Универсальный калибратор тока Советский патент 1987 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании образцовой автоматизированной аппаратуры для поверки и градуировки электроизмерительных приборов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена функциональная схема калибратора тока.

Калибратор содержит переключатель 1, цифроаналоговые преобразователи 2 и 3, предварительный усилитель 4,дифференциальный усилитель 5 мощности, клеммы 6 и 7 для подключения поверяемых приборов, поверяемые амперметры 8 и 9, биполярный источник 10 образцового напряжения, генератор 11 образцовой частоты, образцовый резис- тор 12, блоки 13 и 14 памяти, триггер 15, делитель 16 с переменным коэффициентом деления, блок 17 выбора частоты калибратора, двоичный реверсивный счетчик 18, блок 19 управления реверсом, блок 20 выбора шкалы поверяемых приборов, инвертор 21, входной регистр 22, реверсивный счетчик 23

цовых резисторов, выполнена так, что исключается составляющая погрешности 25 воспроизведения тока, которая обусловлена падением напряжения на его контактах. Это достигается тем, что каждое образцовое сопротивление распаивается на две платы или две группы

35

ток нагрузки, а через вторую группу контактов снимается сигнал, подаваемый на инверсный вход дифференциального усилителя 5 мощности.

Универсальный калибратор тока работает следующим образом.

Сигнал генератора 11 образцовой частоты 0 подается на счетный вход

команд и аналоговый компаратор 24. При этом кодовый вход первого цифро- 30 контактов переключателя. Через одну аналогового преобразователя 2 подклю- группу контактов проходит задаваемый чен к выходам входного регистра 22 и выходам блока 14 памяти, аналоговый вход и выход первого цифроаналогово- -го преобразователя 2 подключены соответственно к неподвижному контакту переключателя 1 и через предваритель- ньм усилитель 4 по входу дифференциального усилителя 5 мощности и к входу аналогового компаратора 24, Д&гп1теля 16 с переменным козффициен- ход которого через реверсивный счет- том деления. Коэффициент его деления чик 23 команд подключен к адресным зависит от кода, подаваемого на его входам блока 14 памяти, старые адрес- установочные входы, которые выраба- ные входы которого подключены к вы- тывает блок 17 выбора частоты калиб- ходу блока 20 выбора шкалы поверяе- 45 Ритора. Сигнал частотой fg/N с выхода мых приборов, а управляющий вход под- делителя 16 поступает на счетный, вход ключен через инвертор 21 к управляющему входу -входного регистра 22, вход которого подключен к шине данных управляющей ЭВМ, выход генератора 11 50 ока 19 управления реверсом, опорной частоты подкл очен через дели- При линейном изменении кода адре- тель 16 с переменным коэффициентом

двоичного реверсивного счетчика 18, а его выходы подключены к адресньш входам блока 13 памяти и к входам

са, вырабатываемого двоичным реверсивным счетчиком 18, выходной код блока 13 памяти можно представить во времени в виде непрерывной последовательности синусоидальных полуволн положительной полярности

деления, двоичный реверсивный счетчик 18, блок 13 памяти и цифроанало- говый преобразователь 3 к одному из неподвижных контактов переключателя 1, второй неподвижный контакт которого подключен через биполярный источник 10 образцового напряжения, триг

i

гер 15 знака, блок 19 управления реверсом к выходу двоичного реверсивного счетчика 18, вход управления которого подключен к второму выходу блока 19 управления реверсом, управляющий вход делителя 16 с переменным коэффициентом деления подключен к выходу блока 17 выбора частоты калибратора, выход дифференциального усилителя 5 мощности подклЕочен к последовательно соединенным клеммам 6 и 7 поверяемыми амперметрами 8 и 9, к образцовому резистору 12 и к своему входу.

Блок 17 представляет собой переключатель (или группу переключателей) , выходное значение кода которого

зависит от его углового положения

или нажатой кнопки.

i

Электрическая схема переключателей, осуществляющих коммутацию образ-ff 20 i

цовых резисторов, выполнена так, что исключается составляющая погрешности 25 воспроизведения тока, которая обусловлена падением напряжения на его контактах. Это достигается тем, что каждое образцовое сопротивление распаивается на две платы или две группы

30 контактов переключателя. Через одну группу контактов проходит задаваемый Q Д&гп1теля 16 с переменным козффициен- том деления. Коэффициент его деления зависит от кода, подаваемого на его установочные входы, которые выраба- тывает блок 17 выбора частоты калиб- 45 Ритора. Сигнал частотой fg/N с выход делителя 16 поступает на счетный, вхо 50 ока 19 управления реверсом, При линейном изменении кода адре-

35

ток нагрузки, а через вторую группу контактов снимается сигнал, подаваемый на инверсный вход дифференциального усилителя 5 мощности.

Универсальный калибратор тока работает следующим образом.

