Преобразователь параметров двухэлементных электрических цепей в унифицированные сигналы

Преобразователь параметров двухэлементных электрических цепей в унифицированные сигналы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»> 5629I8 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 15.12.75 (21) 2302478 21 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.06.77. Бюллетень М 23 (45) Дата опубликования описания 14.09.77 (51) М;Кл.- Н 03 К 13)20

G 01 R 27 26

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.317.738 (088.8) (72) Автор ы изобретения

E С. Ермина, А. И. Мартяшин, П. П. Чураков и В. М. Шляндин (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

ДВУХЭЛЕМЕНТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

В УНИФИЦИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ

Изобретение относится к области электроизмерительной техн ики и может быть использовано для,измерения значений параметров параллельных и последовательных RC u RLцепей, а также параметров параллельных и 5 последовательных CL-цепей.

Известен преобразователь RCL-параметров в частоту, содержащий дифференциальный усилитель, делитель напряжения и два интегрирующих усилителя (1). 10

Недостатком этого устройства является обратно п ропорцлональная заиисимость выходной частоты от преооразуемого параметрч.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь параметров ком- 15 плексных электрических цепей в унифицированные сигналы (2).

Преобразователь содержит усилитель постоянного тока, измеряемую цепь (опорный элемент), опорный элемент (измеряемую цепь), а налоговый сумматор,,д искретно управл яемый делитель, счетчик, дифференциальный усилитель-ограничитель, диффе ренциатор, пороговый элемент, логический элемент, при этом выход усилителя постоя нного тока, ко 25 входу которого подключена измеряемая цепь (опорный элемент), а в цепь отрицательной о|братной связи которого включен опорный элемент (измеряемая цепь), подключен к одному .входу аналогового сумматора, второй з0 вход которого подключен к выходу делителя, управляющие входы последнего соединены с выходами счетчика, а аналоговый вход с выходом усилителя-ограничителя через измеряемую цепь (опорный элемент), выход аналогового сумматора подключен одновременно к одному из входов усилителя-ограничителя и ко входу дифференциатора.

Недостатком известного устройства является невозможность преобразования параметров резонансных цепей, т. е. ограниченные функциональные возможности.

Целью пзобретсн ия является расширение функциональных возможностей преобразовате. я.

Поставленная цель достигается тем, что в него введены два интегратора, основной переключатель, перев лючатель рода работы, устройство развертки напряжения управляемый источник напряжения. два амплитудных детектора .и два ждущих мультивпбратора, причем вход одного интегратора соединен с одним из входов основного переключателя, выход которого соединен с зажимом для подключения опорного элемента. с устройством развертки напряжения, выходом основного дифферснциального усилителя-ограничителя и входом одного из ждущих мультивибраторов, а также со входом логического элемента, а выход этого интегратора подключен к другому входу ос562918

КÎBIIO!0 ПЕрочКЛОЧатЕЛя, КО ВХОду друГОГО ПНтегратора и к одному из входов переключателя рода работы, другой вход которэго соединен с выходом другого интегратора, а выход со входом преобразователя кэд †напряжен, выход преооразователя код †напряжен подключен ко входу управляемого источника напряжения, один из входов которого подключен к другому зажиму для подключения исследуемого объекта, другой вход управляемого источника напряжения соединен с выходом усилителя постоянного тока и одним пз вх",.äoB основного д ифференциаль ного усилителя-ограни.ителя, а также с одним из входов каждого амплитудного детектора, выходы которых подключечы к соответствующ им входам дополнительного дифферс1нциалького уснлителя, при этом другой вход одного амплитудного детектора соединен с выходом Одного и входом другого ждуще"o мультивибраторов, при этом выход послвднего соед ин"-H,с другим входом другого амплитудного детектора, кроме того, другой вход основног0 усилителя-ограничителя соединен с выходом устройства развертки и а п р я же н и я.

На фиг. 1 приведена функциональная охема преобразователя при преобразования после овательных двухэлементных цепей; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений в характерных точках схемы.

