Преобразователь погонного сопротивления проволоки в период электрических колебаний

Преобразователь погонного сопротивления проволоки в период электрических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля погонного сопротивления проволоки. Преобразователь содержит переключатель 1 диапозонов, блок 2 опорных резисторов, операционный усилитель 3, четыре контактирующих элемента 9, 10, 16, 17, дифференциальный усилитель 11, компаратор 12, инвертирующий интегратор 13, инвертирующий масштабирующий преобразователь 14 и повторитель напряжения 15. Преобразователь позволяет снизить погрешность преобразования за счет устранения влияния величины погонного сопротивления на результат преобразования. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (И1 (5))5 С 01 К 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4424761/24-21 (22) 11.05.88 (46) 23.07.90. Бюл, 1(27 (7)) Пензенский политехнический институт (72) А.И. Мартяшин, С,В. Никишин, В.И. Новокшонов, А.В. Светлов и В.И. Черенцов (53) 62 ) .31 7 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1163135, кл. G Ol В 7/00, 1986. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОГОННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ В ПЕРИОД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к.измерительной технике и может быть исполь2 зовано для измерения и контроля погонного сопротивления проволоки.

Преобразователь содержит переключатель 1 диапазонов, блок 2 опорных резисторов, операционный усилитель

3, четыре контактирующих элемента

9,10,16,17, дифференциальный усилитель 11, компаратор 12, инвертирующий интегратор 13, инвертирующий масштабирующий преобразователь 14 и повторитель напряжения 15 ° Преобразователь позволяет снизить погрешность преобразования за счет устранения влияния величины погонного сопротивления на результат преобразования ° 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля погонного сопротивления микропроволоки.

Целью изобретения является снижение погрешности преобразования, На фиг.l приведена схема преобразователя; на фиг.2 — эквивалентная схема участка проволоки между контактными элементами.

Преобразователь содержит переключатель 1 диапазонов, блок 2 опор- 15 ных резисторов (с сопротивлениями

Rp„ К,и,...)Rpg) операционный усилитель 3, клеммы 4 и 5 для контактированйя (с катушками с провблокой), катушки 6 и 7 с проволокой 8, третий 2р и четвертый контактирующие элементы 9 и 10, дифференциальный усилитель 11, компаратор 12, инвертирующий интегратор 13, инвертирующий масштабирующий преобразователь 14, повторитель - 25

15 напряжения, первый и второй контактирующие элементы 16 и 17. Первые выводы каждого опорного резистора блока 2 опорных резисторов подключены к соответствующему выходу переключате 30

1 ля 1 диапазонов, вторые выводы опорных результатов объединены и соединены .с инвертирующим входом. опера- ционного усилителя 3 и с первым контактирующим элементом, неинверти» рующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной устройства, выход операционного усилителя соеди-, нен с вторым контактирующим элементом, третий и четвертый контактирую- 4р щие элементы подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к входам инвертирующего интегратора, 45 инвертирующего масштабирующего преобразователя и повторителя напряжения, выходы инвертирующего интегратора и инвертирующего масштабирующего преобразователя соединены соответственно с третьим и вторым входами компаратора, четвертый вход компаратора соединен с его выходом, вход повторителя напряжения подключен к входу переключателя диапазонов. 55

Преобразователь работает следующим образом.

При включении питания благодаря большому коэффициенту усиления компаратора 12 на его выходе появляется импульс положительного или отрицательного (предположим, положительного) напряжения с амплитудой 11 . Это напряжение через повторитель 15 напряжения, служащий для развязки и повышения нагрузочной способности.компаратора, подается на вход переключателя

1 диапазонов.

Переключатель I диапазонов устанавливается оператором в одно из положений. При этом вход переключателя 1 диапазонов соединяется с одним из его выходов и напряжение с амплитудой U с выхода повторителя 15 напряжения через переключатель 1 диапазонов и один из опорных резисторов Rp из бло" ка 2 опорных резисторов подается на инвертирующий вход операционного усилителя 3.

В цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 3 через клеммы 4 и 5 для контактирования с катушками с проволокой включены катушки 6 и 7 с проволокой 8, причем ток обратной связи I операционного усилителя 3 протекает через клемму 4, катушку 6, проволоку 8, катушку 7 и клемму 5. При помощи контактирующих элементов 9 и 10 снимается и подается на вход дифференциального усилителя ll падение напряжения на заданном отрезке проволоки длиной Ь, вызванное протеканием по проволоке тока Т ! ...

Поскольку входной ток инвертирующего входа операционного усилителя

3 близок к нулю, то ток в цепи отрицательной обратной связи I. практически равен тоКу 1 „ на входе уси-. лителя 3, протекающему через сопротивление Ro входной цепи операционного усилителя, т.е. ос вх а ток,I », в свою очередь, равен

U вх ц о

Сл едо в ат ельно, Up

0С К причем значение тока Е с можно задавать, изменяя сопротивление R путем выбора при помощи переключателя 1

R ПО. — Ь и не зависит от сопротивления подводящих проводов, переходных контактных сопротивлений между клеммами 4 и 5 и катушками 6 и 7, а также от сопротивления отрезков проволоки между катушками и контактирующими элементами.

Падение напряжения на отрезке проволоки 8 длиной Ь, заключенном между контактирующими элементами 9 и

10, Равно

Uo, R Ь пог

Это напряжение усиливается дифференциальным усилителем 11 с коэффициентом усиления КдЧ. При этом выходное напряжение дифференциального усилителя 11 поступает на первый вход компаратора 12, Напряжение с амплитудой U с выхода компаратора 12 поступает также на входы инвертирующего интегратора

13 и инвертирующего масштабирующего

35 преобразователя 14. Выходное напряже-! ние инвертирующего интегратора 13

40 где с и- постоянная интегрирования и. инвертирующего интегратора

13, поступает на третий вход компаратора 12.

