Устройство для контроля сопротивления

Устройство для контроля сопротивления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля активного сопротивления обмоток электрических машин и аппаратов. Цель изобретения - повышение точности контроля сопротивления путем учета и полной компенсации погрешности, вызываемой воздействием температуры. Нажатием кнопки 37 триггеры 19, 21, 35 устанавливаются в нулевое состояние, при этом обнуляются выходные регистры аналого-цифровых преобразователей 16, 20 и блокируются арифметические блоки-делители 22 и 25. На выходах компараторов 27 и 28 устанавливаются нулевые состояния. Напряжение с выхода термодатчика 2 через переключатель 5 и масштабный переменный резистор 7 поступает на инвертирующий вход масштабного инвертирующего усилителя 8, настроенного с помощью переменного резистора 10 смещения. Далее сигнал проходит инвертирующий сумматор 14, напряжение выхода которого равно компенсирующему коэффициенту, учитывающему воздействие температуры. Выход сумматора 14 является выходом аналого-вычислительного блока. При нажатии кнопки 39 "Пуск" сигнал проходит через элементы И 17 и 18 и снимает блокировку аналого-цифровых преобразователей 16 и 20. Напряжение, соответствующее величине контролируемого сопротивления 33, преобразуется в пропорциональный временной интервал. Сравнение величины контролируемого сопротивления с нижним и верхним допустимыми значениями осуществляется в цифровых компараторах 27 и 28. Устройство содержит также стабилизаторы 4 и 34 тока, генератор 40 тактовых импульсов, блок 26 инвертирующей задержки, регистры 23, 29 и 30, элемент И-НЕ 24. Термодатчик 2 выполнен в виде щупа с ручкой и состоит из наконечника 41, выполненного из материала с хорошей теплопроводностью, внутри которого закреплен термочувствительный элемент 3. 1 с.п. ф, 1 з.п. ф., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s G 01 R 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

78

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4492513/24-21 (22) 30.06,88 (46) 23.12,90. Бюл. ¹ 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт технологии электрических машин малой мощности (72) Е.А.Заалишвили, Т.М.Гогуа, Р,Г.Ормоцадзе, Д,Р,Джаши и Е.И.Вага (53) 621.317,33(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 601633, кл, G 01 R 27/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1104440, кл, G 01 R 27/00, 1984. ф

». Ы,» 1615639 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ (57 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля активного сопротивления обмоток электрических машин и аппаратов. Цель изобретения — повышение точности контроля сопротивления путем учета и полной компенсации погрешности, вызываемой воздействием температуры. Нажатием кнопки 37 триггеры 19, 21, 35 устанавливаются в нулевое состояние, при этом обнуляются выходные регистры аналого-цифровых преобразователей 16, 20 и блокируются арифметические блоки-делители 22 и 25, На выходах компараторов 27 и

28 устанавливаются нулевые состояния, Напряжение с выхода термодатчика 2 через переключатель 5 и масштабный переменный резистор 7 поступает на инвертирующий вход масштабного инвертирующего усилителя 8, настроенного с помощью переменного резистора 10 смещения, Далее сигнал проходит инвертирующий сумматор 14, напряжение выхода которо Q àâíî компенсирующему козффициен ry, учитывающему воздействие температуры. Выход сумматора 14 является выходом аналого-вычислительного блока. При нажатии кнопки 39

"Пуск" сигнал проходи через элементы И

17 и 18 и снимает блокировку аналого-цифровых преобразователей 16 и 20, Напряжение, соответствующее величине контролируемого сопротивления 33, преобразуется в пропорциональнь и временной интервал.

Сравнение величины контролируемого сопротивления с нижним и верхним допустимыми значениями осуществляется в цифровых компараторах 27 и 28, Устройство содержит также стабилизаторы 4 и 34 тока, генератор 40 тактовых импульсов, блок 26 инвертирующей задержки, регистры 23, 29 и 30. элемент И вЂ” НЕ 24. Термодатчик 2 выполнен в виде щупа с ручкой и состоит из наконечника 41, выполненного из материала с хорошей теплопроводностью, внутри которого закреплен термочувствительный элемент 3. 1 з,п.ф-лы 2 ил, Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для контроля активного сопротивления обмоток электрических машин и аппаратов.

