на вход РЕГ. Запись кода в РЕГ происходит при поступлении единичного сигнала Запись на вход блока синхронизации.

При работе в режиме Ручное местное М1 закрыт, а М2 открыт и управление ЛБ-1 осуществляется от кодовог переключателя П1, расположенного на передней панели. После набора нужног значения коэффициента передачи ИДИ запись кода в РЕГ осуществляется нажатием кнопки Пуск на лицевой па25

д ,с -Q

-

5 50

55

2772274

нели прибора. Для задания коэффициента передачи 1,000000 используется БЕК с регистром единицы Целой части. При ручном управлении запись 1 в регистр БЕК сопровождается записью О в РЕГ всех БУД. При этом все последующие декады подключаются к верхним секциям предьщущих декад, а в четвертой декаде замыкается контакт дополнительного реле, подключающий нагрузку к верхнему отводу четвертой декады. В режиме Программное запись 1 в регистр БЕК подготавливает включение единичного коэффициента передачи ИДИ, которое осуществляется только при записи О во всех регистрах РЕГ БУД. Наличие хотя бы в одном РЕГ кода чисел, отличного от нуля, блокирует сигнал с БЕК, при этом коэффициент передачи 1,000000 не включается, а на лицевой панели прибора включается индикатор Переполнение.

Логический блок формирует потенциальные сигналы управления блоками транзисторных ключей БТК, с помощью которых осуществляется переключение коммутационных реле, соответствующие контакты которых подвключаются к отводам делительных обмоток.

Кодоуправляемый индуктивный делитель 1 напряжения представляет собой каскадно соединенные с помощью контактов электромагнитных реле делительные обмотки, выполненные на тороидальных ферромагнитных сердечниках (ферритах) с размерами 30x18x5 мм, Делительные обмотки содержат по 80 витков каждая и выполнены десятипро- водным жгутом из провода ПЭП-2 00,3 мм. В качестве электромагнитных реле использованы РЭС48А.

Инвертирующий масштабный усилитель выполнен на базе операционного усилителя 544УД2.

Усилитель 19 мощности выполнен на транзисторах КТ818, КТ819, диодах, КД521.

Повьш1ающий трансформатор 20 реализован на тороидальном сердечнике 3000 НМ1 размерами 30x18x5 мм и с числом витков W(100; .

В качестве блока питания использованы серийно выпускаемые источники питания постоянного тока Б5-8.

По сравнению с прототипом пс-ново- му решена задача повышения входного сопротивления кодоуправляемого ИДИ

с централизацией паразитных емкостей электромагнитных реле: предложено источник удвоенного напряжения реализовать в виде последовательно соеди- ненных масштабного усилителя, усилителя мощности и подключения входа повышающего трансформатора к выходу усилителя мощности.

Масштабный усилитель реализован на базе операционного усилителя с коэффициентом усиления 0,5, входное сопротивление которого составляет 100-200 кОм,

.Для обеспечения работы усилителя мощности, масштабного усилителя, снижения уровня питающих их напряжений усиление напряжения до 2Ug,,,j, осуществляется с помощью повышающего трансформатора с коэффициентом транс формации ,

Эта совокупность мер позволяет значительно увеличить входное сопротивление кодоуправляемь х ИДИ с нейтрализацией паразитных емкостей электромагнитных реле, а значит повысить точность деления напряжения.

Более ранние решения по нейтрализации паразитных емкостей коммутационных элементов (электромагнитных реле) баз ировались на получении источника удвоенного напряжения из низкочастотного ИДИ, подключенного к источнику сигнала, и повышающего трансформатора, выполненного з виде высокочастотной делительной обмотки, подключенной половинным входом к выходу низкочастотного ИДИ.

Другой вариант реализации источника удвоенного напряжения базиро- вался на подключении половинного входа высокочастотной делительной обмотки к источнику сигнала.

В первом варианте сопротивление низкочастотного ИДИ резко снижалось с ростом рабочей частоты (так как слишком велика индуктивность обмоток низкочастотного ИДИ).

Во втором варианте подключение источника сигнала И делителя к половинному входу высокочастотной делительной обмотки для реализации источника удвоенного напряжения являлось особо неблагополучным режимом так как суммарные паразитные емкости пересчитывались к входу индуктивного делителя напряжения и составляли около 1000-2000 пФ, что эквиваленто вхоному сопротивлению 200-100 Ом на частоте 200 кГц.

Б предлагаемом делителе источник удвоенного напряжения реализован за счет подключения высокоомного устройства, реализующего источник дополнительного напряжения, только к выходу ИДИ.

Повьш ение входного сопротивления, а значит и повьш1ение точности деления кодоуправляемого ИДИ, достигнуто путем реализации источника удвоенного напряжения в виде масштабного усилителя, усилителя мощности и подключения входа повышающего трансформатора к выходу усилителя мощности.

В прототипе - индуктивном делителе напряжения входное сопротивлени на частоте 200 кГц составляет ZQ Ом.

Входное сопротивление инвертирующего масштабного усилителя 18 составляет 200 кОм и практически не оказывает никакого влияния на параметры кодоуправляемого индуктивного делителя 1 напряжения и на источник входного сигнала.

Таким образом, изготовление кодо- управляемых ИДИ согласно изобретению позволяет повысить точность деления напряжения за счет повьш1ения входного сопротивления источника вспомога- .тельного напряжения до 100-200 кОм, подключения его только к выходу делителя и, как следствие, за счет по- вьш1ения входного сопротивления делителя на верхних частотах в 10-20 раз

Формула изобретения

Кодоуправляемый индуктивный делитель напряжения, содержащий включенные каскадно с помощью экранированны контактов электромагнитных реле делительные обмотки, блок управления, блок питания, масштабный усилитель, повышающий трансформатор, при этом инвертирующий вход масштабного усилителя соединен с помощью первого замыкающего .контакта вспомогательног коммутационного элемента с выходом кодоуправляемого индуктивного делителя напря7кения, а выход повьшающего трансформатора с помощью второго замыкающего контакта вспомогательногЬ коммутационного элемента соединен с общей шиной соединений экранов всех коммутационных элементов, о т л и чающийся тем, что, с. целью повьгагения точности деления напряжения путем повышения входного сопротивления делителя, он снабжен усилителем мощности, вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, а выход - с входом повьшающего трансформатора.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к кодоуправляемым индуктивным делителям напряжения. Целью изобретения является повышение точности деления напряжения путем повышения входного сопротивления делителя. Делитель содержит включенные каскадно делительные обмотки 2-5 с помощью электромагнитных реле 7-9, блок управления 6, масштабный усилитель 18, блок питания 22, усилитель мощности 19, по(Л Фиг.1

БНР

О +f

Редактор Е.Копча

Составитель А.Носенков

Техрегд А.Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 6688/48 Тиралс 643Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

6

tpazJ