Устройство для измерения комплексных сопротивлений

 

Использование: в измерительной и преобразовательной технике для дистанционного контроля электрических параметров. Устройство содержит генератор напряжения (1), трансформатор напряжения (2), нерегулируемую вторичную обмотку трансформатора тока (3), два источника постоянного тока (4,17), два демодулятора

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 R 27/26

ГОСУД АР СТ В Е ННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство ссср (ГОСПАТЕНТ CC P) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852475/21 (22) 17.07.90 (46) 23.11.92. Бюл. N 43 (72) А.А, Ларин и А.Ф. Воронцов (56) Авторское свидетельство СССР

М 879502, кл. G 01 R 27/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Использование: в измерительной и преобраЗовательной технике для дистанционного контроля электрических параметров.

Устройство содержит генератор напряжения (1), трансформатор напряжения (2), нерегулируемую вторичную обмотку трансформатора тока (3), два источника постоянного тока (4,17), два демодулятора (5,10), коммутатор режима тока (6), комплексную проводимость (7), две регулируемые

„„. ЖÄÄ 1777100 А1 вторичные обмотки трансформатора (8,26), образцовую меру емкости (9), индикатор равновесия (11), два преобразователя "напряжение — код" (12,25), преобразователь

"код-проводимость" (13), линия задержки (14), логическую схему (15); цифровой делитель (16), цифровой умножитель (17), два коммутатора регистров (18,23), два регистра активной проводимости (19,24), два коммутатора кодов напряжения (20,21), два регистра емкости (22,29), образцовую меру активной проводимости (28), регистр кода напряжения нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора (30). За счет компенсации погрешности измерения емкостной составляющей комплексной проводимости и применения цифровых блоков повышается точность измерения. 8 ил.

1777100 фарматор напряжения, два демодулятора, 25

35

Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано в дистанционном контроле электрических параметров.

Известно устройство, реализующее компенсационный метод при помощи мостовой схемы, содержащей два плеча с активными сопротивлениями, два. плеча с активными и емкостными сопротивлениями, индикатор равновесия и генератор переменного тока (РОМАНОВ В.В., ХАШЕВ

Ю.М. Химические источники тока, 2 изд. перераб. и доп. M,: Сов. радио, 1978, с. 47), Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная сложностью выполнения конденсатора переменной емкости с высокоточной градуировкой в широком диапазоне емкостей, и отсутствие возможности сопряжения с вычислительными устройствами.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения комплексных сопротивлений, содержащее генератор напряжения, индикатор равновесия, трансодин из которых включен между нерегулируемой вторичной обмоткой трансформатора напряжения и одним из зажимов для подключения обьекта измерения, образцовую меру емкости, образцовую. меру активной проводимости, первый вывод которой подключен к первой регулируемой обмотке напряжения, к второй регулируемой вторичной обмотке которого, подключен первый вывод образцовой меры емкости, второй вывод которой соединен с вторым выводом образцовой меры активной проводимости, с вторым зажимом для подключения объекта измерейия и с входом второго демодулятора, выход которого соединен с индикатором равновесия, первый выход генератора напряжения соединен с первичной обмоткой трансформатора напряжения, второй выход- с управляющими входами демодуляторов (1).

Однако известное устройство, обеспечивая точность при измерении комплексной проводимости с ярко выраженным активньил или емкостным характером, имеет существенную погрешность при измерении комплексных проводимостей с близкими по значению параметрами активной и реактивной составляющих, обусловленную их взаимовлиянием при уравновешивании.

Цель изобретения заключается в повышении точности, Кроме того, зэ счет получения результатов измерения в двоичном коде обеспечивается сопряжение с вычислительной техникой и передача его на расстояние с помощью средств связи, Точность

55 повышается за счет компенсации погрешности измерения емкостной составляющей комплексной проводимости, определяемой выражением (5) и применением цифровых схем.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор напряжения, индикатор равновесия, трансформатор напряжения, два демодулятора, один из которых подключен своим входом к первому выводу нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, образцовую меру активной проводимости, образцовую меру емкости, первый вывод которой соединен с первым выводом первой регулируемой вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с входом второго демодулятора, первый выход генератора напряжения соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора напряжения, второй выход генератора — с управляющими входами демодуляторов, введены первый и второй преобразователи.