Целью изобретения является повышение точности контроля сопротивления за счет учета и полной компенсации погрешнос:-;:, вызываемой воздействием температуры, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля сопротивления; н фиг. 2 — конструкция термодатчика.

Устройство для контроля сопротивления содержит аналого-вычислительный блок 1, включающий в себя термодатчик 2, предназначенный для преобразования температуры контролируемого сопротивления в напряжение, с термочувствительным элементом 3, стабилизатор 4 тока, переключатель 5, переменный резистор 6 и масштабный переменный резистор 7, масштабный инвертирующий усилитель 8, резистор 9 обратной связи, переменный резистор 10 смещения, переменный резистор 11, входные резисторы 12 и 13, инвертирующий сумматор 14, резистор 15 обратной связи. Устройство для контроля сопротивления содержит также аналогоцифровой преобразователь 16, логические элементы И 17 и f8, триггер 19., аналогоцифровой преобразователь 20, триггер 21, арифметический блок-делитель 22, регистр

23, логический элемент И вЂ” НЕ 24, арифметический блок-делитель 25, блок 26 инвертирующей задержки, цифровые компараторы

27 и 28, регистры 29 и 30, клеммы 31 и 32, к которым подключена контролируемая обмотка 33, стабилизатор 34 тока, триггер 35, резистор 36, блок 37 переключения {кнопка

"Исходное состояние"), резистор 38, блок 39 переключения (кнопка "Пуск" ), генератор 40 тактовых импульсов. Первый вывод термодатчика 2 подключен к выходу стабилизатора 4 тока, предназначечного для питания стабильным током термочувствительного элемента 3 термодатчика 2. В качестве термочувствительного элемента 3 используется бескорпу ный транзистор в диодном вкл.очени,:, Второй вывод термодатчика 2 соединен с шиной "Земля", вход стабилизатора 4 тока соединен с плясовой шиной источника питания, выход стабилизатора 4 тока одновременно соединен с первым выводом переключателя 5, второй вывод которого соединен с первым (среднйм) выводом переменного резистора б, имеющего линейную характеристику и проградуированного в градусах температуры, второй вывод которого соединен с плюсовой шиной питания, а тре ий — с шиной "Земля", Третий (средний) вывод переключателя 5 через масштабный переменный резистор 7 соединен с инвертирующим входом масштабного инвертируящего усилителя 8, предназначенного для выделения разности напряжения, и с первым выводом первого резистора 9 обратной связи, второй вывод которого соединен с выходом масштабного инвертиру- ющего усилителя 8, неинвертирующий вход которого соединен с первым (средним) вь.водом переменного резистора 10 смещения, второй вывод которого соединен с плюсовой шиной питания, а третий — с шиной "Земля". Выход масштабного инвертирующего усилителя 8 и первый (средний) вывод переменного резистора 11, соответственно через входные резисторы 12 и 13 соединены с инвертирующим входом инвертирующего сумматора 14 и с первым вы1615639

20

40

55 водом резистора 15 обратной связи, второй вывод которого соединен с выходом инвертирующего сумматора 14, неинвертирующий вход которого соединен с шиной

"Земля", а выход является выходом аналого-вычислительного блока 1. Второй вывод переменного резистора 11 соединен с плюсовой шиной питания, а третий — с шиной

"Земля".

