Цифровой измеритель резистивных параметров кабеля Советский патент 1988 года по МПК G01R27/00 

(Л

Од

ел

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цифровой из меритель резистивньк параметров (ЦИРП) кабеля содержит источники 1,15 постоянного тока, образцовый и измеряемый резисторы 2 и 4 соответственно, переключатели 5,10, интеграторы 3,7, блоки 8,12 сравнения, селектор 13, генератор 16 импульсов, счетчики 17,18, дешифраторы 20,21, индикатор 19, усилитель 6 с переменным коэффициентом усиления, ключи 11,14, делитель 9 на два ЦИРП поэ- воляет снизить объем расходуемых аппаратных средств за счет того, что общие блоки принимают участие в трех различных режимах; измерении сопротивления шлейфа, вводе длины линии и определении расстояния до места повреждения изоляции, 3 ил. с

Фиг. 1

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения как сопротивления шлейфа так и расстояния до места повреждения изоляции кабеля,

; На фиг.1 приведена структурная I схема предлагаемого устройства; на I фиго2 - схема блока сравнения; на I фиг,3 - схема селектора,

В цифровом измерителе резистив- ных параметров кабеля первый выход первого, источника Г постоянного тока подключен к образцовому резистору 2 (R(j) и первому входу второго ин- тегратора 3, а второй выход первого I источника, постоянного тока - к изме- |ряемому резистору Д (сопротивлению I шлейфа t() клемма А) и первому входу переключателя 5, Вторые вьюо- |ды образцового резистора и сопротив- |ления 4 шлейфа (клемма Б) объединены и соединены с общей шиной измерителя. Второй вход переключателя 5 соединен с клеммой для подключения ие- |исправной жилы кабеля (клемма В), исправная жила с сопротивлением R и вторая неисправная жила с сопротивлением R „ + (R л )

. f соединена на противоположном конце кабе- |пя с исправной жилой, где R jc соп- Ьотивление жилы кабеля от пункта из- ёрения до места повреждения, I Выход первого переключателя 5 Соединен через усилитель 6 и первый Интегратор 7 с входом первого блока $ сравнения. Выход последнего связан С входом делителя 9 на два, первым входом второго переключателя 10 и управляющим входом первого ключа 11,

Выход второго интегратора 3 через йторой блок 12 сравнения соединен 6 вторым входом селектора 13 и управляющим входом второго ключа 14,

Выход второго источника 15 пос- toяннoгo тока через ключ 11 соединен с вторым входом первого интегратора 7 и через ключ 14 - с вторым Входом второго интегратора 9, Выход генератора 16 импульсов подключен к тактовым входам первого 8 и второго 12 блоков сравнения.

Выход делителя.9 на два связан с Вторым входом второго переключателя 10, а выход последнего - с первым выходом селектора 13, Первый и второй выходы селектора 13 через счетчики 17 и 18 соответственно подключены к первому и второму входам индикатора 19,

Второй выход первого счетчика 17 через первый дешифратор .20 соединен вторым входом второго дешифратора 21 Выход второго счетчика 18 через второй дешифратор 21 подключен к управляющему входу селектора 13,

Блок сравнения (фиг,2) содержит компаратор 22, D-триггер 23, информационный вход которого связан с выходом компаратора.

Функциональная схема селектора (фиГвЗ) содержит две двухвходовые схемы 24 и 25 -совпадения, объединенные входы которых образуют управляющий вход селектора 13,

Измеритель работает в трех режн- махг 1) измерение сопротивления шлейфа; 2) ввод длины линии; 3) измерение расстояния до места повреждения изоляции. В первом режиме первый переключатель соединяет вход усилителя с выходом первого источника постоянного тока, а второй переключаг тель - выход первого блока сравнения с первым входом селектора. Коэффициент усиления устанавливается равным единице. Во втором режиме первый переключатель находится в том же положении, а второй переключатель соединяет выход делителя на два с первым входом селектора. Изменением коэффициента усиления усилителя добиваются показаний индикатора, равных длине измеряемой линии, В третьем режиме первый переключатель соединяет вход усилителя с клеммой для неисправной жилы, а коэффициент усиления усилителя сохраняется таким же, как во втором режиме. При зтом показания индикатора равны расстоянию до места повреждения изоляции. Ток в цепи первого источника постоянного тока с ЭДС Е равен

I (

«о шл Напряжения на образцовом резисторе

Up, на сопротивлении шлейфа на неисправной жиле (U) равнь

и,

I-R«

I-R

шл

(2)

и, I-R,

Интегратор 7, блок 8 сравнения источник 15 постоянного тока, ключ 11 и генератор 16 тактовых импульсов образуют первый преобразователь нап-; ряжения в частоту f, , равную

к„и,.