"напряжение — код", цифровой делитель, цифровой умножитель, линия задержки, логическая схема И, первый и второй коммута-. торы регистров, первый и второй регистры активной проводимости, первый и второй регистры емкости, регистр кода напряжения нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, первый и второй коммутаторы кодов напряжений, коммутатор режима тока, причем вход первого источника постоянного тока соединен с первым выводом нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора и входом первого демодулятора, выход которого соединен с первым замыкающим входом коммутатора режима тока, первый размыкающий вход которого соединен с выходом первого источника постоянного тока, первый выход коммутатора режима тока соединен с первой клеммой для подключения измеряемой комплексной проводимости, вторая клемма для подключения измеряемой комплексной проводимости подключена к второму выходу этого же коммутатора, второй и третий размыкающие входы которого соединены между собой и через образцовую меру ак.тивной.проводимости — с выходом второго источника постоянного тока, вход которого соединен с подвижным выводом второй регулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения и входом второго преобразователя "напряжение — код", второй замыкающий вход коммутатора режима тока соединен с входом второго демодулятора, вход которого соединен с третьим замыкающим входом коммутатора режима тока, подвижный вывод регулируе1777100

20 сия, второй вход которого, под- 25

45

50 жителя подключен к выходу первого комму- 55 мой вторичной обмотки трансформатора соединен с входом первого преобразователя

"напряжение-код" и первым выводом преобразователя "код — проводимость", а через образцовую меру емкости — с входом второго демодулятора и вторым выводом преобразователя "код — проводимость", управляющий выход которого через линию задержки подключен к второму входу логической .схемы И, первый вход которой соединен с управляющими входами первого преобразователя "напряжение — код" и первого регистра активной проводимости и четвертым замыкающим входом коммутатора режима тока, четвертый замыкающий вход которого соединен с управляющими входами второго регистра активной проводимости и второго регистра емкости, регистра кода напряжения нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора и с управляющим входом второго преобразователя

"напряжение — код", третий вывод коммутаторэ режима тока соединен с первым входом индикатора рэвновеключен к общей шине, а управляющий выход — к четвертому выходу коммутатора режима тока, выход первого преобразователя "напряжение — код" подключен к замыкающему контакту первого коммутатора кодов напряжений, выход второго преобразователя "напряжение-код" через размыкающий

- контакт первого коммутатора кодов напряжений подключен к первому замыкающему и второму размыкэющему входу второго коммутатора кодов напряжений, первый выход которого подключен к входу знаменателя, а второй — к выходу числителя цифрового делителя, первый размыкающий и второй замыкающий входы второго коммутатора кодов напряжений соединены между собой и подключены к выходу регистра кодов напряжения нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, выход цифрового делителя соединен с первым входом цифрового умножителя,второй вход которого подключен к выходу второго коммутатора регистров, размыкающий вход которого соединен с выходом второго регистра активной проводимости, первый замыкающий вход — с информационным входом первого регистра активной проводимости, второй замыкающий вход — с вторым регистром емкости, выход цифрового умнотатора регистров, первый замыкающий выход которого соединен с входом преобразователя "код — проводимость", а второй - с первым регистром емкости, размыкающий выход первого коммутатора регистров под5

15 клю ен к выходу первого регистра кода активной проводимости, управляющий выход которого подключен к управляющим входам коммутатора режима тока и первого коммутатора кодов напряжений и к первым управляющим входам второго коммутатора кодов напряжений., первого и второго коммутаторов регистров подключены к выходу логической схемы И, вторь.е выводы обмоток трансформатора напряжения и вторые входы источников постоянного тока соединены с общей шиной, На фиг.1 изображено устройство для измерения комплексных сопротивлений, где:

1 — генератор напряжения; 2 — трансформатор напряжения; 3 — нерегулируемая вторичная обмотка трансформатора напряжения; 4 — первый источник постоян- ного тока; 5 — первый демодулятор; 6 — коммутатор режима тока; 7 — комплексная проводимость; 8 — первая регулируемая вторичная обмотка трансформатора; 9 — образцовая мера емкости; 10 — второй демодулятор; 11 — индикатор. равновесия;

12 — первый преобразователь "напряжение-код"; 13 — преобразователь "код — проводимость"; 14 —; 15— логическая схема И; 16 — цифровой делитель; 17 — цифровой умножитель; 18 — псрвый коммутатор регистров; 19 — первый регистр активной проводимости; 20 — первый коммутатор кодов напряжений; 21 второй коммутатор кодов напряжений; 22— первый регистр емкости; 23 — второй коммутатор регистров; 24 — второй регистр активной проводимости; 25 — второй преобразователь "напря>кение — код"; 26— вторая регулируемая вторичная обмотка трансформатора; 27 — второй источник постоянного тока, 28 — образцовая мера активной проводимости; 29 — второй регистр емкости; 30. — регистр кода напряжения нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора.

Схемэ устройства для измерения комплексных сопротивлений изображена на фиг,1, где генератор 1 напряжения своим первым выходом соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора 2 напря>кения, а второй выход генератора 1 напряжения — с управляющими входами первого демодулятора 5 и второго демодулятора 10. Коммутатор 6 режима тока имеет

4 выхода, 4 замыкающих и 4 размыкающих входа. К первому и второму выходу коммутатора 6 режима тока подключена измеряемая комплексная проводимость 7, а к третьему и четвертому .выходу подключен индикатор 11 равновесия своим первым

1777100 входом и управляющим выходом, а его второй вход подключен к общей шине.