Преэоразователь содержит усилитель постоянного тока (УПТ) 1, Опорный резистор 2, измеряемую цепь 8, управляемый источник капряжскпя 4, преобразователь 5 код †капряжепHB (ПКН), дифференциальный усплптельо.-раничитель б, устройство 7 развертки напряжения (УРН), ждущий мульгивибр"-.тор 8, лопнчеэкий элемент 9, два .ктесратэра 10 и

11, ревертсивкый счетчик (РСч) 12, дпфференi;:!aльный ус1илитель-ограни-;итель (ДУО) 13,," l3 амптитудных детектора (A3) 14 и 15, ждущий мультивибратор 16, (B3 псрсклю IÇTСля 17 и 18.

Ко входу усилителя 1 подключ=-:. спээ:Ihf;f

f рсзпстор 2, а в цепь отрпцательнэй обратной связи включены последовательно соединенные измеряемая цепь 8 !Н источник 4, упразляющии Вход которого подключен к зbf:io äу и iе1 сбразователя 5, выход усилителя 1 пэдклю-IBH к одному входу усил ителя-ограничителя 6, второй вход которого подключен к выходу устройства 7, а выход — по одной цепи ко входу мультивибратоэа 8 и эднэму из зхэдоз элемента 9, а по другой — «o входу пнтегратсра 10, по входу устройства 7 и через nepeHлючате Ih 18 1! DfiopHhIH pP3: f тэр 2 КО входу усилителя 1. Выход интегратора 10 одноврем нно подключен через переклю-.ател ° 18 и слорный резистор 2 ко входу усчлителя 1, чсрез переключатель 17 — к аналэговэму входу преобразователя 5 и через иктепратор ll п переключатель 1? — к тому же входу пресоразсзатгля 5, управляющий вход пэследнегэ,подключен к выхо ду счетчи<а 12, суммирующая, вычитающая шины и шина «опроса» которого подкзючены и выходам лэ.-пческогэ элемента 9, .второй вход котсрой подкл очен к,выходу i силителя-огэакичктеля 13, два Входа которого соединены с выходами детекторов

Ч:i 15, ака ioговые входы последних соединены с выходсм усилителя 1, управляющие— с выходами двух ждущих мультивибраторов 8 и 16 соэт" етствепно, кроме того выход мультивпбратора 8 соединен сэ входом ждуще.-о мультивибратора 16.

Г Т,„

l евеключатель 18 введен ъчя У 1скьшекия номенклатуры опсрчых элементов, 3 переключатель 17 коммутирует узлы функциональной схемы, которые позволяют преобразсвать параметры резонансных и корезэнаксных двухэлементных электрических цепей.

Работу преобразователя рассмотрим ка прлмере преобразования параметров последовательной ЕС-цепи, при этом переключатели

20 17 и 18 находятся в положении «1».

При включении преобразователя усилитель-ограни Титель 6 из-за налнчпя цепи полэж птелькой обратной связи наход"тся 3 насыIIIcifком состоянии и " его выхода с

25 капряженне +Ео, которэе поступает на вход устройства 7 и ка вход инте-.затора 10, ". зых013 котО, .ioгО с1-fib!33Tся напряжеки", пОсту

: ooщ3e ка вход интегратопа 11.

Напряжение с выхода .4нтегратэра 11 через переключатель 17 поступает на аналоговь!й вход преэбразсзателя 5,,напряженна на выходе кото" o-o гр "порпиональко его коэффициенту незадачи.

Одноврсмс I 0 напряженке с выхода интегратора 10 через спорный резистор 2 поступает ка вход усилителя 1, охвачен..ого отрицательfi0Ii обратной связью через последовательно зключенные измеряемую цепь 2 и нсточ:ill; 4.

