Преобразователь параметров трехэлементныхдвухполюсников b напряжение

Преобразователь параметров трехэлементныхдвухполюсников b напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ -800899

Союз Советских

Социелистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 171078 (21) 2575124/18-21 (51) M. КЛ.

С ПРИСОЕДИМЕНИЕМ ЗаЯВКИ Нов (23) Приоритет

G 01 R 27/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 300181. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 3001.81 (53) УДК 621.317. .363(088.8) 1

К. Б. Норкин, Е. Г. Александров и Л. П. ффовских."".

1

1 к;i

Ордена Ленина институт проблем управления " -:." - (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ

ДВУХПОЛЮСНИКОВ В НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к устройствам контроля, преобразования и измерения параметров электрических цепей и определяемых ими величин.

Известен автоматический мост, позволяющий измерять параметры трехэлементного двухполюсника. Его работа основана на подаче коротких и длинных импульсов напряжения на содержащую исследуемый и образцовый двухполюсники мостовую цепь и последующем ее уравновешивании регулировкой параметров образцового двухполюсника (1).

Однако подача коротких и длинных 15 импульсов равносильна пропусканию через иссследуемый объект тока высокой частоты и постоянного тока, что не всегда допустимо, так как может вызвать необратимые изменения в объ- 20 екте, например, в объектах электрохимической или биологической природы.

Известен также преобразователь, работа которого основана на подаче полигармонического сигнала на со- 25 держащую исследуемый и образцовый двухполюсники цепь сравнения, на формировании зависящего от параметров двухполюсников напряжения и на уравновешиваний цепи сравнения путем ЗО минимизации (сведения к кулю) сформированного напряжения регулировкой параметров образцового двухполюсника.

Этот преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение содержит генератор полигармонического сигнала, подключенный через резисторы ко входам двух операцион. ных усилителей, в обратную связь одного из которых включен исследуемый двухполюсник, а в обратную связь другого — образцовый двухполюсник с регулируемыми элементами и с идентичной исследуемому двухполюснику схемой; выходы операционных усилителей подключены к вычитающему блоку, выход которого соединен с формирователем; три идентичных канала уравновешивания, каждый из которых состоит из последовательно соединенных блоков выборки и хранения, управляемого ключа и суммирующего интегратора, причем выходы блоков выборки и хранения подключены к,выходу 4юрмирователя, а выходы суммирующих интеграторов — к управляющим входам регулируемых элементов образцового двухполюсника и выходным зажимам; блок задания напряжений пробных воздействий, выходы которого соединены

800899 с соответствующими входами суммирующих интеграторов; блок управления, соединенный с управляющими входами ключей и блоков выборки и хранения, блоком задания напряжений пробных воздействий и формирователем E2$.

Недостаток такого преобразователя заключается в его низком быстродействии (что важно для ряда практических задач, например, при исследованиях быстропротекающих процессов)

Это объясняется тем, что в известном преобразователе в процессе уравновешивания, представляющем собой поиск минимума выходного напряжения формирователя.по трем переменным, используются пробные воздействия по всем 15 трем переменным, что, естественно, задерживает поиск. Поверхность минимизируемой функции в пространстве переменных оказывается сложной, что дополнительно затягивает процесс урав- Щ новешивания.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение, содержащий генератор полигармонического сигнала, подключенный через резисторы ко входам двух операционных усилителей, вычитающий блок, формирователь, блок задания напряжений пробных воздействий, блок управления и три канала уравновешивания, два из которых идентичны и каждый состоит из последовательно соединенных блоков выборки и хранения, управляемого ключа и суммирующего интегратора, а в третьем имеются управляемый ключ и интегратор, причем в обратную связь одного из операционных усилителей включен исследуемый go двухполюсник, а в обратную связь другого — образцовый двухполюсник с регулируемыми элементами, выходы операционных усилителей подключены к вычитающему блоку, выход которого соединен с основным входом формирователя, выходом подключенного к рабочим входам блоков выборки и хранения, а управляющим входом — к соответствующему выходу блока управления„ другие выходы которого подключены соответственно к управляющим входам ключей, блоков выборки и хранения и блока задания напряжения пробных воздействий, выходами подключенного к входам соответствующих суммирующих 55 интеграторов, выходы которых подключены к управляющим входам регулируемых элементов и выходным зажимам, в третий канал. уравновешивания допол. нительно введены множительное звено, управляемый интегратор и нуль-орган, причем один вход множительного звена подключен к выходу вычитающего блока, другой — к генератору полигармонического .сигнала, а выход — через управляемый ключ к интегрирующему входу управляемого интегратора, управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу блока управления, а выход — к входу интегратора и через нуль-орган к входу блока управления.

