Управляемый многодекадный индуктивный делитель напряжения Советский патент 1987 года по МПК H01F21/12 G01R15/06 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и молсет быть, в частности, использовано в управляемых индуктивных делителях напряже- ,ния, например, в автоматизированных системах поверки магазинов затуханияj измерительных усилителей и т.д.

Цель изобретения - повьшение точности деления напряжения в децибель-- ном режиме работы,

На фиг.1 изображена структурная схема управляемого многодекадного индуктивного делителя напряжения; на фиг.2 - вариант пропорциональной,схемы блока управления.

Управляемый многодекадный индуктивный делитель 1 напряжения состоит из группы N декадных автотрансформаторов 2-6 с секционными отводами 7-8, 9-10, 11-12, ГЗ-14, 15 соответ- ственно, группы М декадных автотрансформаторов 16-21, каждый с .. коэффициентом переда чи 10, замыкающих коммутационных элементов 22-27, первого 28, второго 29 и третьего 30 переключающих коммутационных элементов, входного 31 и выход- но го 32 зажимов, блока 33 управления и блока 34 питания,

В управляемом многодекадном индугс- тивном делителе 1 напряжения в группе N декадные автотрансформаторы включены по схеме Кельвина-Варлея таким образом, чтобы реализовать ослабление (коэффициент передачи) 10 дБ (0,31622...), т.е. вход автотрансформатора 3 подключен к третьей секции- отводам 7-8 автотрансформатора 2, вход автотрансформатора 4 подключен ко второй секции - отводам 9-10 ав- тотрансформатора 3, вход автотранс- форматора 5 подключен к седьмой секции - отводам 11-12 автотрансформатора 4, вход автотрансформатора 6

подключен к третьей секции - отводам

13-14 автотрансформатора 5, Выход 15 автотрансформатора 6 с помощью переключающего коммутационного элемента 29 соединен со входом первого декадного автотрансформатора 16 из группы 50 М декадных автотрансформаторов и через переключающий коммутационный элемент 30 - с выходным зажимом 32 депи- теля 1 .

55

Вход каждого декадного автотрансформатора 16-20 из группы М декадных автотрансформаторов с коэффициентом передачи 10 подключен соответствен

но ко входу своего послед ующего декадного автотрансформатора 17-21.

Выход каждого декадного автотрансформатора 16-21 с помощью замыкающих коммутационных элементов 22-27 через переключающий коммутационный элемент 30 соединен с выходным зажимом 32 делителя 1. Входной зажим 31 делителя 1 с помощью переключающего коммутационного элемента 28 соединен со входом первого декадного автотрансформатора 2 из группы N автотрансформаторов и со входом первого декадного автотрансформатора 16 из группы М автотрансформаторов. Выходы, блока 34 питания соединены с питающими шина- - ми блока 33 управления.

Управляе1-.а1Й многодекадный индук- тивньгй делитель 1 выполнен из унифицированных автотрансформаторов. В качестве ферромагнитных сердечников автотрансформаторов использованы ферриты ЮОООНМ-А с размерами мм. Делительные обмотки каждого автотрансформатора содержат по 70 витков и выполнены десятипроводным жгутом из десяти равномерно скрученных изолированных проводов 11ЭВ-2 0,3 мм. В качестве замыказощих коммутационных элементов использованы электромагнитные реле РЭВ 18 PC 4569,800-05. В качестве переключаюпутх коммутационных элементов испольяованы электромагнитные реле РЭС 47 РФ4.500.408.

Структурная схема блока 33 управления представлена на фиг.2, Блок- управления выполнен на микросхемах типа К-155 PE3-nporpaMivMpyeMbix постоянных запоминающих устройств (ППЗУ) 35 и 36, Выходы ППЗУ 35 и первый выход ППЗУ 36 соединены с соответствующими управляющими входами электронных ключей на транзисторах , в коллекторную цепь каждого из которых включена нагрузка - обмотка одного из электромагнитных реле. Блоки электронных ключей 37-45 также унифицированы,

Б качестве управляющего устройства взят кодовый переключатель Ш110-МВ, в качестве блока 34 питания :27, +5 использованы серийно выпускаемые источники питания постоянного тока Б5-8,