45 Вьлодное напряжение инвертирующего масштабирующего преобразователя 14

Ioc R

5 1580285 диапазонов одного из опорных резисторов Ко,, КО,...,КО„ из блока 2 опорных резисторов.

Операционный усилитель 3 выступает, таким образом, в качестве преобразователя напряжение — ток, при этом ток I не зависит от сопротивления К,, включенного в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 3.

На фиг.2 К вЂ” сопротивление отрезка проволоки 8 длиной L между контактирующими элементами 9 и 10, причем

R = R„ L (R „()„ - погонное сопротивление проволоки 8); R, — сопротивление цепи от инвертирующего входа операционного усилителя 3 до контактирующего элемента 9, включающее в себя сопротивление подводящего провода от 20 операционного усилителя 3 до клеммы

4 для контактирования с катушкой с проволокой, переходное контактное сопротивление между клеммой 4 и катушкой 6, сопротивление между катушкой 6 и проволокой 8 и сопротивление отрезка проволоки 8 от катушки

6 до .контактирующего элемента 9;

R п — сопротивление цепи от контактирующего элемента 10 до выхода операционного усилителя 3, включающее в себя сопротивление подводящего провода от операционного усилителя 3 до клеммы 5 для контактирования с катушкой с проволокой, переходное контактное г сопротивление между клеммой 5 и катушкой 7, сопротивление между катушкой 7 и проволокой 8 сопротивление отрезка проволоки 8 от катушки 7 до .контактирующего элемента 10, Поскольку сопротивления R«, R

3 и R п включены последовательно (фиг.2), падение налряжения на сопротивлении R вследствие протекания по этой цепи тока I

По

ПдЧ U K* R Rior 1" Kgq о при заданном токе I зависит только от сопротивления R и не зависит от сопротивлений R „, и R„» так как

50 ток I также не зависит от этих сопротивлений.

Другими словами, падение напряжения на отрезке проволоки 8 длиной Ь, заключенном между контактирующими элементами 9 и 10, определяется только погонным сопротивлением проволоки 8

Uwn UoK yq 1 где К „- коэффициент передачи блока 34 поступает на второй вход компаратора 12.

На четвертый вход компаратора 12 поступает его выходное напряжение

П

Напряжения UдЧ Uмп и U» поступающие иа первый, второй, тре1580285

+ КзПии+ К4Uî) тий и четвертый входы компаратора

12, суммируются с соответствующими коэффициентами суммирования К, Ко, К и K4 ° IIpH этом полярность Выходного напряжения компаратора 12 определяется знаком суммы напряжений на его входах

Sign По Sign®, 11* + KzUen +

В момент изменения знака суммы напряжений на входах компаратора 12 полярность его выходного напряжения с амплитудой U<. скачкообразно изменится на противоположную, Описанный процесс повторится при другой полярности напряжения. В результате в схеме возникают релаксационные колебания, длительность полупериода которых может быть определена из условия равенства нулю суммы напряжений на входах комнаратора 12

К(Пд К211ми К9Пии КРо 0 у

К р В г 1" К J+ K2.(ПоКю) + о

+К (- — t) +KU =0

Uo л и

4 о

Если обеспечить К К „= К4, то .равенство

До

К,— Rior L К, „- К, - t - 0

1 о <и будет выполняться при

T KqÊ g (gL

Фй = .Ъ% ° R

2 К ° Я пОГ > о

Т где — — полупериод релаксационных

2. колебаний в схеме.

Таким образом, период релаксационных колебаний на выходе схемы

2К1К ц L пог

3 о пропорционален погонному сопротивлению проволоки 8.

Применение данного преобразователя позволит создать недорогие, широкодиапазонные измерители погонного сопротивления проволоки, отличающиеся стабильностью параметров (низкой чувствительностью к влиянию дестабилизирующих факторов внешней среды) .

Формула изобретения

Преобразователь погонного сопротив ления проволоки в период электричес-! ких колебаний, содержащий операционый усилитель, компаратор, выход которого соединен с входом инвертирующего интегратора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения погрешности преобразования, в него введены переключатель диапазонов, блок опорных резисторов, четыре контактирующих элемента, дифференциальный усилитель, инвертирующий масштабирующий преобразователь и повторитель напряжения, причем первые выводы блока опорных резисторов соединены с соответствующими входами переключателя диапазонов, а вторые их выводы объединены и соединены с первым контактирующим элементом и с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход — с вторым контактирующим элементом, входы дифференциального усилителя соединены с соответствующими выводами третьего и четвертого контактирующих элементов, которые расположены в промежутке между первым и вторым контактирующими элементами с заданным расстоянием между ними, выход дифференциального усилителя соединен с первым входом компаратора, выход которого через инвертирующий масштабирующий преобразователь, инвертирующий интегратор соединен с вторым, третьим и непосредственно четвертым входами компаратора и через повторитель напряжения — с входом переключателя диапазонов и выходной шиной устройства.

1580285

1л

ОЛ6ФЮ Ф

/МИф

Составитель А. Шикерун

Редактор С. Пекарь Техред М.Дидык Корректор А, Обручар

Тираж 559

Заказ 2009

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Jf. Уходу вюрщиюм

УСилиюСЮ

Олерациаюю оусилиптляЗ