Преобразователь погонного сопротивления проволоки в период электрических колебаний и в постоянное напряжение

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения погонного сопротивления проволоки. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей достигается путем введения дополнительного функционального преобразователя. Преобразователь содержит переключатель 1 диапазонов,блок 2 опорных резисторов, операционный усилитель 3, клеммы 4, 5 для контактирования, катушки 6 и 7 с проволокой, контактирующие элементы 9,10 дифференциальный усилитель 11, компаратор 12, инвертирующий интегратор 13, масштабирующий преобразователь 14, повторитель 15 напряжения, вторые контактирующие элементы 16, 17, второй повторитель 18 напряжений, амплитудный детектор 19 и второй масштпбирующий преобразователь 20. 3 ил.

согоз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг./

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828755/21 (22) 07.02.90 (46) 30.08.92. Бюл. hh 32 (71) Пензенский политехнический институт (72) А.И,Матяшин, С.В.Никишин, А.В.Светлов и В.И.Чернецов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1580285, кл. G 01 R 27/04, 1989. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОГОННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИ 8 ПЕРИОД

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ И В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения погонного сопротивления проволоки.,,!Ж„„1758590 А1 (я)э G 01 R 27/04, Н 03 М 1/50

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей достигается путем введения дополнительного фун кционал ьного преобразователя. Преобразователь содержит переключатель 1 диапазонов, блок 2 опорных резисторов, операционный усилитель 3, клеммы 4, 5 для контактирования, катушки 6 и 7 с проволокой, контактирующие элементы 9, 10дифференциальныйусилитель 11, компаратор 12, инвертирующий интегратор 13, масштабирующий преобразователь 14, повторитель 15 напряжения, вторые контактирующие элементы 16, 17, второй повторитель 18 напряжений, амплитудный детектор 19 и второй масштабирующий преобразователь 20. 3 ил.. 1758590

10

20 щий и реоб разо вател ь.

40

Изобретение относится v измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля погонного сопротивления проволоки.

Известно устройство для измерения погонного сопротивления микропроволоки. Устройство позволяет преобразовывать погонное сопротивление проволоки в период электрических колебаний в доволь= но широком диапазоне измерения сопротивления проволоки, обладает низкой чувствительностью к влиянию факторов внешней среды.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей.

На фиг, 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2 — схема амплитудного детектора; на фиг. 3 — второй масштабируюПреобразователь содержит переключатель 1диапазонов,,блок 2 опорных резисторов с сопротивлениями Во1. Ro2,.",Ron, операционный усилитель 3, клеммы 4 и 5 для контактирования с катушкой с проволокой, катушки 6 и 7 с проволокой 8, первый

16 и второй 17, третий 9 и четвертый 10 контактирующие элементы, дифференциальный усилитель 11, компаратор 12, инвертирующий интегратор 13, первый масштабирующий преобразователь 14, первый повторитель 15 напряжения, второй повторитель 18 напряжения, амплитудный детектор 19, второй масштабирующий преобразователь 20.

Выходы переключателя диапазонов 1 соединены с выводами опорных резисторов, вторые выводы опорных резисторов обьединены и соединены с инвертирующим входом операционного усилителя и с клеммой

4 для контактирования, Вторая клемма 5 для контактирования соединена с выходом операционного усилителя 3, elo инвертирующий вход соединен с общей шиной, первая и вторая клеммы для контактирования соединены соответственно с первым 16 и вторым 17 контактирующим элeMeнтами.

Третий 9 и четвертый 10 контактирующие элементы соединены с первым и вторым входами дифференциального усилителя 11, выход которого соединен с первым входом компаратора 12, второй его вход — с выходом первого масштабирующего преобразователя 14, третий — с выходом инвертирующего интегратора, четвертый— с выходом компаратора, которь и соединен также с выходом инвертирующего интегратора. с входом первого масштабирующего преобразователя и с входом первого повторителя напряжения. Выход первого повторителя напряжения является первым выходом устройства и соединен с входом переключателя диапазонов. Выход дифференциального усилителя 14 соединен также . с входом второго повторителя 18 напряжения, выход которого соединен с входом амплитудного детектора 19, выход которого соединен с входом второго масштабирующего преобразователя 20, а управляющий вход амплитудного детектора — с выходом первого повторителя напряжения, причем второй масштабирующий преобразователь имеет второй вход, на который подается напря>кение Uc>, а его выход является вторым выходом устройства.