По сравнению с прототипом межкаскадные соединения в основных (N-де- кадных) автотрансформаторах выполнены неразъемными и таким образом, чтобы

W

бьш реализован коэффициент передачи 0.31622.., (10 дБ). Ослабления в 30, 50, 70, 90, 110 и т.д. дБ получают с помощью подключенных к выходу N- декадных автотрансформаторов, каскад-. но включенных между собой и по схеме с общим нулевым проводом, М-декадных автотрансформаторов, каждый с коэффициентом передачи 10 , Подключая необходимый выход понижающего М-декад- нрго автотрансформатора с помощью двух коммутационных устройств к выходу устройства, получают требуемый коэффициент ослабления из ряда 10,30,50...110 и т.д. дБ.

Для реализации ослаблений 20,40, 60,,.120 и т.д . дБ используют лишь М-декадные понижающие автотрансформаторы, первый из которых подключают с помощью коммутационного устройства ко входу устройства, а к выходу устройства с помощью двух коммутацион- ных устройств подключают необходимьй выход М-го автотрансформатора.

не приходят сигналы на срабатыв коммутационных элементов. Сигна входного зажима 31 делителя 1 ч размыкающий контакт переключающ коммутационного элемента 28, дек ные автотрансформаторы 2-6 и ра кающие контакты переключающих ко мутационных элементов 29 и 30 по пает на выходной зажим 32 делите Так как с помощью декадных автот форматоров 2-6 осуществляется ос ление входного сигнала на 10 дБ с выходного зажима 32 делителя 1 лучаем входной сигнал, ослабленн 5 на 10 дБ.

Рассмотрим работу делителя 1 примере устанавливаемого ослабле 110 дБ. В этом случае с ППЗУ 35 поступают сигналы на включение к мутационных элементов 29, 26 и 3 Как и в предыдущем примере, на д кадных автотрансформаторах 2-6 р лизуется ослабление 10 дБ. Каска включенные декадные автотрансфор

20

Управляемый многодекадный индукти- ры 16-20, подключенные к выходу

вный делитель напряжения работает следующим образом.

С помощью управляемого многодекадного индуктивного делителя 1 напряжения может быть установлено за- -30 тухание от 10 дБ до 130-170 дБ ступенями через 10 дБ.

При установке затухания 10 дБ используется группа из N декадных автотрансформаторов (2-6) и переклю- 35 чающие коммутационные элементы 28-30.

При установке затухания п. 20 дБ используется группа из М декадных автотрансформаторов (16-21), где п 1,2,3,4 и т.д., переключанзщие 40 коммутационные элементы 28 и 29 и замыкающие коммутационные элементы 22-27. Сигналы на включение требуемых коммутационных элементов поступают с блока 33 управления. . 45

Как было указано выше, с помощью группы из N декадных автотрансформаторов 2-6 реализуют ослабление 10 дБ (что соответствует коэффициенту передачи 0,3162278...). Округленно (с 50 погрешностью 0,001%) с помощью автотрансформаторов 2-6 установлен коэффициент-передачи 0,31623,

Рассмотрим работу делителя 1 на 55 примере конкретно устанавливаемого ослабления - 10 дБ. ППЗУ 35 и 36 запрограммированы таким образом, что в этом случае с блока 33 управления

10 дБ-го ослабителя на автотранс маторах 2-6 с помощью переключаю коммутационного элемента 29, поз ляют еще на 100 дБ ослабить вход сигнал. Таким образом, суммарное ослабление входного сигнала буде равно 110 дБ. Через переключающи коммутационный элемент 30 ослабл ный на 110 дБ входной сигнал пос пает на выходной зажим делителя

Управление коммутационными эл ментами 22-30 в режиме Ручное м ное может осуществляться от код вого переключателя обратном коде через ППЗУ 35 и 36 и электронные чи 37-45 в соответствии с алгори переключения коммутационных элем тов управляемого многодекадного и дуктивного делителя напряжения, ставленным в таблице,

Таким образом, в прототипе для установки любого ослабления из ря 10,20,30 и 120 дБ требовалось 11 новременно включенных коммутацион элементов (а всего в делИ1 еле их ло 90 шт.): по два между декадами один на выходе устройства.

