Кодоуправляемый индуктивный делитель напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к кодоуправляемым индуктивным делителям напряжения. Целью изобретения является повышение точности деления напряжения путем повышения входного сопротивления делителя. Делитель содержит включенные каскадно делительные обмотки 2-5 с помощью электромагнитных реле 7-9, блок управления 6, масштабный усилитель 18, блок питания 22, усилитель мощности 19, по (Л Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (б1) 4 Н 01 Г 21/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3841079/24-07 (22) 1 1.01.85 (46) 15.12.86. Бюл. И - 46 (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском политехническом институте им. С.M.Кирова (72) M.С.Ройтман, Н.П.Калиниченко и В.Л. Ким (53) 621.314(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

))- - 792300, кла Н 01 F 21/12, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N - 920988, кл. Н 02 M 5/10, 1980. (54) КОДОУПРАВЛЯЕМЬ Й ИНДУКТИВНЫЙ

ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к кодоуправляемым индуктивным делителям напряжения. Целью изобретения является повышение точности деления напряжения путем повышения входного сопротивления делителя. Делитель содержит включенные каскадно делительные обмотки 2-5 с помощью электромагнитных реле 7-9, блок управления

6, масштабный усилитель 18, блок питания 22, усилитель мощности 19, по1277227 вышающий трансформатор 20. Усилитель форматора 20. Такое соединение повымощности 19 своим входом соединен с шает входное сопротивление делителя, выходом масштабного усилителя 18, а которое повышает точность деления. выходом — с входом повьппающего транс- 3 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть, в частности, использовано в индуктивных делителях напряжения (ИДН), работающих по программе в автоматизированных системах поверки цифровых вольтметров, измерительных усилителей и т.д.

Цель изобретения — повьппение точности деления напряжения путем повышения входного сопротивления делителя.

На фиг.1 изображена электрическая схема кодоуправляемого индуктивного делителя напряжения; на фиг.2 — единичный узел коммутации; на фиг.3 принцип нейтрализации паразитных емкостей коммутационных элементов.

Кодоуправляемый ИДН 1 состоит из делительных обмоток 2-5 с отводами, блока 6 управления. Делительные п6мотки 2-5 соединены между собой с помощью экранированных контактов электромагнитных реле 7-9 соответственно. Дпя коммутации отводов делительных обмоток 2-5 используются коммутационные элементы 10 с экранированными замыкающими контактами 11.

С помощью замыкающих контактов 12 и

13 вспомогательного коммутационного элемента 14 вход 15 и выход 16 дополнительного источника 17 удвоенного напряжения, состоящего из инвертирующего масштабного усилителя

18, усилителя 19 мощности, повьппающего трансформатора 20, подключены к выходу кодоуправляемого ИДН 1 и к общей точке соединения экранов всех коммутационных элементов 21 соответственнс. Блок 22 питания соединен с шинами питанйя электронных ключей, нагрузкой каждого из которых является обмотка одного из электромагнитных реле, и с шинами питания масштабного усилителя 18 и усилителя 19

2 мощности. На фиг. 2 показаны БКР блок электромагнитных реле, БТК— блок транзисторных ключей, управляющих электромагнитными реле.

В общую частотную погрешность кодоуправляемых ИДН значительный вклад вносят паразитные параметры основных коммутационных элементов 10. Поэтому необходимо предпринимать меры по уменьшению влияния паразитных параметров коммутационных элементов и в

10 особенности их паразитных емкостей

С„, (емкость между контактом и об15 МоТКоН электрОмаГнитнОГo реле), 0 q

2 (емкость между контактом и экраном реле), носящих распределенный характер. На фиг.Зс1 эти емкости показаны сосредоточенными. Влияния паразитных емкостей можно в значительной мере устранить, если использовать источник ЭДС, величина которого равна

2 0 ь<„и который находится в фазе с U „. Подключение источника 2Us,1< экрану электрОмаГнитнОГО реле эквивалентно подаче напряжения 20! на паразитную емкость С<1„, практически равную С<<,. Таким образом, обеспечивается нейтрализация паразитной ем30 кости С<1<, так как ток в цепи С! — 02

< < 2 равен нулю. Суммарная паразитная ем кость С, подключенная к любому от-

< воду первой делительной обмотки 2 за счет объединения котактов общими ши— нами, оказывается равной С =5-6С„

Е< <1!