Выход аналого-вычислительного блока

1 соединен с аналоговым входом аналогоцифрового преобразователя 16, тактовый

С-вход которого соединен с выходом логического элемента И 17, а SR-вход "Исходное состояние" соединен с первыми входами логических элементов И 17 и 18, прямым выходом первого триггера 19, а также с SR-входом "Исходное состояние" аналого-цифрового преобразователя 20, предназначенного для преобразования напряжения, соответствующего контролируемому сопротивлению, в пропорциональный временной интервал (принцип двойного интегрирования), Выход К вЂ” признак окончания преобразования аналого-цифрового преобразователя 16 — соединен с вторым

„ входом первого логического элемента И 17 и c S-входом триггера 21, цифровой выход аналого-цифрового преобразователя 16 соединен с первым цифровым входом арифметического блока-делителя 22, второй цифровой вход арифметического блока-делителя 22 соединен с выходом регистра 23; вход которо-:" соединен с шиной цифрового ввода числа. В регистре 23 постоянно записан (при настройке устройства) цифровой сигнал, величина которого равна масштабу преобразования аналого-цифоового преобразователя 16. Исполнительный С-вход арифметического блока-делителя 22 соединен с прямым выходом триггера 21 и с первым входом логического элемента И-HE 24, цифровой выход арифметического блокаделителя 22 соединен с первым цифровым входом арифметического блока-делителя

25, второй цифровой вход которого соединен с цифровым выходом аналого-цифрового преобразователя 20, исполнительный

С-вход арифметического блока делителя 25 соединен с выходом блока 26 инвертирующей задерж:и, состоящего из трех последовательно соединенных инверторов, и третьими входами цифровых компараторов

27 и 28 (третьим входом условия "больше" цифрового компаратора 27 и третьим входом условия "меньше" цифрового компаратора 28), цифровой выход арифметического блока-делителя 25 соединен с первыми цифровыми входами компараторов 27 и 28, вторые цифровые входы которых соединены соответственно с выходами регистров 29 и

30, входы которых соединены с шиной цифрового ввода числа. В регистры 29 и 30 соответственно записаны цифровые коды, величины которых эквивалентны верхнему и нижнему допустимым значениям контролируемого сопротивления 33.

Дифференциальный вход аналого-цифрового преобразователя 20 соединен с клеммами 31 и 32, к которым подключена контролируемая обмотка (сопротивление)

33, клемма 31 подключена к выходу стабилизатора 34 тока, вход которого соединен с плюсовой шиной питания, клемма 32 соединена с шиной "Земля", Тактовый С-вход аналого-цифрового преооразователя 20 соединен с выходом логического элемента

И 18, Выход К вЂ” признак окончания преобразования аналого-цифрового преобразователя 20 — соединен с вторым входом логического элемента И 18 и с S-входом триггера 35, прямой выход которого соединен с вторым входом логического элемента

И вЂ” НЕ 24, выход которого соединен с входом блока инвертирующей задержки, R-входы триггеров 21 и 35 соединены между собой и с R-входом триггера 19, с первым выводом резистора 36 и первым выводом блока 37

"Переключение", второй вывод которого соединен с шиной "Земля", S-вход триггера 19 соединен с первым выводом резистора 28 и с первым выводом блока 39 переключения, второй вывод которого соединен с шиной

"Земля", вторые выводы резисторов 36 и 38 соединены с плюсовой шиной питания. К третьим входам логического элемента И 18 и логического элемента И 17 подключен выход генератора 40 тактовых импульсов. Выводы цифровых компараторов 27 и 28

"больше" и "меньше" соединены с шиной индикации, Термодатчик 2 (фиг. 2) выполнен в виде щупа с ручкой в диаметре, не более 3 — 5 мм и состоит из наконечника 41, выполненного из материала с хорошей теплопроводностью (коэффициент теплопроводности не менее 350 Вт/м град), например из красной меди, и имеет сферическое окончание. Максимальная толщина стенки наконечника

0,1 — 0,3 мм. Внутри наконечника 41 на цилиндрической части в месте перехода сферической части в цилиндрическую закреплен термочувствительный элемент 3, выводы которого выводятся через центральное отверстие ручки 42, выполненной из материала, имеющего плохую теплопроводность, например из фторопласта, Устройство работает следующим образом.

