Электроизмерительный прибор Советский патент 1980 года по МПК G01R19/00 

I

Изобретешю относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения и регистрации амплитудных значений переменного тока.

Известны электроизмерительные приборы для измерения и представле1шя в дискретной форме величины тока и напряжения, содержащие каскады преобразования, управления и индикатор 1.

Недостатком этих приборов является недостаточная точность измерения.

Наиболее близким техническим решением . к предлагаемому изобретению является электроизмерительный прибор, который содержит последовательно соединенные датчик измеряемой величины, каскад преобразования, каскад управления и полиатронный индикатор, один из свободных анодов которого подключен к выходу генератора. Один вход генератора под ключен ко второму входу каскада управления, а другой - ко второму выходу каскада преобразования 12.

В схеме этого электроизмерительного прибора происходит преобразование измеряемой

аналоговой ве;тичи1 ы в число-импульсиып код и последующее отображение измеренного значения в основном определяется количеством дискретных элементов полиатронного ивдикатора и количеством фовпей квантования входной величины.Для соблюдения условия метрологической coBMecTJiMocTH количество уровней квантования даэтика равняется количеству дискретных элементов ищщкагора, т.е. точность измерешш в основном огранишвается количест10вом колшараторов квантователя, а выполнение датчика измеряемой величины на микроэлектронной базе затрудняет осуществлеш1е гальванической развязки цепей питания и измерения.

Цель изобретения - повышение точности из15мерения.

Поставленная цель достигается тем, что в электроизмерительный прибор, содержащий последовательно соединенные датчик измеряемой величины, каскад преобразования, каскад уп20равления и полнатронньп индикатор, один из, свободных анодов которого подключен к выходу генератора, соеддпгенного одним входом со вторым входом каскада управления, а другим - со вторым выходом каскада преобразования, введены гюследователыю соединенные синхронный детектор и аналоговый индикатор. Одни; входы синхронного детектора подключены ко входам каскада преобразования, а другие - к дополнительным выходам датчика измеряемой величины, который вьшолнен в виде трансформаторного преобразователя на двух тороидальных сердечниках с ППГ, собранных Из отдельных изолированных друг от друга ферромагнитных колец, периметры которых в одном сердечнике равны периметрам соответствующих изоляционных промежутков между кольцами в другом сердечнике, охваченных обшей входной обмоткой, дополнительной обмоткой и выходной обмоткой из двух встретао бключен1 ых секций, размещенных на отдельных тороидальных сердечниках преобразователя. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого электроизмерительного прибора; на фиг. 2 - диаграммы (а, б, в, г, д, е, ж. з) изменения напряжения и тока в данном приборе. Электроизмерительный прибор содержит датчик 1 измеряемой величины, каскад 2 преобразования, каскад 3 управл шя, генератор 4 Полиатронный индикатор 5, синхронный детекtop 6 и аналоговый индикатор 7. Датчик 1 измеряемой величины выполнен в виде трансфор маторного преобразователя на двух тороидальных сердечниках 8 и 9 с прямоугольной петлей гистерезиса, собранных из отдельных изоли рованных друг от друга ферромагнитр;ых колец, периметры которых в сердечнике 8 равны периметрам соответствующих изолящюнных промежутков между кольцами в сердечнике 9. Оба сердеч1-шка охвачены общей входной обмо кой 10, обмоткой 11 у11равле1шя синхронным детектором и выходной обмоткой 12 из двух встречно включенных секций, размещенных на сердечниках 8 и 9. Датчик 1 измеряемой величины через каска 2 преобразования и каскад 3 управления подключен к анодам полиатронного индикатора 5 Выход генератора 4 соединен с одним из сво бодных анодов полиатронного индикатора 5. Один вход генератора 4 подключен ко втором входу каскада 3 управления, а другой - со вторым выходом каскада 2 преобразования. Синхронный детектор 6 и аналоговый индикатор 7 соединены последовательно. Одни входы синхронного детектора 6 подключены ко входам каскада 2 преобразования, а другие к дополнительным выходам датчика 1 измеря емой величины, образованными обмотками уп равления и синхронным детектором П. На входную обмотку 10 датчика 1 подается измеряемая аналоговая величина - ток синусоидальной формы 3, {фиг. 2а). При кажом периоде , нарастания амплитуды тока магнитное поле в обеих частях тороидального сердечника преобразователя растет до величины соответствующей максимальной амплитуде тока в обмотке 10. Так как магкитное поле в тороидальном сердегшике даршка 1 убывает по гиперболе от центра к краям, то в обеих частях датчика 1 при нарастании амплитуды тока jjjj в обмотке 10 происходит перемагничивание из одного магнитного состояния в другое ферромагнитных колец по мере уве.гшче1шя их периметров поочередно в каждой части сердечника. Количество перемагниченных колец прямо пропорционально максимальным амплитудным значениям протекающего- по входной обмотке тока. Соответственно в секциях выходной обмотки 12 преобразователя наводятся импульсы напряже1-шя Ui (фиг. 26), которые получаются разнополярными вследствие встречного включения секций выходной обмотки 12 датчика 1. Количество разнополярных импульсов в выходной обмотке прямо пропорционально амплитудн.ым значениям протекающего по входной обмотке 10 тока вследствие прямой зависимости числа перемагниченных колец от амплитудных значений измеряемого тока. Число-импульсный код измеряемой величины с преобразователя поступает на синхронный детектор 6 и каскад 2 преобразования. В каскаде 2 преобразования происходит усиление, инвертирование и стабилизация импульсов Ui по амплитуде. С звена преобразования 2 импульсы и 2 (фиг. 2в) подаются на генератор 4 и каскад 3 управления, которое осуществляет их последовательное распределение по анодам полиатронного индикатора 5 Ua, U4 и Uj согласно запускающим импульсам U2 до тех пор, пока на вход звена 3 управления не придет запирающий импульс (фиг. 2г, д, е). Запирающий импульс Ug (фиг. 2ж) вырабатывается в генераторе 4 и служит для приведения в исходное состояние каскада 3 управления и полиатронного инд - катора 5. Это дает возможность дважды в период измеряемого тока производить регистрацию амплитудного значения переменного тока на полиатронном индикаторе 5, которое пропорционально количеству перемагниченньгх колец трансформаторного датчика 1. Сиюсронный детектор 6 под действием управляющего синусоидального напряже1шя с обмотки 11 датчика 1 осуществляет подачу пачек ирлпульсов напряжения U (фиг. 2з) с выходной обмотки 12 датчика на аналоговый индикатор 7 только в положительный полупериод измеряемого тока. Так как в транофор-