З5 Аналогично для второй дополнительной обмотки 3 С =5-6С<„, для третьей

С .=5-6Сп, а для четвертой С =11С„.

Воздействие суммарных паразйтных емкостей С, С „ С на отводы пер1 2 ЕЭ вой делительной обмотки показано на фиг.3b. Нейтрализацию С, С, С

С можно осуществить, подключив источник 2U „,„ ко всем экранам электрических реле основных коммутационных

4> элементов 10, т.е. к паразитным ем3 костям С . =5-6С . L . =5-6(; чг Й.z

5 — 6С„, С =11(и

7 4 1

127

Так как С =С„. то С =С

К1

С, С =Ст, С . =С,, и точки Ь<

Ь., Ь, Ь, 1фиг. ) эквивалентны, т.е. I =О. с

Устройство работает следующим образом.

На.верхнем поддиапазоне рабочих частот (10 кГц и выше) к выходу кодоуправляемого ИДН 1 подключается вход

15 дополнительного источника 17 удвоенного напряжения с помощью замыкающего контакта 13 вспомогательного коммутационного элемента 14. Одновременно выход 16 дополнительного источника 17 удвоенного напряжения через второй замыкающий контакт 12 вспомогательного коммутационного элемента

14 подключается к общей точке соединения экранов всех коммутационных элементов 21.

Блок 6 управления обеспечивает работу делителя в двух режимах:

Программное, 1Ручное местное" и позволяет устанавливать коэффициенты передачи от 1,0000 до 0,0000 с шагом

0,0001. Блок 6 управления состоит из блоков управления декадами (делительными обмотками) (БУД), блоков тран—

30 зисторных ключей (БТК), блоков коммутационных (электромагнитных) реле (БКР).

Блоки управления декадами БУД унифицированы. Каждый БУД состоит из регистра (РЕГ), в котором хранится код команды при работе в режиме "Программное", мультиплексора М2, через который производится запись кода команды в PEГ, при работе в режиме

"Ручное местное", логического блока

2 (ЛБ-2), формирующего потенциальные сигналы управления транзисторными ключами, схемы индикации (СИ).

В режиме "Программное" открыт М1, и внешний код команды (от управляющей машины УМ) поступает на вход РЕГ. Запись кода в РЕГ происходит при поступлении единичного сигнала "Запись" на вход блока синхронизации. 50

При работе в режиме "Ручное местное" М1 закрыт, а М2 открыт и управление ЛБ-1 осуществляется от кодового переключателя П1, расположенного на передней панели. После набора нужного55 значения коэффициента передачи ИДН запись кода в РЕГ осуществляется нажатием кнопки Пуск" на лицевой па7227 4 нели прибора. Для задания коэффициента передачи 1,000000 используется

БЕК с регистром единицы "Целой части . При ручном управлении запись

"1" в регистр БЕК сопровождается записью "0" в РЕГ всех БУД. При этом все последующие декады подключаются к верхним секциям предыдущих декад, а в четвертой декаде замыкается контакт дополнительного реле, подключающий нагрузку к верхнему отводу четвертой декады. В режиме "Программное" запись "1" в регистр БЕК подготавливает включение единичного коэффициента передачи ИДН, которое осуществляется только при записи 10" во всех регистрах РЕГ БУД. Наличие хотя бы в одном РЕГ кода чисел, отличного от нуля, блокирует сигнал с

БЕК, при этом коэффициент передачи

1, 000000 не включается, а на лицевой панели прибора включается индикатор

"Переполнение".

Логический блок формирует потенциальные сигналы управления блоками транзисторных ключей БТК, с помощью которых осуществляется переключение коммутационных реле, соответствующие контакты которых подвключаются к отводам делительных обмоток.

Кодоуправляемый индуктивный делитель 1 напряжения представляет собой каскадно соединенные с помощью контактов электромагнитных реле делительные обмотки, выполненные на тороидальных ферромагнитных сердечниках (ферритах) с размерами 30xt8x5 мм.

Делительные обмотки содержат по 80 витков каждая и выполнены десятипроводным жгутом из провода ПЭП-2 ф 0,3 мм.

В качестве электромагнитных реле использованы РЭС48А.

Инвертирующий масштабный усилитель выполнен на базе операционного усилителя 544УД2.

Усилитель 19 мощности выполнен на транзисторах КТ818, КТ819, диодах, КД521.

