Трансформаторный мост переменного тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении трансформаторных мостов переменного тока с ручным уравновешиванием, предназначенных для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - упрощение конструкции и снижение времени уравновешивания за счет уменьшения количества декадных переключателей и за счет использования потенциометра для плавного и ускоренного уравновешивания. Введение в структуру мостовой измерительной цепи потенциометра 10, включенного параллельно четвертой обмотке 7 трансформатора 2 напряжения, и прецизионного делителя 14 напряжения, подключенного между выходом потенциометра и входом повторителя 13 напряжения, обеспечивает плавное и ускоренное уравновешивание измерительной цепи после ее грубого, дискретного уравновешивания по двум старшим декадам, а введение АЦП 23, источника 18 постоянного напряжения, фильтра 19 нижних частот и цифрового отсчетного блока 24 обеспечивает получение цифрового отсчета значения измеряемой величины, получаемого в результате плавного уравновешивания. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4259315/24-21 (22) 10.06 ° 87 (46) 15.04.89. Бюл. К - 14 (72) P.Ä.Tó÷èí (53) 621.3 17.733(088. 8) (56) Мост переменного тока с ручным уравновешиванием Р571. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1979.

Мост переменного тока автоматический с цифровым отсчетом Р5079 Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1987. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении трансформаторных мостов переменного тока с ручным уравновешиванием, предназначенных для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения — упрощение конструкции и сни2 Ь

„„SU„„1472832 А I жение времени. уравновешивания за счет уменьшения количества декадных переключателей и за счет использования потенциометра для плавного и ускоренного уравновешивания. Введение в структуру мостовой измерительной цепи потенциометра 10, включенного параллельно четвертой обмотке 7 трансформатора 2 напряжения, и прецизионного делителя 14 напряжения, подключенного между выходом потенциометра и входом повторителя 13 напряжения, обеспечивает плавное и ускоренное уравновешивание измерительной цепи после ее грубого, дискретного уравновешивания по двум старшим декадам, а введение АЦП 23, источника 18 постоянного напряжения, фильтра 19 нижних частот и цифрового отсчетного блока 24 обеспечивает получение цифрового отсчета значения измеряемой величины, получаемого в результате плавного уравновешивания. 1 ил. и

1472832

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении .трансформаторных мостов переменного тока с ручным уравновешиванием, пред-, назначенных для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Цель изобретения — упрощение конструкции и снижение времени уравновешивания за счет уменьшения количества декадных переключателей и использования потенциометра для плавного и ускоренного уравновешивания.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 питания, трансформатор 2 напряжения, имеющий первичную 3, первую вторичную !

4, вторую вторичную 5 третью вто- 20

У ричную 6 и четвертую вторичную 7 обмотки, первый 8 и второй 9 механические переключатели, потенциометр

10, объект 11 измерений, образцовую меру 12, повторитель 13 напряжения, 25 прецизионный делитель 14 напряжения с верхним 15 и нижним 16 плечами, детектор 17 равновесия, источник 18 постоянного напряжения, фильтр 19 нижних частот с элементами 20-22, 3{) аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 23, цифровой отсчетный блок 24 с первым 25, вторым 26 и третьим 27 разрядами.

Выводы первичной обмотки 3 трансформатора 2 напряжения подсоединены

35 к источнику 1 питания. Первый вывод первой вторичной обмотки 4 подсоединен к первому выводу обьекта 11 измерений, первый вывод второй вторичной 4О обмотки 5 через подвижный контакт первого механического переключателя

8 подсоединен к первому выводу образцовой меры 12, второй вывод через подвижный контакт второго механичес- 45 кого переключателя 9 — к первому выводу третьей вторичной обмотки 6, второй вывод которой подсоединен к выходу повторителя 13 напряжения, Первый вывод четвертой вторичной обмотки 7 подсоединен к первому выводу потенциометра 10, второй вывод — к первому выводу источника 18 постоянного напряжения и входу опорного напряжения АЦП. Средний вывод потенциометра 10 подсоединен к первому выво-, 55 ду прецизионного делителя 14 напряжения и входу фильтра 19 нижних частот, выход которого подсоединен к аналоговому входу АЦП. Вход повторителя 13 напряжения подсоединен к среднему выводу прецизионного делителя 14 напряжения, цифровые выходы

АЦП подсоединены к цифровому отсчетному блоку 24, а второй вывод источника 18 постоянного напряжения, второй вывод потенциометра 10, второй вывод прецизионного делителя 14 напряжения, общий вывод повторителя 13 напряжения и фильтра 19 нижних частот подсоединены к общей шине всего устройства.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 1 питания на выводах вторичных обмоток трансформатора 2 образуются измерительные напряжения, под действием которых в ветви объекта 11 измерений возникает ток I а в ветви сравнения, состоящей из обмоток 5-7, механических переключателей 8, 9, потенциометра

10, прецизионного делителя 14 напряжения, повторителя 13 напряжения и

Ф образцовой меры 12, возникает ток j; о !

Образцовый ток Х возникает в результате воздействия на образцовую меру

12 суммы трех напряжений: суммы напряжений, действующих на выводах включенных витков обмоток 5 и 6, и напряжения, действующего на выходе повторителя 13 напряжения, которое формируется при помощи четвертой вторичной обмотки 7, потенциометра 10 и прецизионного делителя 14 напряжения.

Регулировкой числа витков обмоток

5 и 6, осуществляемой при помощи механических переключателей 8 и 9, и регулировкой потенциометра 10 мост приводится в состояние полного равновесия, которое устанавливается по показаниям детектора 17 равновесия.