Сигнал генератора 11 образцовой частоты 0 подается на счетный вход

30 контактов переключателя. Через одну группу контактов проходит задаваемый Q Д&гп1теля 16 с переменным козффициен- том деления. Коэффициент его деления зависит от кода, подаваемого на его установочные входы, которые выраба- тывает блок 17 выбора частоты калиб- 45 Ритора. Сигнал частотой fg/N с выход делителя 16 поступает на счетный, вхо 50 ока 19 управления реверсом, При линейном изменении кода адре-

контактов переключателя. Через одну группу контактов проходит задаваемый Д&гп1теля 16 с переменным козффициен- том деления. Коэффициент его деления зависит от кода, подаваемого на его установочные входы, которые выраба- тывает блок 17 выбора частоты калиб- Ритора. Сигнал частотой fg/N с выход делителя 16 поступает на счетный, вхо ока 19 управления реверсом, При линейном изменении кода адре-

двоичного реверсивного счетчика 18, а его выходы подключены к адресньш входам блока 13 памяти и к входам

0 контактов переключателя. Через одну группу контактов проходит задаваемый Q Д&гп1теля 16 с переменным козффициен- том деления. Коэффициент его деления зависит от кода, подаваемого на его установочные входы, которые выраба- тывает блок 17 выбора частоты калиб- 45 Ритора. Сигнал частотой fg/N с выход делителя 16 поступает на счетный, вхо 50 ока 19 управления реверсом, При линейном изменении кода адре-

са, вырабатываемого двоичным реверсивным счетчиком 18, выходной код блока 13 памяти можно представить во времени в виде непрерывной последовательности синусоидальных полуволн положительной полярности

N N П5Ч-1

.sinAtf-Nc CO г).

где ЛЧ

2 N

- дискретность нзмеМЯК.С непия фазы формируемого сигнала;

максимальное значение выходного кода реверсивного счетчика 18;

N - текущее значение кода реверсивного счетчика 18. Когда значение кода двоичного реверсивного счетчика 18, работающего в режиме суммирования, достигает значения , срабатывает блок 19 управления реверсом и изменяет знак управляющего сигнала, подаваемого на шину реверса, т.е. переводит двоичный реверсивный счетчик 18 в режим вычитания.

Когда код счетчика 18 достигает значения N О, блок 19 опять переводит его в режим суммирования и т.д. Выходы блока 13 подключены к соответствующим входам цифроаналогового

преобразователя 3. I

В момент перевода счетчика 18 с

режима вычитания в режим суммирования, т.е. когда N О, блок 19 вьфа- батывает импульс, который изменяет состояние триггера 15 знака. Это приводит к тому, что изменяется полярность источника 10 образцового напряжения, подаваемого на вход цифро- аналогового преобразователя 3.

Таким образом, благодаря совместному изменению полярности источника 10 образцового напряжения и кода, формируемого блоком 13 памяти, на выходе цифроаналогового преобразователя 3 вырабатывается напряжение синусоидальной формы. Это напряжение или образцовое напряжение +Uj, через контакты переключателя 1 подается на сигнальный вход цифроаналогового преобразователя 2, выходное напряжение которого зависит от кода N,, подаваемого на его адресные входы и определяются выражением

NV

вЫ5 и,АП-1 0 м J макс

Код на адресные входы цифроаналогового преобразователя 2 может задаваться либо от управляющей электронной вычислительной машинь через входной регистр 22, либо от блока 14 памяти, который совместно с блоком 20 выбора шкалы поверяемых приборов и с реверсивным счетчиком 23 команд вы поляет функции командного устройства

В зависимости от логического уровня, подаваемого на вход инвертора 21, цифроаналоговый преобразователь 2 изменяет уровень выходного сигнала,

пропорционального коду N, который вырабатывает блок 14 памяти или управляющая электронно-вычислительная машина.

В блоке 14 памяти матричного типа

записано несколько программ. Номер программы определяет блок 20 выбора щкалы поверяемого прибора, вырабатывающий коды старших разрядов, а код мпадших разрядов, определяющий дискретность изменения выходного напряжения, задает реверсивный счетчик 23 команд.

Если с исполнительного устройства (не показано) на счетный вход реверсивного счетчика 23 команд, работающего в режиме суммирования, поступают импульсы, то код блока 14 памяти и выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 2 увеличиваются до тех

пор, пока его выходное напряжение не превьш1ает верхний порог срабатывания аналогового компаратора 24. После этого изменяется выходное напряжение на шине реверса и реверсивный счетчик

23 команд переведен в режим вычита- ния. Как только выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 2 становится ниже U второго порогового уровня аналогового компаратора 24,

реверсивный счетчик 23 команд вновь переходит в режим суммирования.