Повьппающий трансформатор 20 реализован на тороидальном сердечнике

3000 HN1 размерами 30х18х5 мм и с числом витков W =100; Ч =400.

В качестве блока питания +24В использованы серийно выпускаемые источники питания постоянного тока Б5-8.

По сравнению с прототипом по-ново- му решена задача повышения входного сопротивления кодоуправляемого ИДН

1277227

Во втором варианте подключение источника сигнала U „ делителя к половинному входу высокочастотной делительной обмотки для реализации источника удвоенного напряжения являлось особо неблагополучным режимом, так как суммарные паразитные емкости пересчитывались к входу индуктивного делителя напряжения и составляли около 1000-2000 пФ, что эквиваленто вход50 с нейтрализацией паразитных емкостей электромагнитных реле: предложено ис— точник удвоенного напряжения реализовать в виде последовательно соеди5 ненных масштабного усилителя, усилителя мощности и подключения входа повышающего трансформатора к выходу усилителя мощности.

Масштабный усилитель реализован 10 на базе операционного усилителя с коэффициентом усиления 0,5, входное сопротивление которого составляет

100-200 кОм. . Для обеспечения работы усилителя 15 мощности, масштабного усилителя, снижения уровня питающих их напряжений усиление напряжения до 2U ьых осуществляется с помощью повышающего трансформатора с коэффициентом транс- 20 формации п=4.

Эта совокупность мер позволяет значительно увеличить входное сопротивление кодоуправляемых ИДН с нейтрализацией паразитных емкостей 25 электромагнитных реле, а значит повысить точность деления напряжения.

Более ранние решения по нейтрализации паразитных емкостей коммутационных элементов (электромагнитных щ реле) базировались на получении источника удвоенного напряжения из низкочастотного ИДН, подключенного к источнику сигнала, и повышающего трансформатора, выполненного в виде высокочастотной делительной обмотки, подключенной половинным входом к выходу низкочастотного ИДН.

Другой вариант реализации источника удвоенного напряжения базировался на подключении половинного входа высокочастотной делительной обмотки к источнику сигнала.

В первом варианте сопротивление низкочастотного ИДН резко снижалось с ростом рабочей частоты (так как слишком велика индуктивность обмоток низкочастотного ИДН). ному сопротивлению 200-100 Ом на частоте 200 кГц.

В предлагаемом делителе источник удвоенного напряжения реализован за счет подключения высокоомного устройства, реализующего источник дополнительного напряжения, только к выходу ИДН.

Повышение входного сопротивления, а значит и повышение точности деления кодоуправляемого ИДН, достигнуто путем реализации источника удвоенного напряжения в виде масштабного усилителя, усилителя мощности и подключения входа повышающего трансформатора к выходу усилителя мощности.

В прототипе — индуктивном делителе напряжения входное сопротивление на частоте 200 кГц составляет Е

=200 Ом.

Входное сопротивление инвертирующего масштабного усилителя 18 составляет 200 кОм и практически не оказывает никакого влияния на параметры кодоуправляемого индуктивного делителя 1 напряжения и на источник входного сигнала.

Таким образом, изготовление кодоуправляемых ИДН согласно изобретению позволяет повысить точность деления напряжения за счет повышения входного сопротивления источника вспомога— тельного напряжения до 100-200 кОм, подключения его только к выходу делителя и, как следствие, за счет повышения входного сопротивления делителя на верхних частотах в 10 — 20 раз.

Формула изобретения

Кодоуправляемый индуктивный делитель напряжения, содержащий включенные каскадно с помощью экранированных контактов электромагнитных реле делительные обмотки, блок управления, блок питания, масштабный усилитель, повышающий трансформатор, при этом инвертирующий вход масштабного усилителя соединен с помощью первого замыкающего контакта вспомогательного коммутационного элемента с выходом кодоуправляемого индуктивного делителя напряжения, а вьгход повышающего трансформатора с помощью второго замыкающего контакта вспомогательного коммутационного элемента соединен с общей шиной соединений экранов всех коммутационных элементов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности деления напряжения путем повышения входного сопротивления делителя, он снабжен усили1277227 8 телем мощности, вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, а выход - с входом повышакицего трансформатора.

ЦЪ2. 2

1277227

Составитель А.Носенков

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Редактор Е. Копча

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6688/48

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4