Подвижный вывод первой регулируемой вторичной обмотки 8 трансформатора 2 соединен с входом первого преобразовате- 5 ля 12 "напряжение-код" и первым выводом преобразователя 13 пкод-проводимость". и через образцовую меру 9 емкости со вторым выводом преобразователя 13 пкод — проводимость". Второй вывод образцовой меры 9 10 . емкости соединен с входом второгодемодулятора 10 и вторым замыкающим входом коммутатора 6 режима тока, а выход второго демодулятора 10 подключен к третьему замыкающему входу коммутатора 6 режима 15 .тока. Второй и третий размыкающие входы коммутатора б режима тока соединены между собой и через образцовую меру 28 активной проводимости с выходом второго . источника,27 постоянного тока, вход кото- 20 рого соединен с подвижным выводом второй регулируемой вторичной обмотки 26 трансформатора напря>кения и входом второго преобразователя 25 "напряжениекод". 25

Выход второго преобразователя 25 ннапряжение — код" подключен к размыкающему входу первого коммутатора 20 кодов напряжений, к его замыкающему входу подключен выход первого преобразователя 12 30

"напряжение — код", а выход подключен к второму размыкающему и первому замыкающему входам второго коммутатора 21 кодов напря>кений, Первый размыкающий и второй замыкающий входы второго комму- 35 татара 21 кодов напря>кений соединены между собой и выходом регистра 30 кода напря>кения нерегулируемой вторичной обмотки 3 трансформатора 2, Первый выход коммутатора 21 подклю- 40 чен к входу знаменателя, а второй выход — к входу цифрового делителя 16, выход которого подключен к первому входу цифрового умножителя 17, а второй вход — к выходу второго коммутатора 23 регистров, размы- 45 кающий вход которого соединен с выходом второго регистра 24 активной проводимости, первый замыкающий вход- с информационным выходом первого регистра 19 активной проводимости, второй замыкаю- 50 щий вход — с вторым регистром 29 емкости.

Выход цифрового умножителя 17 подключен к входу первого коммутатора 18 регистров, размыкающий выход которого подключен к входу первого регистра 19 ак- 55 тивной проводимости, первый замыкающий выход — к входу преобразователя 13 икод— проводимость", а второй — к первому регистру.22 емкости, Управляющий выход первого регистра 19 активной проводим сти подключен к управляющим входам коммутатора 6 режима тока и первого коммутатора 20 кодов напряжений и к первым управляющим входам второго коммутатора

21 кодов напря>кений, первого коммутатора

18 регистров и второго коммутатора 23 регистров. Управляющий выход преобразователя 13 икод — проводимость" через линию задержки 14 подключен к второму входу логической схемы 15 И, первый вход которой соединен с управляющими входами первого преобразователя 12 "напряжение-код", первого регистра 19 активной проводимости и четвертым замыкающим входом коммутатора 6 режима тока, четвертый размыкающий вход которого соедин ен с управляющими входами второго регистра 24 активной проводимости, второго регистра

29 емкости, регистра 30 кода напряжения нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения и управляющим входом второго преобразователя 25 инапряжение-код". Выход логической схемы 15 И подключен к вторым управляющим входам второго коммутатора 21 кодов напряжений, первого коммутатора 18 регистров и первого коммутатора 23 регистров. Вторые выводы обмоток трансформатора 2 напряжения и вторые выходы источников 4, 27 постоянного тока соединены с общей шиной, РАБОТА УСТРОЙСТВА

Описание работы устройства можно разделить на два этапа:

1) определение активной составляющей комплексной проводимости

2) определение реактивной составляющей комплексной проводимости

На первом этапе с целью устранения погрешности измерения, вызванной влиянием реактивной составляющей, уравновешивание осуществляется на постоянном токе. При этом ток, вызванный напряжением обмотки 3 трансформатора 2 напряжения и выпрямленный источником 4 постоянного тока, протекает через первый размыкающий контакт коммутатора б режима тока, измеряемую проводимость, второй и третий размыкающие контакты коммутатора 6 режима тока, индикатор 11 равновесия и его заземленный вывод к заземленному выводу первого источника 4 постоянного тока, Навстречу этому току протекает ток, вызванный напряжением обмотки 26 трансформатора напряжения от заземленного вывода второго источника 27 постоянного тока через индикатор 11 равновесия, третий размыкающий контакт коммутатора 6, образцовую меру 28 активной проводимости, первый вывод 27 постоянного тока. В момент равенства токов

1777100

10 язях = U26go, где Оз — напряжение обмотки 3; Uzq — напряжение обмотки 26; gx — активная составляющая измеряемой комплексной проводимости; gp — образцовая активная проводимость, индикатор 11 равновесия выдает через четвертый размыкающий контакт управляющий сигнал на второй преобразователь 25 "напряжение-код", регистр