1615639

Компенсация влияния температуры на контроль сопротивлений происходит за счет реализации известной формулы го=, + . у; —, (1) где R2o- активное сопротивление контролируемой обмотки при нормальной температуре(20 С);

Й1 — активное сопротивление контролируемой обмотки при данной температуре;

O : — температурный коэффициент сопро тивления (например, для медного провода =

=0,004);

At - изменение температуры от нормаль-!

1, ной (20ОС), В данном устройстве реализуется элек-! ! трическая модель формулы (1), Основная

1, трудность в реализации этой модели заклю-! чается в электрическом представлении зна менателя формулы (1) (назовем его компенсирующий коэффициент Кк), а конкретно — в представлении слагаемого (а At), Поэтому в изобретении коэффициент а представлен в виде произведения двух сомножителей с отрицательными знаками

i = (-К1) (-K2) (2) где множитель К1 — изменение прямого nадения напряжения на р-и-переходе полупроводникового диода (в качестве диода используется бескорпусной транзистор в диодном включении), при изменении температуры р-и-перехода на 1 С. Прямое падение напряжения на р-и-переходе является функцией температуры и обратно пропорционально ей, т.е. возрастание температуры р-и-перехода от нормальной (20 С) на каждый 1ОС вызывает уменьшение падения напряжения на р-и-переходе термочувствительного элемента 3 термодатчика 2 на строго определенную величину, а с уменьшением температуры, наоборот, напряжение увеличивается, Эта закономерность выполняется тогда, когда ток в прямом направлении через р-и-переход имеет постоя н ную величину.

Второй сомножитель выражают так К2= а (3)

-К1

Ф

Математическуюоперацию(1+ а - Л t) с учетом выражений (2) и (3) записывают в виде ((-К1) A t) (-Кг) + 1

Так как изменение прямого падения напряжения на р-и-переходе линейно зависит от изменения температуры р-п-перехода, то математическая операция (-К1) Л t автоматически реализуется на выходе термодатчи10 контролируется обмоточное изделие, на15 пример обмотка статора, то термодатчик

25

55 ка 2, который входит в состав аналого-вычислительного блока 1, В том случае, когда не известна температура контролируемого сопротивления 33, переключатель 5 устанавливают в положение а (по первому выводу). К клеммам 31 и

32 подключают выводы контролируемого сопротивления 33, например обмотку статора или резистор, и устанавливается термический контакт между сопротивлением и термодатчиком, Если контролируется сопротивление обычного резистора, то он укладывается на термодатчик. Если же вводится в обмотку. При этом термодатчик

2 в течение 2-3 с (максимальное время) socпринимает температуру контролируемого сопротивления 33.

Нажатием кнопки 37 устройство приводится в исходное состояние, т.е. триггеры

19, 21, 35 устанавливаются в нулевое состояние, Подачей нулевого сигнала на SR-входы аналого-цифровых преобразователей 16 и 20 обнуляются их выходные регистры, а также блокируются арифметические блокиделители 22 и 25 подачей нулевых сигналов на их исполнительные С-входы, на выходах компараторов 27 и 28 устанавливаются нулевые состояния.

Полученное напряжение с выхода термодатчика 2 через один контакт переключателя 5 и масштабный переменный резистор

7 подают на инвертирующий вход масштабного инвертирующего усилителя 8, работающего в режиме выделениФ разности напряжения, т.е. инвертирующий усилитель

8 предварительно настраивают с помощью переменного резистора 10 смещения так, что на его выходе при нормальной температуре (20 С) р-и-перехода термочувствительности элемента термодатчика 2 имеется нулевое напряжение, и, к примеру, если масштаб моделирования аналого-вычислительного блока 1 выбран один к одному, т.е. числовое значение физической величины выражения (1+ t2 Лт) не будет отличаться от числового значения соответствующего напряжения (например, если a = 0,004 для медного провода), то и напряжение после моделирования должно равняться 0,004 В.