где К - коэффициент преобразования; и - напряжение на первом входе

интегратора 7,

Интегратор 3,.блок 12 сравнения, ключ 14, источник 15 постоянного тока и генератор 16 тактовых импульсов образуют второй преобразователь напряжения в частоту f2, равную

-.к„и, ,

где и - напряжение на втором входе

интегратора 3, . В первом режиме (измерение RU,), коэффициент усиления усилителя 6 устанавливается равным 1 и

V

f, - Knui, .RU.. (5)

Частота f во всех режимах измерения равна

f, KpUo Kn-I-R

С помощью блоков 13, 17, 18, 20 и

21 осуществляется деление значения -частоты f на значение частоты г

таким образом, что на индикаторе отражается число N, равное

N

К , f,

где Кд - коэффициент пропорциональности при делении,

При измерении Ящл с учетом (5), (6 и (7)45

N

V %i

R,

(8)

Величина К выбирается равной R,

так что на индикаторе отражается из- gQ

меренное значение R цд в Ом

N RU,A. (9)

Во втором режиме (ввод длины линии) на первый вход интегратора 7 подается напряжение на сопротивление R, через усилитель 6, коэффициент усиления которого К у подбирается таким

;

Q

15образом, чтобы н& индикаторе 19 от- разилась длина линии в метрах. При этом напряжение на первом входе интегратора 7 равно

и, - K,-I.RU, ,00)

частота f принимает значение

f, - к„-к,, I.R, (11)

а результат на индикаторе с учетом (11), (5), (6) и (7)

N

т, у

Л R

(12)

20

25

Во втором режиме выход блока 8 сравнения подключается к входу селектора 13 через делитель 9 на два и контакты переключателя 10 При этом на вход селектора подаются импульсы не с частотой f, а с частотой

fi

, Это эквивалентно снижению вдвое

коэффициента Кд, который становится соответственно равным

v 0

А 2

(13)

(6)

Усиление усилителя К при вводе длины линии подбирается равным

,, 21л

ША

(1А)

где 1. - длина линии.

40

Отсюда следует, что К равно величине, обратной километрическому сопротивлению кабеля. При этом с учетом (12), (13) н (14)

N

л

(15)

Подбор Kj контролируется по индикатору и продолжается до тех пор, пока показания индикатора не становятся равными длине линии.

В третьем режиме ( определение расстояния до места повреждения изоляции) на первый вход интегратора 7 через усилитель 6 с коэффициентом усиления Ку, подобранным во втором режиме, подается напряжение на сопротивление этом

и

К V/ -1 R X )

(16)

f.

K«-KV-I-R;

(17)

Коэффициент пропорциональности при делении К при этом такой же, как и 8 первом режиме

Кд -RO

(18)

: с. учетом (7), (6), (17), (18) и р4) показания индикатора равны расстоянию до места повреждения иэоля- ии 1

г« г .1

- 1 o ША

г

Л

напряжения в час х(19)

фоту (блоки 15, 11, 7, 8 и 16) рабо- следугацим образом. I В начальный момент времени нап- Jiяжeниe на выходе интегратора 7 рав- цо нулю, на выходе компаратора 22 - 4диничный сигнал, который записывает в триггер 23 очередным тактовым фтульсом генератора 16о Единичный Сигнал с выхода триггера открывает к|люч 11 о При этом напряжение источни KJa постоянного 15 тока поступает на В|торой вход интегратора 7 и он начи- н|ает заряжаться, причем напряжение н выходе интегратора становится оЬ рицательным, При этом на выходе кЬмпаратора 22 появляется нулевой сЦгнал, который записывается в триг- г|ер 23 следующим импульсом генерато- pia 16. После этого нулевой сигнал триггера закрывает ключ 11. Таким образом, заряд интегратора 7 проис- хЬдит в течение отрезка времени i)j равного периоду генератора 16 импуль сбв.

После выключения ключа I1 интегратор 7 разр51жается напряжением, пос топающим на первый вход интегратора В момент, когда в процессе разряда напряжение на выходе интегратора 7 сфанет нулевым (или положительным), ни выходе компаратора 22 появится единичный сигнал, который очередным ТАКТОВЫМ импульсом запишется в триг- гбр 23, Вновь откроется ключ 11 и начнется новый цикл заряда разряда За время заряда интегратор получает отрицательный заряд, равньй

EI X,

- R:

(20)

К.

где EJ - ЭДС источника 15 постоянного тока;

ij - входное сопротивление интегратора 7 по второму входу. За время Т разряда интегратор отдает заряд, равный

и J- . т

Ri

(21)

где и .- - напряжение на первом входе

1

интегратора 7j

R - входное сопротивление интегратора по первому входу. За цикл заряда - разряда итоговый заряд интегратора 7 равен нулю, т.е. q q, С учетом этого из (20) (21) следует

и

Т EiiR

Ra-U/

откуда частбта импульсов на выходе первого блока сравнения равна

- 1 - Т

R

RI-E,

и, - К„и, .(22)

Из этого выражения следует, что коэффициент преобразования равен

К,

R-z

RI-E,

Второй преобразователь напряжение- частота (блоки 15, 14, 3, 12 и 16) работает аналогично первому, Интеграторы 7 и 3 могут быть выполнены на операционном усилителе с двумя суммирующими входами.