Преобразователь работает следуюгцим образом, При включении питания B результате большого коэффициента усиления компаратора 12 Hd сго выходе появляется импульс положительного или отрицательного предположим положительного напря>кения с амплитудой Up, Это напряжение через повторитель 15 напряжения, служащий для развязки и повышения нагрузочной способности компаратора, подается на вход переключателя 1 диапазонов, Вход перекл очателя 1 диапазонов соединен с од1(им из его выходов и напряжение с амплитудой U< с выхода повторителя 15 напряжения через переключатель 1 диапазонов и один из опорных резисторов Ro блок 2 опорных резис1оров подается на инвертирующий вход операционного усилителя 3.

В цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 3 через клеммы 4

ll 5 для контактирования BKIIlo÷åHû катушки

6 и 7с проволокой 8, причем ток Ipc обратной связи операционного усилителя 3 протекает через клемму 4, катушку 6, проволоку 8, катушку 7 и клемму 5. При помощи контактирующих устройств 9 и 10 снимается и подается на входы дифференциального усилителя 11 падение напряжения на заданном отрезке проволоки длиной L, при протекании по проволоке тока loc

Поскольку входной ток инв ртирующего входа операционного усилителя 3 близок к нулю, ток в цепи отрица з1 . ной обратной связи Ioc практически г„>в",;,н iLx на входе усилителя 3, протекающе г! через сопротивление Rp входной цепи операционного усиЛИтСЛЯ, т.Е, Ipc = Illx, а .ГОК Ipx, В СВОЮ ОЧЕрЕдЬ, равен Ip.-. =- !,Iйо, следовательно !pc= !ОИо.

Значение тока.lpc можно "àäàâàòü, изменяя сопротивление Rp путем выоора при помощи переключателя 1 диапазонов одного из опорных резисторов Ro1, РС2,",Ron из блока

2 опорных резисторов. Операционный уси1758590 литель 3 выступает, таким образом, в качестве преобразователя напряжение — ток, при этом ток loc не зависит от сопротивления Roc, включенного в цепи отрицательной обратной связи операционного 5 усилителя 3.

Падение напряжения на отрезке проволоки 8 длиной L, заключенном между контактирующими элементами 9 и 10, равно

10 где Rnor = Roc/L — погонное электрическое сопротивление проволоки.

Это напряжение усиливается диффе- 15 ренциальным усилителем 11 с коэффициентом усиления Кду. При этом выходное напряжение дифференциального усилителя

11

20 поступает на первый вход компаратора 12, Напряжение с амплитудой Uo с выхода компаратора 12 поступает также на входы инвертирующего интегратора 13 и первого масштабирующего преобразователя 14. Выходное напряжение инвертирующего интегратора 13

30 будет выполняться при

Т

Rnor, K3 Ro

Uo

U><(t) = - — t, r<

35 пропорционален погонному сопротивлению проволоки 8.

Схема для формирования постоянного напряжения, пропорционального погонно40 му электрическому сопротивлению проволоки 8, работает следующим образом.

Напряжение с выхода дифференциального усилителя 11 поступает на вход второго повторителя 18 напряжения, слу45 жащего для развязки и повышения нагруэочной способности дифференциального усилителя 11. С выхода второго повторителя напряжения 18 напряжение, равное

Оповт.2- Оду, поступает на вход амплитуд50 ного детектора 19.

Релаксационные колебания амплитудой Uo и периодом Т с выхода первого повторителя 15 напряжения поступают на управляющий вход амплитудного детектора

55 19. На его выходе будет формироваться постоянное напряжение

UM M=-U,KMM, + K30 + К40 ).

0 = l oc Roc = Uo Rnor /Ro, Оду = U Кду = Uo Rïîã l Кду/Ro где TM — постоянная интегрирования инвертирующего интегратора 13, поступает на третий вход компаратора 12.

Выходное напряжение первого масштабирующего преобразователя 14 где Кмп — коэффициент передачи блока 14, поступает на второй вход компаратора 12.

На четвертый вход компаратора 12 поступает его выходное напряжение Uo.

НапРЯженил Uo, Оду, UMn, Оии, постУпающие на первый, второй, третий и четвертый входы компаратора 12, суммируются с соответствующими коэффициентами суммирования К1, К2, Кз, К4. При этом полярность выходного напряжения компаратора

12 определяется знаком суммы напряжений на его входах

sign Uo = sign(K>Upy+ K2UMn+

В момент изменения знака суммы напряжений на входах компаратора 12 полярность его выходного напряжения с амплитудой Uo скачкообразно изменится на противоположную. Указанный процесс повторяется при другой полярности напряжения. В результате в схеме возникают релаксационные колебания, длительность полупериода которых может быть определена иэ условия равенства нулю суммы напряжений на входах компаратора 12, K)Upy + К20мп + К30ип + K40o = О, Uo

K Rnor L Кду + K2(-UoKMn) + о

+ К3(t ) + К40о = О.

