Преобразователь параметров трехэлементных цепей в период электрических колебаний Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ

ЦЕПЕЙ в ПЕРИОД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ Изобретение относится к измеритепьной технике и предназначено дпя автома тизации измерения и контроля- парамет ров эпектрических цепей и неэпектрических вепичин с помощью индуктивных и емкостных датчиков. Известна чистотозависимая мостовая измерительная схема, в одно ппечо которой включается датчик или исследуемая RG-., RL-цепь, а в другое поцстраиваемые опорные элементы. Питание моста осуществляется генератором, управляемым напряжением с измерительной диагонали моста через схему формирования управляющего напряжения l. Недостатком .устройстве является низкое быстродействие присущее мостовым схемам с уравновешиванием, а также ограниченные функциональные возмож ности, не позволяющие преобразовывать трехэлементные R, Ь , С-цепи, Наиболее близким техническим решени ем к изобретению является преобразователь параметров трехэлементных цепей в унифицированные сигнапы, который содержит сравнивающий блок, первый интегратор, бпок измерения, составленный из усилителя постоянного тока, в цепь обратной связи и на вход которого соответ ствующим образом подключены исследуемая цепь и опорный элемент, дифферен-. циатор - ограничитегш, второй интегратор, вычитающий блок. Причем выход сравнивающего блока соединен непосредственно с входом измерительной цепи, а через первый интегратор с своим неинвертирующим входом, выход измерительного блока соединен непосредственно с одним входом вычитающего блока и через последовательно соединенные дифференциатор-ограничитель и интегратор с другим входом вычитающего устройства и выход вычитающего блока соединен с отршательным входом сравнивающего бпока 2. Недостатком известного устройства является невысокая точность ввиду болоьшого количества аналоговых операций над 393 выходным сигналом измеритепьной цепи (дифференцирования, интегрирования и вычитания), при этом погрешности дифференциатбра, интегратора и вычитающего устройства сумми ются, причем особенно вепико значение погрещности- дифференциатора, а также вггаяние на результат измерения паразитных параметров сложной электрической цепи. Цель изобрютения - повышение точноети преобразования параметров сложной электрической цепи. Поставленная цепь достигается тем, что в преобразователь параметров трехэлементных цепей в период электрических колебаний, содержащий блок измерения, выполненный на усилителе постоянного тока в цепь отрицательной обратной связи которого включен опорный элемент, а вход соединен с одним из зажимов для поаключения контролируемой трехэлементной цепи и блок сравнения, введены одновибратор, узел формирования воздействий, два электронных переключателя, источник опорного тока и запоминающий конденсатор, причем выход одновибратора соединен непосредственно с управляющими входами электронных переключателей, а через узел формирования воздействий с другим зажимом для подключения контролируемой цепи, а выход блока измерения соединен с одним входом первого эпектронного переключателя, другой вход которого соединен с выходом источника опорного тока, выход первого электронного переключателя соединен с запоминающим конденсатором и одним входом второго электронного переключателя, другой вход которого соединен с положительной шиной питания, вы. ход второго электронного переключателя соединен с инвертирующим входом сравниваюшего блока, неинвертирующий вход которого соединен с. нулевой шиной, а выход сравнивающего блока соединен с у прав ляющим входом одновибратора. На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема предлагаемого преоб разователя; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя при преобразовании параметра . Преобразователь содержит одновибратор 1, узеп 2 формирования воздействий, измерительный блок 3, составленный из усигштеля постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи и на вход которого соответствующим образом подключены контролируемая трехэлементная цепь и опорный элемент Rp, электронного пе34рекаючатеяя 4, запоминающего конденсатора (С) 5, источника 6 опорного тока, апектроиного перекпючатегш 7, сравниваюшего блока 8. При этом выход одновибратора 1 соединен непосредственно с управняющими входами эпектронных перекпю- нагелей 4 и 7, а через узел 2 формирования воздействий, с выходом измеритепьного блока 3, выход измерительного бпока 3 соединен с одним выходом первого электронного перекпючатепя 4, другой вход которого соединен с выходом источника 6 опорного тока, выход первого электронного перекшочатепя 4 соединен с запоминающим конденсатором (С) 5 и одним вхрцом второго эпектронного переключатепя 7, другой вход которого соединен с положительной шиной питания, выход второго эпектронного перекшочателя 7 соединен с инвертирующим входом сравнивающего блока, неинвертирующий блок которого соединен с нулевой шиной, а выход сравнивающе го-блока 8 соеди нен с управляющим входом ооновибратора 1. Работу преобразователя параметров трехэлементной цепи в период электрических колеба ний. рассмотрим на примере преобразования п.