/ вь|хсда у" пите lsi 1 снимается напряжение

40 Vi (1) .

С выхэ,". устройства 7 снимается напряг л ти (1 (1

C:!ãH3 "h . Uf (i) и Uq(t) пэступают на ик3 рт:...-ующ|й l кепквертируюшпй входы усилителя-ограничителя 6 и держат последний в

К! Bh!ÙÅÍ!-ОМ:Э. тэ.-..:.-гп дО Смэкы Знака fi33I

lo тп капряже ий на его входах. В момент смены зна ка разHî=òlH ка пряженпй напряжспе на е"o выходе,скачком изменяется до вс50 .-, .-;:.. ы — L, (т.:. сменяется знак) за счет глубокой положительной обратной связи по цепи: выход у" плителя-ограничителя б, устройство 7, кепнверт| ру ощий Bxoj v o:Iëèòoëÿ-ограпll fòo.iÿ 6. Далее сп:.санный процесс пэвто55

В 3 с.;;.лптелс 1 происходит компенсация парабол;гческol составляющей напряжения, пропорппональпой емкости измеряемой резонан50 сной цепи с помощью источника 4. Момент и .Омпенсацпи изменяющегося во времени напряжения Н3 выходе усилителя 1 определяется с помощгно детекторов 14, 15, которые стробируют ся импульсамн " выходов двух ждущих мультив fooaropoB 8 и 16, усилителя-огра562918 н!ичителя 18, логического элемента 9 ц счет

?!!ка 12.

Коэффи?!!гент передачи преобразозателя 5 однозначно определяет размер емкости измеряемой резонансной цепи, а на выходе усилите 7я-огра н«нчителя б имеется знакопеременный сигнал прямоугольной формы, период которого однозначно определяется значением изме!ряемой ?!ндукт ивности ре30Нап "ной цгги.

Работа преобразователя з случае пргобразсвя!Н ия,последовательных RC- u RL-цепгй аналог??чна. При пргооразованиц последовательной RC-цепи переключатели 17,и 18 lavoдятся в положен ни «2». При этом коэффициент передачи преобразователя 5 однозначно определяет значение емкости измеряемой RCцеп!и, а период импульсов на выхо ?г усилителя-,ограничителя б однозначно Определяет значение "îïðîòèâëåíèÿ R измеряемой RC-цепи.

Пр!и преобразовании последовательной RLцепи переключатель 18 находится в положеци и «1», а переключатель 17 — в положении

«2». При этом коэффициент передачи преобразователя однозначно определяет значение сопрот!изления R измеряемой RL-цепи, а период !импульсов на выходе усилителя-ограничителя 6 однозначно определяет размер индукгивности 1 измеряемой Я1-цепи.

Пр1и преооразовании napaллельлых двухэлементных электрических цепей последние включаются на вход усилителя 1, в цепь отрицательной обратной связи которого включается опорный рез?!Стор 2, а вместо источника 4

Hcn0льзугтсЯ упирав.1яемый источник TO!<2 4, который подключен параллельно измеряемому двух полюснику, а управляющие входы его при этом подключены к выходу преобразователя 5.

В этом случае цз тока, протекающего через опс!рный резистор 2 и опреде1яемого значениями обоих искомых параметров naipaллельной двухэлементной электрической цепи, вычитается ток, генерируемый цсточниксм 4,ц определяемый значением одного из параметров преобразуемой цепи.

Работа преобразователя в случае преобразования параметроз параллельных двухэле?мецтных электрических цепей аналогична работе преооразсзателя в случае преоора30Ва-!

7ия параметров последовательных дзухэлемеHTных элсктрическnx цепей.

При преобразовании параметров napaлле IbHQH резонансной цепи переключатели 17 ц 18 находятся B полож-HHH «1». Прц этом коэ?рфиц1!ент передачи преобоазоватгля 5 однозначно определягт размер индуктцвнecòn измеряемой 1.С-цепи; а период импульсÎB на выходе усилителя-onран?!Янгеля 6 одиозна;k;0 определягт размер емкост.! цзмгрягмой LC. цен!и.

При преобразованни парамегров napaëлельно!! ЯС-цепи переключатель 18 находится в положении «1», а переключатель 17 — в положении «2». При этом коэффициент передачи преобразователя 5 однозначно определяет размер сопротивления измеряемой RC-цепи, а перц -т ц1!Пу1bcOB На вь1ходе усилителя-огра!Пи :.!те",я 6 однозначно определяет размер ем-!3; спягмоц RC-цгпц

Пр!I греобразoBan.;:.. парамстроз пяряллельío! RL-цепи переключатели 17 ц 18 находЯтсЯ В по 10)14е11:11! «2». Прц это .1 Оэффц1п.г;T пгргдячц преобразозате.1я 5 однозначно определяет размер цндуктцзностц измеряемой

RL-цеп:1, а период ц пульсов на выходе усилителя-ограничителя б однозначно определяет размер 00npoi»Bлг!Нця измеряемой RL-цеп11.

Ф о р м у л а:I з об р стени я

15 Преобразоватг lb параметров двухэлемент:.ь х эл ктрцческцх цепей з унцф:1ццрованныг сцгH2 Ibl, содержащий усилитель постоянного тоня, вход которого соединен с однц1! зажцмо для подк?Ночгн;!я огopHOI O элемента ц

20 цс лгдуемого объекта, основной ц дополниTс1ьíb!й дцффергHц.lànüHûå усц7цте In-ограни-.:ITeë4I, прц этом выход допо.1H!ITeльного дифференциального ус1!лцтеля-ограничителя сОедц:.ен с логцческ!!1! элементом, а преобразователь код-напряжен:!е соед: нен со счетчиком., пОдключенным к 70?è÷åcêîìó элементу,;I ч а ю щ ц и с я тем, что, с целью расширения функццональнь|х возможностей, в него звгдеHbl два интегратора, основной псреключяте, !b, пгрг1:.лючятгль рода работы, устройство раззеоткц няпряжсн1!я, упраВляемый источник Напряжения, два амплитудных детектора ц 1В2 ж ущцх мультцвцбратора, причем вход îlHoro интегратора соедш!гч с одним цз входов

О.нсзного переключателя, выход которого сое"1:e!I с захк11мом для подключения onopnol

= 1гмг:lтя. с устройстВом развертки няпряжг?:Hÿ. выходом основного дифференциального у" илцтеля-ограццчцпгеля и входом одного цз

40 ждущих 1!ульгцвцбрятсроз, я также со Входом логического элемента, а выход это?0 цнтегратсра годключен к другому входу основного переключателя, ко входу другого 1 !нтегратора и к î7Hoã: ц3 Вх070В перек,7ючателя,родя ра45 боты, другой вход которого соединен с лыкодоз. Друго.-о ш!тггратсра, а выход io входом

?:;1гооразозателя код — напряжен:!Сч выход пре00р230В2те1Я код — напряжение подклlОчен ко входу управляемого источника напряжения, одц:! цз входов которого подключен к другому зяжц1!у для HÎдключения исследуемого объеНТа, другой вход управляемого источника наи яж нця ñîåä!!не:! с выходом усилителя постоя11нсго тока ц одним цз входоз основного

55 Дцфы гpc Hkцц 21ьн Ого, сцл11тг 1Я-Огp aнцчцтс:IЯ.

2 т2кжс с О",:ним ПЗ зходОВ каждого ямп, !цт диого детеl то я, Bblx03ы I QTopblx под! ..1ю : Ь! К СООТВЕТСТВУ!ОЩЦМ ВХОДЯ М ДОПОЛНЦтельного дцф! ;еренццальцого усилителя, прц

50 этом другой вход одного амплитудного детек..-Ора соединен с выходсм одного ц входом другого ждущего мультцзnáðàòîðîâ, npll этом выход последнего соединен с,другим входом другого амплитудно"o детектора, кроме того, другой вход основного усилителя-огранцчцте562918 сс т„

P г / опт!

АР !5

BA — Рсч 17

Составитель К. Шитиков

Текред И. Карандашова

Редактор О. Стенина

Ко",.ректор И. Симкинз

Заказ 535/!41! Изд. ¹ 80 Тираж 1080 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент ля соединен с выкодом устройства развертки н апряжен ия.

Источни ки информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР ¹ 372672, М. Кл.- G 01 Я 27/26, 28.05.71.

2. Лвторское свидетельство СССР ¹ 512564, кл. Н 03 К 13/20, 01.07.75.