Выходное напряжение, формируемое цифроаналоговым преобразователем 2,

усиливается предварительным усилителем 4 и поступает на иейнвертирующий вход дифференциального усилителя 5 мощности. Выходное напряжение усилителя 5 прикладывается к последовательно соединительным поверяемым (градуируемым) амперметрам 8 и 9 и образцовому резистору 12. Выходное напряжение, снимаемое с этого резистора, подается на инвертирующий вход

дифференциального усилителя 5 мощности. Выходное значение тока 1ц из-за глубокой отрицательной обратной связи, так же как в известном устройстве, определяется из условия

Uex

i-H - .

R

обр

Режим воспроизведения калибратором постоянного или переменного токов

определяется положением переключателя 1 .

Блок 13 памяти хранит N, аргументов 1/4 периода гарморгического колебания с постоянным шагом дискрет- ности по аргументу. Адрес, формируемый реверсивным счетчиком 18, вызывает соответствующее изменение выходного напряжения дифроаналогового преобразователя 3. Для данного мето- да формирования сигнала характерйа полная симметрия кривой на каждые четверть периода 1„ при линейно-ступенчатом изменении входного кода.

Предлагаемое устройство может быть полностью реализовано на современных интегральных микросхемах, имеет высокую надежность работы, может быть использовано для поверки в широком ди- намическом диапазоне амперметров по- стоянного и переменного токов, имеет автоматический режим работы, что обеспечивает высокую производительность поверки (градуировки) измерительных приборов без применения дорогостоящей управляющей машины, должно иметь малую потребляемую мощность (без дифференциального усилителя мощности не более 7-8 ВА).

Формула изобретения

Универсальный калибратор тока, содержащий дифференциальный усилитель мощности, подсоединенный к клемме для подключения поверяемых амперметров, образцовый резистор, подключенный мезвду корпусом и инвертирующим входом подключенного к второй клемме для подключения поверяемых амперметров дифференциального усилителя мощности а его неинвертирующий вход через предварительный усилитель, цифроаналого- вый преобразователь и входной регистр подсоединен к шине данных управляющей электронно-вычислительной машины, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй циф- роаналоговый преобразователь, два блока памяти, блок выбора шкалы поверяемого прибора, блок управления

реверсом, триггер знака, блок выбора частоты калибратора, инвертор, реверсивный счетчик команд, аналоговый компаратор, переключатель, биполярный источник опорного напряжения, дво .ичный реверсивный счетчик, генератор образцовой частоты и делитель с переменным коэффициентом деления, счетный вход которого подключен к генератору образцовой частоты, а адресные входы к блоку выбора частоты калибратора, кодовые входы второго цифроаналотово- го преобразователя через блок памяти подсоединены к входам блока управления реверсом и к выходам двоичного реверсивного счетчика, а аналоговый вход второго цифроаналогового преобразователя через биполярньш источник образцового напряжения и триггер знака связан с выходом блока управления реверсом, адресные входы второго блока памяти соединены с выходом, блока выбора шкалы поверяемых приборов и через последовательно соединенные реверсивный счетчик команд и аналоговый компаратор с выходом предварительного усилителя, вход и выход инвертора соответственно подключены к входам разрешения второго блока памяти и входного резистора, аналоговый вход первого цифроаналогового преобразователя подключен к подвижному контакту переключателя, первый неподвижный контакт которого подсоединен к второму выходу биполярного источника образцового напряжения, а второй неподвижный контакт переключателя подключен к выходу второго цифроаналогового преобразователя, выход блока управления реверсом.связан с входом реверса двоичного реверсивного счетчика, выход делителя с переменным коэффициентом деления - с входом двоичного реверсивного счетчика, выходы второго постоянного запоминающего устройства - с кодовыми входами первого цифроаналогового преобразователя, счетный вход реверсивного счетчика команд является первым управляющим входом калибратора, а вход инвертора - вторым управляющим входом калибратора.

Изобретение может быть использовано при создании образцовой автоматизированной аппаратуры для поверки и градуировки электроизмерительных приборов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Калибратор тока содержит предварительный усилитель 4, цифроаналоговый преобразователь 2, поверяемые амперметры 8 и 9, дифференциальный усилитель 5 мощности, образцовый резистор 12, входной регистр 22. В калибратор тока введены переключатель 1, цифроаналоговый преобразователь 3, биполярный источник 10 образцового напряжения, генератор 11 образцовой частоты, блоки 13 и 14 памяти, триггер 15 знака, делитель 16 с переменным коэффициентом деления, блок 17 выбора чистоты калибратора, двоичный реверсив-. ный счетчик 18, блок 19 управления реверсом, блок 20 выбора шкалы поверяемых приборов, инвертор 21, реверсивный счетчик 23 команд и аналоговый компаратор 24. Предложенный калибратор имеет высокую надежность, может быть использован в широком динамическом диапазоне амперметров постоянного и переменного тока. Кроме того, он имеет автоматический режим работы, что обеспечивает высокую производительность поверки без использования дорогостоя1 ей управляющей машины. 1 ил. с (Л со о 00 со О5 со