С помощью переменного масштабного резистора 7 устанавливают коэффициент усиления масштабного инвертирующего усилителя 8 равным Кг. Тогда на выходе усилителя 8 получают напряжение, величина которого эквивалентна произведению

j (K1) Л ) (-Кг) = а Ь t, 1615639

5

20

30

50

Полученное напряжение с выхода масштабного усилителя 8 подают на вход инвертирующего сумматора 14, имеющего единичный коэффициент усиления, и суммируют с напряжением в I В, поступающим с переменного резистора 11.

На выходе сумматора 14 получают напряжение, эквивалентное сумме

j(-К1) ЛС) (-Кг)+1=1+ а ЛС.

Таким образом, с помощью аналого-вычислительного блока 1 моделируют в аналоговой форме в масштабе один к одному компенсирующий коэффициент(1+ а Л t)— знаменатель формулы (1), Происходит преобразование температуры в аналоговый сигнал в виде электрического напряжения, величина которого соответствует и эквивалентна выражению (1 + a Лт), Аналоговый сигнал с выхода аналого-вычислительного блока 1 подается к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя 16, который ждет сигнал

"Пуск".

Одновременно через контролируемое сопротивление 33 проходит стабильный ток. Снимаемое с сопротивления 33 напряжение, пропорциональное величине контролируемого сопротивления 33 при данной температуре, подается на аналогичный вход аналого-цифрового преобразователя 20, который также ждет команду "Пуск".

Для увеличения точности масштаб преобразования аналого-цифрового преобразователя 16 выбирают. большой, Например, 1 В аналогового сигнала соответствует 1000 импульсов в цифровом коде.

При нажатии кнопки 39 "Пуск" на прямом выходе триггера 29 устанавливается сигнал "1", который поступает на первые входы логических элементов И 17 и 18 и на

SR-входы аналого-цифровых преобразователей 16 и 20, При этом снимается блокировка с аналого-цифровых преобразователей

16 и 20, так как на вторых входах логических элементов И 17 и 18 присутствовали сигналы "1" с К-выходов аналого-цифровых преобразователей 16 и 20, то тактовые импульсы от генератора 40 импульсов свободно поступают через логические элементы И 17 и 18 соответственно на С-входы аналого-циф ровых преобразователей 16 и

20, которые сразу же начинают работу.

С помощью интегрирующего аналого-цифрового преобразователя 20, работающего по принципу двойного интег. рирования, в котором напряжение, соответствующее величине контролируемого сопротивления 33, преобразуют в пропорциональный временной интервал, измеряют величину контролируемого сопротивления 33 при данной температуре (числитель формул ы (1)).

В конце преобразования аналого-цифровой, преобразователь 20 вырабатывает нулевой сигнал на К-выходе, который подается на второй вход логического элемента И

18, который блокируется и, в свою очередь, блокирует тактовый С-вход аналого-цифрового преобразователя 20, в результате чего заканчивается преобразование входного сигнала. Выходной цифровой сигнал с аналого-цифрового преобразователя 20, представляющий собой в цифровой форме величину контролируемого сопротивления

33 при данной температуре, подается на второй цифровой вход второго арифметического блока-делителя 25 в качестве делимого. Одновременно нулевой сигнал с

К-выхода аналого-цифоового преобразователя 20 подается íà S-вход триггера 35 и переводит его в единичное состояние. С прямого выхода триггера 35 сигнал "1" подается на второй вход логического элемента

И вЂ” HE 24, а в конце преобразования аналого-цифровой преобразователь 16 вырабатывает нулевой сигнал на К-выходе, который подается на второй вход логического элемента И 17, который блокируется и, B свою очередь, блокирует тактовый С-вход аналоro-цифрового преобразователя 16, в результате чего заканчивается преобразование входного сигнала.