На чертеже представлен преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение, схема.

Преобразователь содержит генератор полигармонического сигнала 1, подключенный через резисторы 2 и 3 к операционным усилителям 4 и 5; исследуемый двухполюсник с элементами 6, 7 и 8 в обратной связи усилителя 4; образцо= вый двухполюсник с регулируемыми элементами 9, 10 и 11 в обратной связи усилителя 5;.вычитающее устройство

12; формирователь 13; блоки 14 и 15 выборки и хранения; множительное эвено 16; управляемые ключи 17, 18 и

19; суммирующие интеграторы 20 и 21; интегратор 22; выходные зажимы 23, 24 и 25; блок 26 задания напряжений пробных воздействий, блок 27 управления; управляемый интегратор 28 и нуль-орган 29. Блок 14 выборки и хранения, управляемый ключ 17 и интегратор 20 образуют один из каналов уравновешивания, блок 15 выборки и хранения, управляемый ключ 18 и интегратор 21 образуют другой канал уравновешивания, идентичный первому.

Третий канал уравновешивания образован множительным звеном 16, управляемым ключом 19, интегратором 22, управляемым интегратором 28 и нульорганом 29. Значения параметров элементов 9, 10 и 11 однозначно определяются значениями выходных напряжений соответственно интеграторов

21, 20 и 22.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 17 и

18 разомкнуты, а ключ 19 замкнут.

Выходные напряжения интеграторов 20, 21 и 22 равны некоторым начальным значениям 02О 021 и 022 a парамет н и Ц ры образцового двухполюсника — начальным значениям С" (емкость элемента 9), 9.ц, (проводимость элемента 10)

9 и К.н (сопротивление резистора 11).

На первом такте по команде блока 27 управления, поступающей на управляющий вход интегратора 28, на выходе последнего формируется напряжение

um = Га5 - 04) e() С, (t) где Ц, U — выходные напряжения усит лителей 4 и 5, e(t) — напряжение генератора 1", Т вЂ” время интегрирования, определяемое командОй блока управления.

Это напряжение поступает на интегратор 22, под действием выходного напряжения которого сопротивление R+, резистора 11 изменяется до значения

800899.R<<, при котоРом Uzs = 0 (напряжение

0 при этом принимает некоторое

f: значение 0zz ). В этот момент нульорган 22 вырабатывает сигнал, по которому блок 27 управления размыкает ключ 19. . На втором такте по команде блока управления на выходе блока 13 формируется напряжение боты преобразователя и т.д. до полного уравновешивания, когда спра» ведливо равенство 04 = U . После окончания переходных процессов в цепях преобразователя на его выходных зажимах 23, 24 и 25, устанавливаются напряжения, пропорциональные параметрам исследуемого двухполюсника.

02,- Я, 0,ф - C>, 02 R>, (5) где g С и R s — проводимость, ем10 кость и сопротивление соответственно элементов 7, 6 и 8.

