Устройство для измерения электродвижущей силы источника постоянного или переменного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электро измерительной технике и предназначено для использования при измерении ЭДС источников с неизвестными и изменяющимися внутренними сопротивлениями . Известно устройство для измерения напряжения, содержащее усилите охваченный цепью отрицательной обратной связи, переключатель глубин отрицательной обратной связи и выходной измерительный прибор 1. Недостатки известного устройств связаны с малым быстродействием, низкой точностью измерения и необходимостью расчета измеряемого напряжения по двум показаниям выходного прибора. Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для измерения ЭДС источ ника постоянного или переменного т ка, содержащее усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к одному из выводов источника ЭДС, инвертирующий вход - к выходу перв го коммутатора, а выход - ко входу выделителя огибгиощей и сигнальному входу второго коммутатора. множительно-делительный блок, сиг- нальные входы которого соединены с выходами вьвделителя огибгиощей и второго коммутатора, генератор импульсов, выход которого подключен к управляющим входам коммутаторов и множительно-делительного блока 2 Недостаток известного устройства заключается в сравнительно невысокой точности измерения из-за зависимости результатов измерения не только от величины коэффициента преобразования усилителя, но и от сопротивления добавочного резистора, входного сопротивления усилителя и их соотношения. При измерениях в высокоомных цепях недостаточно высокая точность обусловлен также неидеальностью параметров входного коьолутатора. Кроме того, коммутация высокоомных резисторов даже при незначительной их паразитной емкости и малой входной емкости усилителя приводит к длительным переходным процессс1м, что обуславливает невысокое быстродействие устройства. Цель изобретения - повышение точности измерения ЭДС источника постоянного или переменного тока и быстродействия измерительного устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения ЭДС источника постоянного или переменного тока, содержащее усилитель, неи вертирующий вход которого подключен к одному из выводов источника ЭДС,ин вертирующий вход - к выходу первого коммутатора, а выход - ко входу выделителя огибающей и сигнсшьному вхо ду второго коммутатора, множительноделительный блок, сигнальные входы которого соединены с выходами выделителя огибающей и второго коммутатора, генератор импульсов, выход которого подключен к управляющим входам коммутаторов и множительно-дели гельного блока, введены два резистивных делителя напряжения, причем одни крайние выводы делителей соеди нены с выходом усилителя, другие крайние выводы - с другим выводом источника ЭДС, а средние выводы - с сигнальными входами первого коммута тора. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит усилитель 1, входной коммутатор 2, делители напряжения, состоящие из резисторов 3 и 5,6, выходной коммутатор 7, вьщелитель 8 огибающей (блок выделения разности), множительно-делительный блок 9 и генератор 10 импульсов. На схеме показан также источник 11 с измеряемой ЭДС Е и внутренним сопротивлением R . Устройство работает следуннцим об разом. Источник 11 измеряемой ЭДС подсоединяется одним полюсом к неинвер тирующему входу усилителя, а другим к общей точке соединения резисторов 4 и 6 делителей напряжения. Входной ко «5мутатор 2 под действием управляю щих импульсов генератора 10 периоди чески изменяет глубину отрицательно обратной связи усилителя 1, подключ попеременно к его инвертирующему вх средние выводы резисторов 3,4 и 5,6 Получаемые при этом значения и и ьыч. i выходного напряжения усилител 1 равны К Е R ,у. bblXI выха я, где к - коэффициент передачи усилителя 1 при разомкнутой цепи отрицательной обратной связи; Rg - значение входного сопроти ления усилителя 1; Р) - коэффициент передачи резисторов 3 и 4; p)i - коэффициент передачи рез сторов 5 и б. Определяя из уравнения (1) К- I lilMHebu uH X-F-lUeb.yLl) и подставляя найденное выражение в уравнение (2), получим р -(р, 9, л ) и -U, ьыхл Bbua Входной сигнёш усилителя 1, промодулированный по амплитуде, подается одновременно на вьоделитель 8 огибакицей и на выходной коммутатор 7. На выходе выделителя 8 огибающей действует напряжение, пропорциональное UBDIX 1 - ивьшй С помощью коммутатора 7 напряжения Ugijin-1 и и выи 2 разновременно подаются на входы сомножителей множитель но-делительного блока 9, а на его вход делителя подается выходной сигнал вьщелителя огибающей 8. Выходное напряжение U множительноделительного блока 9 оказывается пропорциональньш величине измеряемой ЭДС Е у. UWTtt BbU2. и вып. -Г ftbin г где Kg - коэффициент передачи множительно-делительного блока 9. Как видно из (4), измеряемое значение ЭДС однозначно определяется выходными напряжениями U-g,,,),, и .вЫХ 2 усилителя 1, а результат измерения не зависит от величины и нестабильности таких параметров усилителя, как коэффициент преобразования и входное сопротивление.Этим обеспечивается повыиение точности результатов измерения в предложенном устройстве по сравнению с известными. Возможность же применения (без потери точности измерения) усилителей с относительно невысокими значениями коэффициента преобразования и входного сопротивления позволяет уменьшить шумы, дрейф, смещение усилителя и тем самым повысить стабильность его работы. В предложенном устройстве повышение точности измерения и увеличение быстродействия достигается также за счет сравнительно облегченных требований к ключевым параметрам входного коммутатора 2,поскольку этот коммутатор осуществляет коммутацию резисторов отрицательной образной связи, сопротивления которых обычно меньше входного сопротивления усилителя.Благодаря этому удается также значительно уменьшить погрешность коммутации за счет выбросов напряжения вызванных перепадами управляющих напряжений. Формула изобретения Устройство для измерения электро движущей силы источника постоянного или переменного тока, содержащ усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к одному из выводов источника электродвижущей силы, инвертирующий вход - к выходу первого коммутатора, а выход - ко входу выделителя огибающей и сигнал ному входу второго коммутатора,множительно-делительный блок,сигнальные входы которого соединены с выхо 76 дами выделителя огибающей и второго коммутатора, генератор импульсов, выход которого подключен к управляющим входам коммутаторов и множительно-делительного блока, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия , в него введены два резистивных делителя напряжения,причем одни крайние выводы делителей соединены с выходом усилителя, другие крайние выводы - с другим выводом источника электродвижущей силы, а средние выводы - с сигнальными входами перво го коммутатора.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР I 230972, кл. G 01 R 19/00, 1967.