Деление значения частоты f на значение частоты fj осуществляется блоками 13, 17, 18, 19, 20 и 21 следующим обрадоМо В начальный момент времени счетчики 17 и 18 устанавливаются в исходное состояние, единичный Сигнал на выходе второго дешифратора 21 разрешает прохождение импульсов с входов на выходы селектора 13, Счетчики 17 и 18 начинают счет поступающих на их входы импульсов. Показания N;, первого счетчика 17 пропорциональны частоте f ,, показания Nj второго счетчика 18 пропорциональны частоте f. Процесс измерения организуется таким образом, чтобы значение N было кратно 10. Тогда N, определяет значащие цифры результата, а N - порядок измеряемой величины Конец измерения определяется следующим образом. Пусть требуемая погрешность дискретности составляет

« 10. Чтобы получить требуемую погрешность дискретности, измерение заканчивается не раньше, чем N пре1высит величину -г.

N,7l

10Это одно из условий, которое должно быть выполнено в npottecce измерения. Второе заключается в том, что измерение заканчивается в момент, да N становится кратным 10, Вьтол нение этих двух условий обеспечивается с помощью дешифраторов 21 и 20, Первый следит за состоянием счетчн- ка 17 и вырабатывает на своем выходе единичный сигнал, когда в счетчик записано число N,7/ 10, Второй дешифратор 21 следит за состоянием счетчика 18. Нулевой сигнал на выходе дешифратора 21 появляется только тогда, когда в счетчике 18 записано число 10, 100, 1000,,,,, а с выхода дешифратора 20 на второй вход дешифратора 21 поступает единичный сигнал. Нулевой сигнал с выхода дешифратора 21 запирает селектор и счетчики 17 и 18 прекращают счет. Состояние счетчика 17 отображается на индикаторе 19 в виде значащих цифр результата измерения, а состояние счетчика 18 управляет положением запятой.

Включение предлагаемого-устройст- „,. причем первый вход первого интегра-

ва в состав кабельного прибора, предназначенного дпя измерения электрических параметров кабеля и определения мест повреждения, позволяет снизить объем расходуемых аппаратнь1К средств за счет того, что общие блоки принимают участие в трех различных режимах: измерении сопротивления шлейфа, вводе длины линии и определеиии расстояния до места повреждения изоляции.

45

тора соединен через усилитель с выходом первого переключателя, второй вход первого интегратора через пер вый ключ соединен с выходом второго дд источника постоянного тока, первый вход второго интегратора соединен с первым выходом первого источника пос тоянного тока, второй вход второго интегратора через второй ключ связан с выходом второго источника постоянного тока, тактовый вход второго блока сравнения соединен с выходо генератора импульсов, выход первого блока сравнения подключен к входу делителя на два, управляющему входу первого ключа и первому входу второго переключателя, выход которого сое динен с первым входом селектора, . .выход второго блока сравнения соединен с управляющим входом второго ключа и вторым входом селектора, а выход делителя на два подключен к второму входу второго переключателя.

Формула изобретения

Цифровой измеритель резистивных параметров кабеля, содержащий первый источник постоянного тока, образцовый и измеряемый резисторы, первый переключатель, первьй интегратор, первый блок сравнения, селектор, генератор импульсов, подключенный к тактовому входу первого блока срав- нения, два счетчика, два дешифратора и индикатор, причем первый выход пер-

вого источника постоянного тока соединен с первым вьтодом образцового резистора, второй выход этого источника связан с первым выводом измеряемого резистора и первым входом пер- вого переключателя, вторые выводы резисторов соединены между собой и с общей шиной измерителя, выход первого интегратора связан с входом первого блока сравнения, первый выход селектора через первый счетчик соединен с первым входом индикатора, второй выход селектора через второй

счетчик соединен с вторым входом индикатора, второй выход первого счетчика через первый дешифратор соединен с вторым входом второго дешифратора, второй выход второго счетчика

через второй дешифратор соединен с управляющим входом селектора, о т - . личающийся тем, что, с целью расширения функциоиальных возможностей путем измерения как сопротивления шлейфа, так и расстояния до места повреждения изоляции кабеля, в него введены усилитель с переменным коэффициентом усиления, второй иитег- ратор, второй блок сравнения, второй

источник постоянного тока, два ключа, делитель на два, второй переклю- ча1тель и клемма для подключения неисправной жилы кабеля, связанная с вторым входом первого переключателя.

«jb

45

тора соединен через усилитель с выходом первого переключателя, второй вход первого интегратора через пер вый ключ соединен с выходом второго дд источника постоянного тока, первый вход второго интегратора соединен с первым выходом первого источника постоянного тока, второй вход второго интегратора через второй ключ связан с выходом второго источника постоянного тока, тактовый вход второго блока сравнения соединен с выходом генератора импульсов, выход первого блока сравнения подключен к входу делителя на два, управляющему входу первого ключа и первому входу второго переключателя, выход которого соединен с первым входом селектора, . .выход второго блока сравнения соединен с управляющим входом второго ключа и вторым входом селектора, а выход делителя на два подключен к второму входу второго переключателя.

50

55

Фм.г

Фиг.Ъ