Процесс уравновешивания, когда уравновешивание по одной из переменной осуществляется без пробных воздействий, выделяет лишь незначиI тельное время на осуществление. Одновременно за счет сокращения числа переменных, по которым поиск осуществляется с пробными воздействиями, 20 время процесса уравновешивания дополнительно сокращается. где время интегрирования Т определяется командой блока управления, значение и равно, например 2. Затем по команде блока 27 управления с блока

26 на интегратор 20 подается напряжение пробного воздействия, в результате чего напряжение на его выходы принимает значение 0 + ь 0п . (ь0н приращение, определяемое размером напряжения пробного воздействия), а проводимость 10 — значение Н + g

-o b,ло

На выходе блока 13 по команде блока управления формируется напряжение

Формула изобретения (н +,н н н ъ лы, ao n z| 2 qy(I-Igo g1 2g) Id 2$

Преобразователь параметров трехкоторое запоминается блоком 14 выбор- элементных двухполюсников в напряки и хранения. После этого по сигна- жение, содержащий генератор полигарлу с блока 26 выходное напряжение монического сигнала, подключенный интегратора 20 принимает прежнее ЗО через резисторы ко входам двух операзначение U", а проводимость 10— ционных усилителей, вычитающий блок, значение g„ формирователь, блок задания напряже1О

На третьем такте сначала формиру- ний пробных воздействий, блок управется напряжение (1), затем по коман-, ления и три канала уравновешивания, де блока 27 управления с блока 26 на 35 два из которых идентичны и каждый интегратор 21 подается напряжение состоит из последовательно соединенпробного воздействия, в результате ных блоков выборки и хранения, упчего напряжение на его выходе при- равляемого ключа и суммирующего ин-. нимает значение U d +д0п, а емкость н тегратора, а в третьем имеются управ9 — значение С" +ьС9 .

9 ляемый ключ и интегратор, причем в обНа выходе блока 13 по команде 4Q ратную связь одного из операционных блока 27 управления формируется на- усилителей включен исследуемый двухпряжение полюсник, а в обратную связь другого — образцовый двухполюсник с регулируемыми элементами, выходы операцилъ n(2о 2л н t ai "1 () О,U21 0 ), 5 онных усилителей подключены к вычитающему блоку, выход которого соединен с основным входом формирователя, которое запоминается блоком 15 выбор- выходом подключенного к рабочим ки и хранения. После этого по сигна- входам блоков выборки и хранения, а лу с блока 26 выходное напряжение управляющим входом — к соответствуюинтегратора 21 принимает прежнее

50 щему выходу блока управления другие

l значение 0 „ „ — значение выходы которого подключены соответн

Cq "твенно к управляющим входам клюНа четвертом такте по сигналам бло- чей, блоков выборки .и хранения и. ка .управления одновременно замыкают- блока задания напряжений пробных, ся ключи 17 и 18, запомненные напря- 55.воздействий выходами подключенного

l н

Г жения aV<> и аV„> поступают соответ- к входам соответствующих суммируюственно на интеграторы 20 и 21, в щих интеграторов, выходы которых подрезультате чего их выходные напряже- ключены к управляющим входам регуния принимают новые значения U и . лкруемых элементов и выходным зажиU, а емкость 9 и проводимость 10 —,. мам, отличающийся тем, зйачения С9 и а„о . После окончания.: . что, с целью повышения быстродейст1 переходных процессов ключи 17 и 18 вия, в третий канал уравновешивания размыкаются, а ключ 19 замыкается. дополнительно введены множительное

Затем снова осуществляются первый, звено, управляемый интегратор и нульвторой, третий и четвертый такты ра- 5 орган, причем один вход множительно800899

Составитель В. Стукан

Редактор Л. Пчелинская Техред H. Ковалева Корректор И. Степ

Заказ 10412/60 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 гр звена подключен к выходу вычитающего блока, другой — к генератору .- . полигармонического сигнала, а выход— через управляемый ключ к интегрирую.щему входу управляемого интегратора, управляющий вход которого подключен к соответствующему выходу блока управления, а выход — к входу интегратора и через нульторган к входу бло. ка управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 467273, кл. G 01 R 17/10.

2. Кнеллер В. tO. и Боровских Л.П.

Измерение параметров объектов, представляеьих многоэлементными двухполюсниками — "Измерения, контроль, автоматизация", В 3 {7), 1976, с.6,8, оис. 5 (прототип).