Устройство для определения параметров многоэлементных двухполюсных цепей

 

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет увеличения числа контролируемых эл.ементов двухполюсника и вариантов их сочетания. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, опорный элемент 2, операционный усилитель 3, интегратор 6, блоки 7...9 выборки-хранения и бло-- ки 13 и 14 вычитания напряжений. В устройство введен вычислительный блок 15, осуществляющий вычисление параметров цепи по результатам измерений и использующий алгоритмы, приведенные в тексте описания. Кроме того, введены масштабирующий преобразователь 5, блоки 10...12 выборки-хранения , ключ 16, блок 17 управления и образованы новые фзгнкциональные связи. 3 ил. 1 табл. § (/ фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 R 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3808246/21-21 (22) 31.10. 84 (46) 15,11.87. Бюл. У 42 (71) Пензенский политехнический институт (72) А. И, Иартяшин, А. В. Светлов и Б. В. Цыпин (53) 621.317.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 938201, кл. G 01 R 27/22, 1980.

Боровских Л. П. и др. О преобразовании параметров многоэлементных двухполюсников при импульсном питании, — Приборы и системы управления, 1978, У 2, с. 24 25. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАPANE ТРОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛ10СНЫХ

ЦЕПЕЙ (57) Изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет увеличения. числа контролируемых элементов двухполюсника и вариантов их сочетания. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, опорный элемент 2, операционный усилитель 3, интегратор 6, блоки 7...9 выборки-хранения и бло-. ки 13 и 14 вычитания напряжений. В устройство введен вычислительный блок 15, осуществляющий вычисление параметров цепи по результатам измерений и использующий алгоритмы, приведенные в тексте описания. Кроме того, введены масштабирунлций преобразователь 5, блоки 10...12 выборки-хранения, ключ 16, блок 17 управления и образованы новые функциональные связи. 3 ил. 1 табл.

1 1

Z(p) = — — + R+ рС, С, 1

p +

RгСя

С

20 P+

R С, U(t) = — — а

По

R,Ñ, t

11 К

+ — -- (1-е ) U R

+ — -> +

По К (R, Обозначив:

U,Rг (Р о °

Rî

-2

К С о 1 о 1

U„R

R, Р

II Р з о

L г

Кгсг; з= R С

U (t) =V+V, t+e (1 e )+

+ Р (1-е ) (1) з

Блок 7 выборки-хранения запоминает

50 значение П (t) в момент t=0, пропорциональное значению R, т, е, определено значение U„ = Р,, Масштабирующий преобразователь 5 с коэффициентом передачи К передает его к интегратору 6, который его интегрирует с постоянной времени .„

К1! о

13

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерению параметров многоэлементных двухполюсных RC- или RL-цепей,о

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для определения параметров многоэлементных двухполюсных цепей; на фиг. 2 — виды контролируемых двухполюсников; на фиг. 3 схема блока управления.

Устройство для определения параметров многоэлементных двухполюсных цепей содержит источник 1 опорного напряжения, опорный элемент 2, операционный усилитель 3, исследуемую двухполюсную цепь 4, масштабирующий преобразователь 5, интегратор 6, блоки 7 — 12 выборки-хранения, блоки 13 и 14 вычитания напряжений, вычислительный блок 15, ключ 16 и блок

-17 управления, в который входят тактовый генератор 18, выход которого соединен с входами элементов 19 — 23 и

30 задержки, выходы которых соединены с входами формирователей 24 — 29 и

31 соответственно, выходы которых являются управляющими выходами блока 17 управления, выводы ключа 16 соединены с выводами двухполюсной ! цепи 4.

Выход источника 1 опорного напряжения через опорный элемент 2 соединен с входом операционного усилителя 3, в цепи отрицательной обратной связи которого включена исследуемая двухполюсная цепь 4, ° Выход источника 1 опорного напряжения соединен с входом масштабирующего преобразователя 5, выхоД которого соединен с входом интегратора 6. Выход операционного усилителя 3 соединен с входом блока 7 выборки-хранения и первым входом блока 13 вычитания напряжений. Выход блока 7 выборки-хранения соединен с вторым входом блока 13 вычитания напряжений, выход интегратора 6 соединен с третьим входом блока 13, а выход блока 13 соединен с входами блоков 8 — 12 выборки-хранения, Выходы блоков 8 и 9 выборки-хранения соединены соответственно с первым и вторым входами блока 14 вычитания напряжений, выход которого соединен с управляющим вхо52405 2 цом масштабирующего преобразователя

5. Выходы блоков 8, 10, ll и 12 выборки-хранения соединены с входами вычислительного блока 15. Управляю5 щие входы источника 1 опорного напря. жения, блоков 7 — 12 выборки-хранения и ключа 16 соединены с соответствующими выходами блока 17 управления.

Устройство работает следующим образом.

Пусть включен двухполюсник, представленный на фиг. 2а, имеющий функцию сопротивления где р — комплексная частота.