В предлагаемом управляемом мно декадном индуктивном делителе нап жения для установки вышеуказанных лаблений требуется лишь 3 одновре менно включенных коммутационных э мента (а всего их в делителе, реа зующем ослабление до 130 дБ, 9 шт

не приходят сигналы на срабатывание коммутационных элементов. Сигнал с входного зажима 31 делителя 1 через размыкающий контакт переключающего коммутационного элемента 28, декадные автотрансформаторы 2-6 и размыкающие контакты переключающих коммутационных элементов 29 и 30 поступает на выходной зажим 32 делителя 1. Так как с помощью декадных автотрансформаторов 2-6 осуществляется ослабление входного сигнала на 10 дБ, то с выходного зажима 32 делителя 1 получаем входной сигнал, ослабленный 5 на 10 дБ.

Рассмотрим работу делителя 1 на примере устанавливаемого ослабления 110 дБ. В этом случае с ППЗУ 35 и 36 поступают сигналы на включение коммутационных элементов 29, 26 и 30. Как и в предыдущем примере, на декадных автотрансформаторах 2-6 реализуется ослабление 10 дБ. Каскадно включенные декадные автотрансформато0

ры 16-20, подключенные к выходу

10 дБ-го ослабителя на автотрансформаторах 2-6 с помощью переключающего коммутационного элемента 29, позво- ляют еще на 100 дБ ослабить входной сигнал. Таким образом, суммарное ослабление входного сигнала будет равно 110 дБ. Через переключающий коммутационный элемент 30 ослабленный на 110 дБ входной сигнал поступает на выходной зажим делителя 1,

Управление коммутационными элементами 22-30 в режиме Ручное местное может осуществляться от кодового переключателя обратном коде, через ППЗУ 35 и 36 и электронные ключи 37-45 в соответствии с алгоритмом переключения коммутационных элементов управляемого многодекадного индуктивного делителя напряжения, пред ставленным в таблице,

Таким образом, в прототипе для установки любого ослабления из ряда 10,20,30 и 120 дБ требовалось 11 одновременно включенных коммутационных элементов (а всего в делИ1 еле их около 90 шт.): по два между декадами и один на выходе устройства.

В предлагаемом управляемом многодекадном индуктивном делителе напряжения для установки вышеуказанных ослаблений требуется лишь 3 одновременно включенных коммутационных элет мента (а всего их в делителе, реали- зующем ослабление до 130 дБ, 9 шт.).

При установке больших значений слаблений (50,70,90,110 и т.д. дБ) с помощью делителя прототипа из-за ограниченного количества декад происодит потеря младших разрядов, что в свою очередь приводит к снижению точности.

Большое число коммутационных элеентов (90 шт) в прототипе из-за паразитных емкостей приводит к значи- W тельной частотной погрешности устанавливаемых ослаблений, а большое число последовательно соединенных коммутационных элементов - к большому значению напряжения прямого прохож- 15 дения, п15иводящее к значительному снижению точности деления, В предлагаемом делителе исключены меж,цекадные коммутационные элементы, что приводит к значительному снижению напряжения 20 прямого прохождения и практическому исключению составляющей погрешности деления, обусловленной паразитными емкостями коммутационных элементов.

Требуемый динамический диапазон 25 в предлагаемом делителе реализуется с помощью М-декадных автотрансформаторов с коэффициентом передачи , включенных по схеме с обш;ей нулевым приводом. Такое включение М декадных автотрансформаторов имеет ряд достоинств: в 10 раз (на каждый М-декадный автотрансформатор) снижается напряжение прямого прохождения и в 10 раз |(на каждьш М-декадный автотрансформа- 35 тор) снижается выходное сопротивление и выходная индуктивность делителя.

Погрешность индуктивных делителей напряжения может быть аппроксимирована выражением

40

30

а + b k.

-7

где а (1-5).-10-е, b (1-10)- 10 k - коэффициент деления 1.

Вторая составляющая погрешности деления - b - обусловлена влиянием соединительных проводов, коммутационных элементов или иначе падением напряжения на соединительных и коммутационных элементах. И если в прототипе эта составляющая равна 2 10 (за счет значительного числа последовательно соединенных коммутационных элементов), то в предлагаемом делителе она значительно меньше за счет резкого уменьшения числа коммутационных элементов в основном делителе

(в группе N декадных автотрансформаторов) .