араметров параллельной R,, Ь , GX цепи. В этом случае исследуемая цепь подключена к инвертирующему входу, а в цепь усилителя постоянного тока обратной связи включен опорный резистор Rn По сигналу Пуск с выхода од нови братора 1 на вход узла 2 формирования воздействий поступает прямоугольный импульс с амплитудой+Уодни длительностью fo, из которого формируется воздействие, Этот же И1у1пульс устанавливает эпектронный переключатель 4 в положение, когда выход измерительного блока 3 подключен к запоминающему конденсатору 5, а электронный переключатель 7 в положе.ние, когда Инвертирующий вход сравниваюшего блока подключен к положи те ль- ной шине питания. Напряжение, поступаюшее с узла 2 формирования воздействий по сигналу Пуск имеет вид UH)4aitrqit - a -fc)Vo, . где t - текущее время; d clj весовые коэффициенть воздей ствий; VQ- 1 В, Напряжение на выходе измерительного блока имеет вид v.-- IJ V ASLpti A4-f- n(4) ИСХ() о х о 1 5 Это напряжение через эпектронный пе рекпючатепь 4 подается на запоминающи конденсатор 5 и -в момент С равно /и,- ) R в момент выдачи одновибратором 1 положительного импупьса с амплитудой VPAH длительностью Т, на вход сравнивающего блока 8 подан положительный потенциал с питающей шины и на выходе сравнивающего блока 8 имеем напряжение - VC.V.B-В момент окончания-воздействия импупьса с выхода одновибратора 1 вход сравнивающего блока 8 через электронный переключатель 7 подключает ся к запоминающему конденсатору 5 к которому подключается через электронный переключатель 4 источник 6 опорного тока, . Тогда напряжение на выходе сравнива ющего блока 8 будет линейно убывать по абсолютному значению в соответствии с. выражением (ВХ.Ов R О ( J - величина тока опорного источ ника тока; С - емкость конденсатора 5; t - текущее время. В момент времени, когда входное напряжение на сравнивающем блоке 8 будет равно нулю, произойдет скачкообразное изменение полярности выходного напряже ния . п. этого сравнивающего блока 8, Этот момент времени определяем из равенства RO O-t 07 0откудаВ момент времени t перепад нешряжения с е .V-B выхода сравнивающего блока 8 запускает одновибра тор 1 и цикл работы преобразователя по вторяется. Период колебаний выходного сигнала одновибратора определяется как T-tTo -t или T-ZO Ki , /Ry.. При преобразовании параметра С на вход блока 3 поступает воздействие, ко- торое описывается выражением %)4 -4 4 оНапряжение на запоминающем конден- 55 саторе 5 в момент времени будет равно .v{5F 03..6Напряжение на входе сравнивающего бпока 8 в момент окончания действия по ложительного импульса с одновибрдтора 1 6X.c.r8-Votr«,Rj,. В момент времени -fc когда это напряжение равно нугпо определяется как . , . 1 .. Таким образом период электрических колебаний одновибратора 1 равен T-to- tiCK ; При преобразовании параметра by по сигналу Пуск с узла 2 формирования воздействия поступает напряжение вида U,,-Ol t-144i H2 i)Vo При преобразовании параметров цепей с последовательным соединением элементов, последний включает в цепь обратной связи усилителя для периода колебаний, определяемые аналогрвмм образом имеют вид при преобразовании параметра R т -7-v оU - 0 Т-t-o i A л - преобразовании параметра С т-тго кг.,. 5 1СолФЗ при преобразовании параметра Ь Г--7 v I/I - C ypWlZ vna-пЕ Т .R.-5 Испопт зование новых узлов и введение овых связей выгодно отличает изобретеие от известного, так как в предлагамом преобразователе существенно поышается точность преобразования за чет исключения аналоговых операций диференцирования, - интегрирования и вычитаия. Над выходным сигналом с измериельной схемы. Кроме того, повыщение очности достигается за счет повышения омехоустойчивости, преобразователя, покольку значение интервала to может ыть выбрано равным игш кратным периду основной помехи.. Формула изобретения Преобразователь параметров трехэлерентных цепей в период электрических колебаний, содержащий блок измерения. выполненный на операционном усилителе, в цепь отрицательной связи которого

вхшочен опорный элемент, а вход соединен с одним из зажимов дпя подюиочения контролируемой трехэлементной цепи и блок сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены одновибратор, узел формирования воздействий, два электронных переключателя, источник опорного тока и запоминающий конденсатор, причем выход одновибратора соединен непосредственно с управляющими входами электронных переключателей, а через узел формирования воздействий другим зажимом и для подключения контролиру мой цепи, выход блока измерения соединен с одним входом первого электронного переключателя, другой вход которого соединен с выходом источника опорного тока, выход первого электронно-

го переключателя соединен с запоминающим конденсатором и одним входом второго электронного переключателя, другой вход которого соединен с положительной щиной питания, выход второго электронного переключателя соединен с инвертирующим входом сравнивающего блока, неинвертирующий вход которого соединен с нулевой щиной, а выход сравнивающего блока соединен с управляющим входом одновибратора, I .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 343229. кл. Q 01 R 27/ОО, 1972.

2.Авторское свидетегаьство СССР № 452128, кл. G О1 R 27/ОО, 1974 (прототип)..

Umlele

Otitn

OnuHt

f(t)

UlwiiMf ttt

V,

b .

Фм/