При этом имеет место равенство I „ -= о °

При помощи потенциометра 10 осуществляется плавное и ускоренное уравновешивание моста, при помощи механических переключателей 8 и 9 — грубое, дискретное уравновешивание:

Ток Х „равен — ц

m 1 х

m0 2х

r где m,,ш, — число витков первичной

3 и вторичной 4 обмоток трансформатора 2 напряжения;

1472832 выходное напряжение точника 1 питания; — импеданс объекта 11 мерений. равен ис2х изL

Ток Io

? = U -- 1 (21 е 2 где U — напряжение, подаваемое на образцовую меру 12;

Z o — импеданс образцовой меры 12.

Напряжение U, в свою очередь, равно

Гш2 шз . шо Rs

U - =Ц -- + -- + шо шо mo (R1 7 к х — — — — -)„ (R +R

3 з (3) число ВиткоВ вторичных 20 ,обмоток 5 6 и 7 соответственно; сопротивление нижнего

16 и верхнего 15 плечей прецизионного де- 25 лителя 14 напряжения, параметры верхнего и нижнего плечей потенциометра 10.

1 тп7, тпо= 0,01 m7 и ш7 шз m+

К1э 27

R R

При шз = О, R<

= 0,1

R1 + К7 вид уравнение (3) примет

При вращении оси потенциометра

10 помимо регулировки переменного измерительного напряжения, снимаемого с выводов четвертой вторичной обмотки 7 трансформатора 2, осуществляется и регулировка постоянного напряжения, поступающего на выводы .потенциометра 10 источника 18 постоянного напряжения через обмотку 7.

Таким образом, на вход фильтра 19 нижних частот поступает напряжение

Йф равное

Уф=0 +U (6) 45

I! шо Огй з где U

Шо (Rъ + R4 .

U=-=Uo х

U =U — (1+О 1+001.— — — ) (4) тп7 Кз

m э R +R" 35 о з з

Сравнивая уравнения (1) и (4) с учетом (2) получим выражение для измеряемого импеданса:

Z = Z (5)

Х ш О R (1+О 1+О 01-- — — — 1

Ri +R э э

R х ---,- — -„

l (К + Кзо) (7) U — напряжение источника 18 постоянного напряжения °

При помощи фильтра 19 переменное

I напряжение U фильтруется, благодаря чему на аналоговый вход АЦП подается только постоянное напряжение U=.

АЦП преобразует постоянное напряжение в цифровой код, который управляет работой цифрового отсчетного блока 24. В связи с тем, что обмотка 7 и источник 18 постоянного напряжения включены по отношению к по тенциометру 10 последовательно, ре гулировка напряжений U и 0, осуществляемая потенциометром 10 в процессе уравновешивания моста, является пропорциональной. Благодаря этому на цифровом отсчетном блоке

24 будет представлено число, в полной мере отражающее измерительное состояние мостовой цепи, определяемое положением потенциометра 10.

Если это число, например, будет иметь три разряда, то общий результат измерений в этом случае будет представлять собой пятизначное число, первые два числовых разряда которого считываются по оцифрованным отметкам на лимбах первого и второго механических переключателей, а три последующих — по цифровому отсчетному блоку 24, первый 25, второй 26 и третий 27 разряды которого являются соответственно третьим, четвертым и пятым числовыми разрядами всего отсчета.

Таким образом, данное техническое решение исключает необходимость использования большого количества измерительных декад, содержащих механические переключатели и обмотки трансформатора напряжения, что упрощает конструкцию моста, а обеспечение плавного и ускоренного уравновешивания при помощи потенциометра повышает быстродействие процесса измерений.

Формула изобретения

Трансформаторный мост переменного тока, содержащий источник питания, трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подсоединена к источнику питания, один иэ выводов которого соединен с общей шиной, первый

Составитель В.Семенчук

Техред М.Дидык Корректор Л,Патаи

Редактор О.Спесивых

Заказ 1704/44 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 14 вывод первой вторичной обмотки подсоединен к первому зажиму для подключения объекта измерений, первый вывод второй вторичной обмотки через подвижный контакт первого механического переключателя подсоединен к первому выводу образцовой меры, второй вывод второй вторичной обмотки через подвижный контакт второго механического переключателя — к первому выводу третьей вторичной обмотки, второй зажим для подключения объекта измерений и второй вывод образцовой меры подсоединю к входу детектора равновесия, общий вывод которого и второй вывод первой вторичной обмотки трансформатора напряжения подсоединен к -общей шине устройства, цифровой отсчетный блок и повторитель напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения вреМени уравновешивания, в него введены потенциометр, прецизионный делитель напряжения, источник постоянного напряжения, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, причем первый

72832 6 вывод источника постоянного напряжения и вход опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя подсоединены к первому выводу четвертой вторичной обмотки трансформатора напряжения, второй вывод которой подсоединен к первому выводу потенциометра, средний вывод потенциометра и первый вывод прецизионного делителя напряжения подсоединены к входу фильтра нижних частот, выход которого соединен с аналоговым входом аналогоцифрового преобразователя, вход повторителя напряжения соединен со средним выводом прецизионного делителя напряжения, а выход — с вторым выводом третьей вторичной обмотки трансформатора напряжения, цифровые вы20 ходы аналого-цифрового преобразователя подсоединены к цифровому отсчетному блоку, при этом второй вывод потенциометра, вторые выводы презиционного делителя напряжения и источника постоянного напряжения, а

1 . также общие выводы фильтра нижних частот и повторителя напряжения соединены с общей шиной устройства.