Подключение же группы М декадных автотрансформаторов, как указывалось выше, приводит к значительному снижению этой составляющей погрешности деления, так как в этом случае в 10 раз (на каждый декадный автотрансформатор) снижается напряжение прямого прохождения.

В предлагаемом делителе Ь 1-2-10 , т.е. если в прототипе при ослаблении 120 дБ ().погрешность составляет 200%, то в предлагаемом делителе она будет равна (1-2)%.

Погрешность установки ослаблений от 50 дБ до 110 дБ с помощью делителя-прототипа возрастает от 0,01% до 5,1%. Погрешность же установки ослаблений 50-110 дБ с помощью предлагаемого делителя составляет около 0,001%.

Таким образом, использование изобретения позволит повысить точность деления и эффективно применять управляемые индуктивные делители напряжения , работаюпще в децибельном режиме работы, в средствах измерения затухания.

25 й- 35 40

30 Формула изобретения

Управляемый многодекадный индуктивный делитель напряжения, содержащий группу из N декадных автотрансформаторов с секционными отводами, с помощью которых к выходу каждого предыдущего декадного автотрансформатора ключен вход последующего, блок управления, переключающие и замыкающие коммутационные элементы и блок питания, соединенный с блоком управления, причем выход последнего из N декадных автотрансформаторов соединен с выходом делителя, отличающи й- с я тем, что, с целью повьш1ения точности деления напряжения в децибельном режиме работы, он снабжен группой из М декадных автотрансформаторов с отводами от первой секции, включенных каскадно по схеме с общим нулевым проводом, вход делителя с помощью одного переключающего коммутационного элемента соединен со входами первых из N и М декаднь1х автотрансформаторов, выход последнего из N декадных автотрансформаторов соединен с выходом делителя через последовательно соединенные размыкающие контакты второго и третьего переключающттх комму45

5С

55

712838638 „

тационных элементов, а через замыкаю-му напряжени.о делителя, составляет щие контакты второго переключающего10 дБ, а отводы всех М декадных автокоммутационного элемента подключентрансформаторов через замыкающие кон- ко входу первого из М декадных авто- ,такты коммутационных элементов, сое- трансформаторов, причем вход каждого диненньгх между собой, подключены че- последующего из N декадных автотранс-рез замыкающие контакты третьего пе- форматоров подключен к секции преды-реключаюшего коммутационного элемен- дущего так, что отношение напряженията к выходу делителя, на выходе, последнего из них к вхо дно-,

л

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к управляемым индуктивным делителям напряжения. Целью изобретения является повьппение точности деления напряжения в децибельном режиме работы. Делитель (Д) содержит группу N декадных автотрансформаторов 2-6 с секционными отводами 7-15, группу из М декадных автотрансформаторов 16-21 с отводами от первой секции каждый из коэффициентом передачи 10, блок управления 33, переключающие 28-30 и замыкающие 22-27 коммутационные элеЖгя ffffS менты, блок питания 34. Группа из М декадных автотрансформаторов включена каскадно по схеме с общим нулевым проводом, вход D с помощью одного пе- реключалощего элемента 28 соединен со входами первых из N и М декадных автотрансформаторов. Выход последнего. КЗ N декадных автотрансформаторов соединен с выходом D через последовательно соединенные размыкающие контакты второго и третьего переключающих коммутационных элементов 29, 30, а через замыкающие контакты второго 29 элемента подключен ко входу первого 16 из автотрансформаторов. Вход каждого последующего из N декадных автотрансформаторов 2-6 подключен к секции предыдущего так, что отношение напряжения на выходе последнего из них к входному напряжению D составляет 10 дБ. Отводы всех декадных автотрансформаторов через замыкающие контакты коммутационных элементов 22-27, соединенных между собой, подключены через замыкающие контакты переключающего коммутационного элемента 30 подключены к выходу D. 2 ил. (Л to СХ) : 00 со -iiiKS fOfS чгле. - т Iгг .1 1 I I I г

Редактор А.Ревин

Составитель А.Носенков

Техред А.Кравчук Корректор М.Иаксимишинец

Заказ 7451/52 Тираж 698 .Подписное

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