На входе операционного усилителя 3 при этом включается опорный элемент25 резистор 2 сопротивлением R,, По команде блока 17 управления источник 1 опорного напряжения подает на вход скачок напряжения амплитудой U, ° Выходное напряжение

З0 операционного усилителя 3 имеет вид получим окончательно:

1352405

Выходное напряжение блока 13 вычитания напряжений имеет вид:

U (t) = U (t)" — U — U = % t +

13 3 Т 6 < 2

+ 1. (1-е 2 ) + Р (1-е з ) 3 3

KUo

% ° о

Блоки 8 и 9 выборки-хранения запоминают величину выходного напряжения блока 13 выборки-хранения в моменты и г.„, в установившемся режиме после завершения переходного процесса, причем t у t„„:

8 43(1) 2 У . 3

KUî

- 1УФ

9 з(23) 2 29 1 3 з

KU

Я..

2У

Выходное напряжение блока 14 вычитания напряжений

U = U -U = (Я вЂ” --9.) (t — t )

KU

14 9 В 2 23 19 4 воздействует на управляющий вход масштабирующего преобразователя 5, изменяя коэффициент его передачи К так, чтобы U = О, при

14 К

& 9 р Р

При этом выходное напряжение масштабирующего преобразователя 5 пропорционально значению С, и равно

1 цО вл

= Я>

К С о 1

12 ч

U =KU =- — —.U

5 О Ц О о

t «t з(1е ) з (1е ) °

Для разделения экспоненциальных составляющих параметров К С и К Сз должно выполняться условие их различия. Примем, например, Тз + 6c.2.

В случае выполнения условия U =0

14 выходное напряжение блока 13 вычитания напряжений описывается следующим образом:

Блок 10 выборки-хранения запоми— нает сигнал в момент времени t, со ответствующий протеканию процесса с постоянной времени

5 >. :л

U =U (t ).= Р +<р" (1-е +3);

1о i3 3 3 3

Блок ll выборки-хранения запоминает сигнал в момент t = 2t з

U„=U (2t )=Р + q (1 e ); о

Блок 12 выборки-хранения запоминает сигнал в момент t соответствующий протеканию процесса с постоянной

BpeMeHH L<

t з(1-е 3) Ф5

=U (t ) = (1-е 2 )+ Ч

12 13 (. з

1n(U3- .)-1n(U,-U,)

I ц - 4о 1 Ro

«аа ° К

О °

- <3I7 3 3 е

О (О Ъ

U -Ч R щ ° в 3

О 3 Цо т --зо — „— °

3 R3 ЯРК

40 ср" =

3 % t y.

45 о

1n Р -1n(U -U — Ф" е < "2)

3 а 12 3

"a. ЦО 2

С= =-7 —— р. R

50 В таблице приведены расчетные формулы для вариантов исследуемых двухполюсников, а также указано, как включается опорный элемент и исследуемый двухполюсник, 20

Вычислительный блок 15 по результатам измерений производит вычисления параметров цепи на основе следующего алгоритма:

3 о

I II

q> е з =ср +ср - ц

3 2+ 3 3 1О

3 о о

Я>- е 3 =сР + Р— ц

3 . 3 3 11 °

1 ll учитывая, что U = P + P, получим:

° в з з

Uà-Ц Uÿ-U ((P

3 -t3/ . 2 3/гз е 3 е (U -ц ).e =(U,-U„,)e ;

1п(ц -U ) — — — = 1n(U -U ) - =It

2, t

В 10 &, В 11 4,3

1352405

7 13524 формулаизобретения

Устройство для определения параметров многоэлементных двухполюсных цепей, содержащее источник опорного

5 напряжения, операционный усилитель с клеммами для подключения опорного элемента и исследуемой двухполюсной цепи на входе и в цепи отрицательной обратной связи, три блока выборкихранения, два блока вычитания напряжений, интегратор, причем выход источника опорного напряжения соединен через входные клеммы с входом операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания напряжений и с входом первого блока выборки-хранения, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания напряжений, выход второго блока выборкихранения соединен с первым входом второго блока вычитания напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него дополнительно введены блок управления, масштабирующий преобразователь, четвертый, пятый и шестой блоки выборки-хранения, вычислительный блок, ключ и

05 8 блок управления, причем вход масштабирующего преобразователя соединен с выходом источника опорного напряжения, выход масштабирующего.преобразователя соединен с входом интегратора, выход которого соединен с третьим входом первого блока вычитания напряжений, выход которого соединен с входами второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков выборки-хранения, выход третьего блока выборки-хранения соединен с вторым входом второго блока вычитания напряжений, выход последнего соединен с управляющим входом масштабирующего преобразователя, выходы второго, четвертого и пятого блоков выборки-хранения соединены с первым, вторым и третьим входами вычислительного блока, выход шестого блока выборки-хранения соединен с четвертым входом вычислительного блока, управляющие входы источника опорного напряжения всех блоков выборки-хранения и ключа соединены с соответству.— ющими выходами блока управления, выводы ключа соединены с соответствующими выводами исследуемой двухполюсной цепи, Э!

К ист цппрного напр.!

pf 1-)чу & Зьйориикр.7

К 6-ку ол. Зыбортхр. 12

К 4-дну Мку

Зь/доркц -хр. t0

К 5-му длоку дь!дорки хр. 0

К Я-ому длоку оы1орки — хр. 8

К Я-ему и иу ьiборкц — xp. g

К ключу 4

Фиг.5

Составитель В. Смирнов

Редактор Л. Веселовская Техред Л.Олийнык Корректор M. Шароши

Заказ 5562/44 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4