О. ги

Если обеспечить К2 KMn = К4, то равенство

Оо Uo

K1 Rnor Кду - K3 t 0

Ro t< где Т/2 — полупериод релаксацион н ых колебаний в схеме.

Таким образом, период релаксационных колебаний на первом выходе схемы

-„2 к1 к

КЗ Rî пог

UaM = КамОповт.2 = Камкду Uo/Ro 1- Rnor, 1758590 где K м — коэффициент передачи амплитудного детектора. пропорциональное погонному электрическому сопротивлению проволоки 8. Это напряжение поступает на вход второго масштабирующего преобразователя

20, На его выходе будет формироваться постоянное напряжение

Импе- Кмп2(Кам Кду Uo L Впогlйо Осм), где Кмп2 — коэффициент передачи второго масштабирующего преобразователя 20.

Изменяя постоянное напря>кение от 0 до -0ам макс, можно получить на выходе второго масштабирующего преобразователя постоянное напряжение пропорциональное погонному электрическому сопротивлению проволоки 8, при Uc> = О, или отклонению погонного электрического сопротивления проволоки 8 от номинального значения, задаваемого с помощью Осм.

Следовательно, предлагаемое устройство может быть использовано для преобразования погонного сопротивления проволоки 8 не только в период электрических колебаний, но и в постоянное напряже.ние.

При реализации блоков устройства могут быть использованы типовые схемные решения, неоднократно публиковавшиеся в научно-технической литературе, а также схемные решения прототипа. В качестве второго повторителя напряжения может быть использована известная схема. В качестве амплитудного детектора 19 может быть также использована известная схема, Данная схема представлена на фиг. 2. Схема представляет собой синхронный детектор, в котором роль управляющего элемента выполняет полевой транзистор, а в качестве интегратора применяется ОУ с конденсатором в цепи ОС. В качестве второго масштабирующего преобразователя может быть использована известная схема. Данная схема представлена на фиг. 3.

Преимуществом предлагаемого устройства является возможность преобразования погонного электрического сопротивления как в период электрических колебаний, так и в постоянное напряжение.

По сравнению с прототипом положительный эффект — расширение функциональных возможностей устройства — достигается за счет введения новых узлов и функциональных связей.

Формула изобретения

Преобразователь погонного сопротивления проволоки в период электрических колебаний и в постоянное напряжение, со5 держащий переключатель диапазонов, блок опорных резисторов, операционный усилитель, клеммы для контактирования, катушки с проволокой, первый, второй, третий и четвертый контактирующие элементы, диффе10 ренциальный усилитель, компаратор, инвертирующий интегратор, первый масштабирующий преобразователь, первый повторитель напряжения, пр1 чем выходы

- переключателя диапазонов соединены с вы15 водами опорных резисторов, вторые выводы опорных резисторов обьединены и соединены с инвертирующим входом операционного усилителя и с клеммой контактирования, выгорая клемма для

20 контактирования соединена с выходом операционного усилителя, его неинвертирующий вход соединен с общей шиной, первая и вторая клеммы для контактирования соединены соответственно с первым и вторым

25 контактирующим элементами, третий и четвертый контактирующие элементы соединены с первым и вторым входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом компарато30 ра, второй его вход — с выходом первого масштабирующего преобразователя, третий — с выходом инвертирующего интегратора, четвертый — с выходом компаратора, который соединен также с входом инверти35 рующего интегратора, с входом первого масштабирующего преобразователя и с входом повторителя напря>кений, выход повторителя напряжений является выходом устройства и соединен с входом переключа40 телядиапазонов,отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, дополнительно введены второй повторитель напряжения, амплитудный детектор и второй мгсштабирующий преоб45 разовэтель, причем вход второго повторителя напря>кения соединен с выходом дифференциального усилителя. а выход второго повторителя напряжения — c входом амплитудного детектора, выход которого со50 единен с входом второго масштаби"..ующего преобразователя, а управляющий вход амплитудного детектора — с выходом первого повторителя напряжениг, прич=i> второй масштабирующий преобразователь имеет

55 второй вход, на который подается напряжение смещения, а его выход является вторым выходом устройства.

1758590 ар, N бы од

Редактор С.Лисина

Заказ 2998 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

К 1Ыходц о

ОЕгаЕкгп

Составитель П.Тарасенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий