Преобразователь индуктивности в частоту электрических колебаний

Преобразователь индуктивности в частоту электрических колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Севвтсиик

А, И. Мартяшин, А. Е. Морозов, Б. Л. Свистунов, В. И. Чернецов и В. М. Шляндин (72) А вторы изобретения (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ В ЧАСТОТУ.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБА НИЙ

Изобретение относится к области злектроизмерительной техники и может быть применено при измерении индуктивности.

Известен преобразователь индуктивносS

1и в часто1у электрических колебаний, со,держащий генератор синусоидальных коле баний с эталонным контуром fl). Недостатками этого преобразователя являются низкая точность и нелинейность характе-. ристик.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности - преобразователь, содержащий усилитель-ограничитель, выход которого через опорную индуктивность соединен с входом усилителя постоянного тока, охваченного отрицательной обратной связью через измеряемую индуктивность, выход усилителя постоянного тока соединен через дифференциатор-ограничитель с входом интегратора, суммирующая точка которого соединена через конденсатор с выходом усилителя постоянного тока и через резистор с выходом усилителя-ограни чителя, вход которого подключен к выходу интегратора (2).

Недостаток преобразователя - его невысокая точность. Это обусловлено накоп» лением погрешности при последовательных преобразованиях выходного напряжения, несущего информацию о значении индуктии ности, включающих дифференцирование и интегрирование аналоговых сигналов. Особые требования в указанном преобразователе предъявляются к дифферещтиатору-ограййчителю. Точное выполнение операции дифференцирования невозможно вследствие. конечности коэффициента усиления используемого для этой цели операционного уси"лителя и противоречивости требования бесконечного возрастания коеффтщиента усиле иия с ростом частоты. Дифференциатор резко обостряет высокочастотные помехи и склонен к самовозбуждению, что приводит к необходимости использования сглаживающих и корректирующих цепей, также дополнительно искажающих функцию преобразования. Это приводит к появлению знаUt

U 9TIT 3

О

L+("1 1 :,(3) 3 7378 чительной погрешности дифференцирования полным весом входящей в общую погрешность преобразования.

На выходе дифференциатора-ограничителя присутствует выброс напряжения, выз5 ванный перепадом напряжения на выходе усилителя постоянного тока от влияния сопротивления потерь индуктивности. Полное ограничение этого выброса, параметры ко» торого зависят от самого дифференциатора-ограничителя и от параметров индук тивности затруднено, вследствие чего точность преобразователя существенно ограничивается.

Кроме того, возникает дополнительная погрешность преобразования от влияния активных потерь опорной индуктивности, что также снижает точность преобра зования.

Бель изобретения — повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь индуктивности в частоту электрических колебаний, содержащий усилитель постоянного тока, имеющий 25 во входной цепи и в цепи отрицательной обратной связи соответственно опорный элемент и исследуемую катушку индуктивности, дифференциальный усилитель-ограничитель, выход которого соединен с 3р его же входом через интегратор, введены второй интегратор, нуль-орган, сумматор, триггер и ключ, причем выход дифференциального усилителя-ограничителя соединен непосредственно с одним входом сум- 35 матора и через последовательно соединенные ключ, второй интегратор с неинвертирующим входом усилителя постоянного тока, "инвертирующий вход которого соединен через опорный резистор с земляной шиной.4р

Выход усилителя постоянного тока соединен с другим входом сумматора, подключенного к другому входу упомянутого дифференциального усилителя-ограничителя и к входу нуль-органа, выход которого череМ5 триггер соединен с управляющим входом ключа

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь состоит из дифференциального усилителя-ограничителя l,äâóõ

Ънтеграторов 2 и 3, ключа 4, усилителя

6 (Ко), измеряемой индуктивности 7, представленной на схеме s виде последовательного соединения индуктивности В (4 х ) и сопротивления потерь 9 (R )„сумматора

10, нуль-органа 11 и триггера 12.

Преобразователь работает следующим образом.

85- Ф

B установившемся режиме работы преобразователя на выходе усилителя-ограничителя действует напряжение амплитудойУ "

Это напряжение параллельно подается на один вход сумматора 10„на вход интегратора 2, с выхода которого напряжение в виде

1 Ut

U2

2 ЕИ (1) где à — постоянная времени интегри2. рирования интегратора 2, поступает на один вход усилителя-ограничителя 1 и через ключ 4 - на вход интегратора 11, генерирующего нап яжение

Ь

0 =(2) где, - постоянная времени интегрироUy вания, на усилитель 5, с выхода которого напряжение в виде г де 4х и % „ - индуктивность и сопротивление потерь обмотки 7 соответственно, поступает на другой вход сумматора 10.

В момент времени „, когда напряжения на входах сумматора будут равны по амплитуде, т.е. выполнится условие

Х О 1) о, ч 1 (4) ъ и напряжение на выходе сумматора равно нулю, сработает нуль-<орган 11, перебра-. сывая выработанным импульсом триггер

12, По этому сигналу ключ 4 отключит вход интегратора 3 от выхода усилителяограничителя 1, и на входе усилителем постоянного тока будет действовать постоянное напряжение

Э

Ц

Ы, (5) что равносильно подаче в этот момент на вход усилителя 5 постоянного тока пилообразного напряжения с крутизной, равной крутизне напряжения интегратора 3, но обратной полярности. Таким образом, на выходе будет действовать напряжение

Ч

Q = — — к мл. „.Ь с Ro

1 ф„а;в,ф„. ь-t.„lg+ т (% +К (-Ь 1

7378

1Чосле сокрашения и подстановки в выра. жение (10) выражения (S) получим на выходе усилителя 5 постоянного тока напряжение в виде

""к

0 Vt (7% nTt7 Ф % 1 ъ а на выходе сумматора 10 после суммирования

,0 "-- -ч+ чь чь

"o (S) Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Преобразователь индуктивности в частоту электрических колебаний, содержащий

ы,Б момент равенства напряжения 0 и О поступающих на оба входа усили1 теля-ограничителя 1, т,е.

-ч

Чо, ц 9 с1 (9! напряжение на его выходе скачкообразно меняет знак на противоположный и в мо- gp мент перехода через нулевой уровень вновь сработает нуль-орган 11, перебрасывая триггер 12 в исходное состояние, при этом ключ 4 подключит вход интегратора

3 к выходу усилителя-ограничителя. Да- 25 лее работа продолжается аналогично.

Период генерируемых при этом колебаний будет определяться из выражения т=4 — ".-Л (10) Зо Ъ

65 усилитель постояййого тока, имеющий во входной цепи и в цепи,отрицательной обратной связи соответственно опорный элемент и исследуемую катушку индуктивнос ти, дифференциальный усилитель-ограничи тель, выход которого соединен с его же одним входом через интегратор, о т л и « ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй интегратор, нуль-орган, сумматор, триггер и ключ, причем выход дифференциального усилителя-ограничителя соединен непосредственно с одним входом сумматора и через последовательно соединенные ключ, второй интегратор с неинвертирующим входом усилителя постоянного тока, инвертирующий вход которого соединен через опорный резистор с земляной шиной, выход усилителя постоянного тока соединен с другим входом сумматора,подключенного к другому входу упомянутого дифференциального усилителя-огра ничителя и к входу нуль-органа, выход которого через триггер соединен с управляющим входом ключа„ . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Измерение в электронике. Под ред.

Йоброхотова Б. А, М.-Л., "Энергия, 1965,. с. 105.

2. Авторское свидетельство СССР

% 457938, кл, G 01 R 27/00, Составитель А, Беляев

Редактор Т. Рыбалова Техред М. Петко Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2655/26 Тираж 1019 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К 35, Раушская наб„д. 4/5 с

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4