Выходной сигнал в цифровой форме с аналого-цифрового преобразователя 16 подается на первый цифровой вход арифметического блока-делителя 22 в качестве делимого. Одновременно нулевой сигнал с

К-выхода аналого-циф ров ого и реобразователя 16 подается Hà S-вход триггера 21 и переводит его в единичное состояние. С прямого выхода триггера 21 сигнал "1" подается на разрешающий С-вход первого арифметического блока-делителя 22, который производит операцию деления, т.е. делит цифровой код с выхода первого аналого-цифрового преобразователя 16 на число в том же масштабе, т.е, на 1000. Полученный на выходе арифметического блока-делителя 22 результат есть точное число в двоичном коде в масштабе один к одному и соответствует выражению (1 + а Л1) компенсирующему коэффициенту (знаменатель формулы (1)). Результат деления с выхода арифметического блока делителя 22 в цифровом виде подается на первый цифровой вход арифметического блока-делителя

25 в качестве делителя. Так как на обоих входах логического элемента И-НЕ 24 присутствуют единичные сигналы, то нулевой

1б15639

Составитель Ю. Минкин

Редактор А. Шандор Техред М.Моргентал Корректор M. Шароши

Заказ 3984 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 исполнительный вход первого арифметического блока-делителя соединен с прямым выходом второго триггера и с первым входом логического элемента И-НЕ, цифровой выход первого арифметического блока де- 5 лителя соединен с первым цифровым входом второго арифметического блока-делителя, второй цифровой вход которого соединен с цифровым выходом второго аналого-цифрового преобразователя, циф- 10 ровой выход второго арифметического блока-делителя соединен с первыми цифровыми входами первого и второго компараторов, вторые цифровые входы которых соединены соответственно с выходами 15 второго и третьего регистров, исполнительный вход второго арифметического блокаделителя соединен с выходом блока инвертирующей задержки и с третьими входами первого и второго компараторов, 20 дифференциальный вход второго аналогоцифрового преобразователя соединен с клеммами, к которым подключено контролируемое сопротивление, одна из которых подключена к выходу стабилизатора тока, 25 вход которого соединен с плюсовой шиной питания, а вторая клемма соединена с шиной "=::- ля", выход "Признак окончания преобразования" второго аналого-цифрового преобразователя соединен с вторыми 30 входами второго логического элемента И и с S-входом третьего триггера, тактовый вход второго аналого-цифрового преобразоватеns», ";åäèl-lå выходом второго логического элемента _#_, к третьему входу которого под- 35 ключен выход генератора тактовых импульсов и третий вход первого логического элемента И, прямой выход третьего триггеРа СОЕДИНЕН С BTOPblM ВХОДОМ ЛОГИЧЕСКОГО элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен 40 к входу блока инвертируюшей задержки.

2. Устройство по и, 1, отл и чающеес я тем, что аналого-вычислительный блок содержит термодатчик, стабилизатор тока, переключатель, два переменных резистора, масштабный переменный резистор, масштабный инвертирующий усилитель, переменный резистор смещения, два входных резистора, два резистора обратной связи, инвертирующий сумматор. второй вывод которого соединен с первым выводом первого переменного резистора с линейной характеристикой, второй вывод которого соединен с плюсовой шиной питания, а третий— соединен с шиной "Земля", третий вывод переключателя через масштабный переменный резистор соединен с инвертирующим входом масштабного инвертирующего усилителя и с первым выводом первого резистора обратной связи, второй вывод которого соединен с выходом масштабного инвертирующего усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом переменного резистора смещения, второй вывод которого соединен с плюсовой шиной питания, а третий соединен с шиной "Земля", выход масштабного инвертирующего усилителя и первый вывод второго переменного резистора соответственно через первый и второй входные резисторы соединены с инвертирующим входом инвертиру,ощего сумматора и с первым выводом второго резистора обратной связи, второй вывод которого соединен с выходом инвертирующего сумматора, неинвертирующий вход которого соединен с шиной "Земля", второй вывод второго переменного резистора соединен с плюсовой шиной питания, а третий соединен с шиной

"Земля". выход инвертирующего сумматора является выходом аналого-вычислительного блока.