маторном датчике 1 вольт-секундная площадь последнего выходного импульса пропорциональна величине тока в пределах одного кванта преобразовання, то на аналоговом индикаторе 7 происходит измерение аналоговой величины

внутри текущего интервала неопределенности трансформаторного датчика 1.

В результате построения электроизмерительного прибора с использованием полиатронного индикатора для регистрации целых значений и с использованием аналогового газоразрядного индикатора для измерения величины входного тока внутри интервала неопределенности целях значений повышается точность измерений.

Кроме того, выполнение датчика измеряемо величины в виде трансформаторного преобразователя также повышает точность измерений из-за гальванической развязки цепей питания и измерения.

Формула изобрете ни я

Электроизмерительный прибор, содержащий последовательно соединенные датчик измеряемой величинь, каскад преобразования, каскад управления и полиатронный индикатор, один из свободных анодов которого подключен

к выходу генератора, соединенного одним входом со вторым входом каскада управления, а другим - со вторым выходом каскада преобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные синхронный детектор и аналоговый индакатор, причем одни входы синхронного детектора подключены ко входам каскада управления а другие - к дополнительным выходам датчика измеряемой величины, который выполнен в виде трансформаторного преобразователя на двух тороидальных сердечниках с ППГ, собранных из отдельных изолированных друг от друга ферромагнитных колец, периметры которых в одном серде« нике равны периметрам соответствующих изоляционных промежутков между кольцами в другом сердечнике, охваченных общей входной обмоткой, дополнительной обмоткой и выходной обмоткой из двух встречно включенных секций, размещенных на отдельных тороидальных сердечниках преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Научно-технический сборник Электронная техника, серня 4, вып. 5, с. 113.

2.Каганов И. Л. Ионные приборы. М., Энергия, 1972, с. 274, рис. 2-105 (прототип)

фиг. f