УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/46 

Изобретение относется к области электрического моделирования на сплошных электропроводных средах или резистивных сетках с дискретно подключенными конденсаторами.

Известны устройства .периодизации и измерения переходных напряжений двух основных типов: электромеханического и электронного.

Однако устройства электромеханического типа с шайбой «Жубера и им подобные имеют много подвижных электромеханических конта ктов и большое начальное время измерения т, точность которого зависит от синхронности электропривода.

Устройства электронного типа снабжены электромеханическим периодизатором. Его разность времени срабатывания отдельных контактов может достигать или даже превышать время самого измерения, что вызывает большие погрешности.

Заряд емкостей проводится до максимального значения за постоянный период времени t, а измерение переходного напряжения ж(т) - за заданный интервал времени т, что требует высокоскоростных измерений напряжения при малых T:-RC и приводит к большим погрешностям.

Использование в качестве индикаторов катодных трубок дает качественный график заряда или разряда цепи / С-модели, но не позволяет получать точные значения UX(T:)ДиоДные разрядники имеют пря.мое сопротивление, соизмеримое с сопротивлением модели, и не могут быть применены при допускаемо.м для бумажных моделей напряжении в.

Цель изобретения - повышение точности решения задач и надежности работ ы устройства. В предлагаемом устройстве периодизация заряд - разряд / С-модели достигается путем выполнения электронного периодизатора,

действуюшего в широком диапазоне времени, с плавной регулировкой. При этом заряд RCмодели осуществляется прямоугольными импульсами с заданной длительностью н большой скважностью, а саморазряд С-модел1

происходит в мОМент пауз между импульсами. Измерение функции /.г-(т) на С-моделн проводится путем измерения опорного напряжения Uo, соответствующего измеряемому значению напряжения на модели /(г), с индикацией (например световой) момента равенства этих напряжений. Нужные значения t/.x-(t) измеряются стрелочным или цифровым вольтметром или отсчитывается величина At/ по шкале градуированного потенциометра.

Это дает возможность отказаться от электромеханических контактов, импульсных измерителей напряжений на модели и снизить шунтирующее действие измерителя на RCмодели.

Предлагаемое устройство содержит поел довательно соединенные формирователь запускающих импульсов, формирователь прямоугольных импульсов, транзисторный ключ, подключенный к товой шине / С-модели, разделительный блок, соединенный с измерительным зондом, и блок сраенения, подключенный к одному входу нуль-индикатора. К другому входу нуль-индикатора подсоединен транзисторный ключ, а выход разделительного блока связан с блоком сравнения.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Устройство состоит из периодизатора / заряд-разряд модели, содержащего формирователи запускающих импульсов 2 и прямоугольных импульсов 3, транзисторный ключ 4; С-модели 5 с токовой шиной 6, электропроводной бумагой 7; конденсаторов 8; измерителя 9 переходных напряжений, содержащего измерительный зонд 10, разделительный блок //, блок 12 сравнения, нуль-индикатор 13, сигнализатор 14 светового или любого другого типа, градуированный потенциометр 15, вольтметр 16; универсального блока 17 питания.

У1стройство имеет два режима работы: измерение напряжения /«(т) в любой точке моделируемой области в заданный момент времени; измерение интервала времени т в любой точке модели, за который напряжение достигает заданного значения от О до 1.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 2 запускающих импульсов периодизатора / преобразовывает синусоидальное напряжение сети с частотой 50 гц в остроконечные импульсы положительной полярности, которые поступают на формирователь 3 Прямоугольных импульсов. Формирователь 3 по команде с формирователя 2 вырабатывает прямоугольный импульс. Длительность этого импульса можно регулировать как дискретно, так и плавно.

С выхода формирователя 3 прямоугольные импульсы через транзисторный ключ 4 поступают на С-модель 5 через токовую шину 6. За время действия импульса через сопротивление электропроводной бумаги 7 происходит заряд конденсаторов 8. Вследствие того, что постоянная времени т для разных точек модели, лежащих вне одной эквипотенциали, разная, напряжение на конденсаторах достигает разной величины, пропорциональной заданному (Времени т. Период следования импульсов выбирается значительно большим длительности импульсов с таким расчетом, чтобы время разряда емкостей, модели превышало время заряда на несколько порядков.

На фиг. 2 приведена временная диаграмма заряда - разряда конденсаторов, подключенных к разным точкам модели для разных интервалов времени моделирования м, и t. Для трех точек, лежащих на разных эквипотенциалах, и двух интервалов времени /м. и

t, (4i 2) задано время заряда 4, в момент которого необходимо определить напряжение в заданной точке. За время /„,, в разных точках модели напряжение достигает разной величины (), вследствие того, что постоянная / С-модели для разных точек разная ().

Снятое измерительным зондом 10 напряжение /ж(1) поступает на измерительный вход

блока 12 сравнения через разделительный блок 11. В случае превышения измеряемого напряжения LJx над опорным напряжением t/o. которое снимается с потенциометра 15, разделительный блок, выполненный на базе

диода, оказывается открытым, и превышающая часть напрянсения усиливается в блоке сравнения и подается на нуль-индвкатор 13, представляющий собой потенциальный триггер. Импульс «превышения устанавливает

триггер в состояние отключения сигнализатора 14. Потенциометром 15 увеличивается опорное напряжение U. В момент равенства напряжений UQ и Ux исчезает импульс «превышения с выхода сравнивающего устройстна и индикатор нуля устанавливается в состояние включения сигнализатора 14 импульсом с формирователя 3 прямоугольных импульсов, причем в этот момент входное сопротивление блока измерения велико и его шунтирующим действием на распределение потенциалов на модели можно пренебречь.

Таким образом, с помоо :ью зонда можно подключить измеритель переходных напряжений к любой точке модели, измерить искомую

функцию и (г), регулировкой опорного напряжения t/o на измерительном потенциометре, либо по заданному значению f/ const найти время т изменением длительности прямоугольных импульсов на формирователе 5. Момент равенства измеряемого напряжения UX(T:) и опорного бо фиксируется сигнализатором, а величина опорного напряжения f/o, измеренная вольтметром или отсчитанная по шкале потенциометра, соответствует искомому напряжению t/j,-(т) в данной точке модели в заданное время.

Предмет изобретения

Устройство для измерения переходных напряжений, содержащее / С-модель, блок питания, нуль-индикатор и измерительные зонды, отличйющееся тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, оно

содержит последовательно соединенные формирователь запускающих импульсов, формирователь прямоугольных импульсов, транзисторный ключ, подключенный к токовой шине RC-модели, разделительный блок, соединенный с измерительным зондом, и блок сравнения, подключенный к одному входу нуль-индикатора, к второму входу которого подключен транзисторный ключ, а выход разделительного блока соединен с блоком сравнения.