30 кода напряжения нерегулируемой вторичной обмотки 3 трансформатора напряжения, на второй регистр 24 кода образцовой активной проводимости и второй регистр 29 образцовой емкости. Этим сигналом регистры 24, 29, 30 переводятся в режим разрешения считывания информации и запускается преобразователь 25. Код напряжения обмотки 2о 6с преобразователя

25 поступает через размыкающие контакты коммутатора 20 и второй размыкающий контакт коммутатора 21 на вход числителя цифрового делителя 16, на вход знаменателя которого поступает через первый размыкающий контакт коммутатора 21 из регистра

30 код напряжения нерегулируемой вторичной обмотки 3 трансформатора напряжения, С выхода цифрового делителя 16 код частного поступает на первый вход цифро вого умножителя 17, на второй вход которого поступает код из регистра 24 образцовой проводимости через размыкающий контакт коммутатора 23. Значение кода активной составляющей измеряемой проводимости через первый размыкающий контакт коммутатора 18 записывается в регистр 19.

По окончании записи с управляющего выхода регистра 19 поступает сигнал управления С на переключение коммутаторов 6, 18, 20, 21, 23. Коммутатор 6 режима тока, переключившись, отключает измеряемую проводимость 7 от первого источника 4 постоянного тока, индикатора 11 равновесия и образцовой активной проводимости и подключает первый .демодулятор 5 через первый замыкающий контакт к первому выводу измеряемой проводимости 7, а второй вывод этой проводимости подключает через, второй замыкающий контакт к входу второго демодулятора 10 и вторым выводам образцовой меры 9 емкости и преобразователя 13 "кодпроводимость". Третий замыкающий контакт коммутатора 6 подключает выход второго демодулятора 10 к входу индикатора 11 равновесия, выход которого подключается через четвертый замыкающий контакт к управляющим входам преобразователя 12, регистра 19, второй вход логической схемы И 15, Коммутатор 20, срабатывая, подключает через свой замыкающий контакт выход преобразователя 12 к

10

20 оФ первому замыкающему и второму размыка:ощему контактам коммутатора 21, Коммутатор 21, переключившись, отключает вход знаменателя цифрового делителя 16 от регистра 30 кода напряжения обмотки 3 и подключает первым замыкающим контактом выход преобразователя 12 к входу знаменателя цифрового ". 6 делителя, а вторым замыкающим контактом — вход числителя к регистру 30 кода напряжения обмотки 3.

Коммутатор 23, срабатывая, переключает второй вход цифрового умножителя 17 с выхода регистра 24 на вход регистра 19.

Таким образом, образуются цепи определенной реактивной емкостной составляющей — второй этап.

Для исключения погрешности и упрощения вычислений необходимо параллельно образцовой мере 9 емкости подключить эквивалентную активную проводимость, значение которой определено из выражения для равенства токов на плечах моста.

При k = 1, имеем

W2 4 2 F2С2 W2 92

=-W284 AC,2 + W2 gñ откуда

U3

Яэ = gx = — - gx пэ " Оцгде 0з, й!з — напряжение и число витков обмотки 3;

0э, WB — напряжение и число витков обмотки 8;

Реализация подключения требуемой эквивалентной проводимости осуществляется преобразователем 13 "код-проводимость".

Код эквивалентной проводимости формируется следующим образом. При отсутствии сигнала равновесия на выходе индикатора

11 равновесия изменяется число витков на

40 обмотке 8 трансформатора напряжения и соответственно напряжение Us. При достижении равновесия токов, протекающих че.рез индикатор 11 равновесия с его выхода снимается сигнал на прекращение измене45 ния числа витков обмотки 8 и снятие отсчета кода с преобразователя 12 "напряжение— код". Код с выхода преобразователя 12 поступает на вход знаменателя цифрового 16 делителя, а на вход числителя — код напряжения обмотки 8 иэ регистра 30. На выходе цифрового 16 делителя формируется

0з код отношения — который поступает на

08

55 первый вход цифрового 17 умножителя, на второй вход которого поступает код активной составляющей измеряемой комплексной проводимости из регистра 19, считываемый по сигналу управления с индикатора 11 равновесия. В результате умножения на выходе умножителя 17 формируется

1777100

12 код эквивалентной активной проводимости, которая поступает на вход преобразователя

13 "код — проводимость". В соответствии с этим кодом параллельно образцовой 9 емкости подключается эквивалентная активная проводимость. В момент подключения эквивалентной проводимости на управляющем выходе преобразователя 13 "код — проводимость" формируется сигнал управления, который поступает на линию "0 . задержки 14. Линия задержки 14 обеспечивает задержку сигнала на время переходного процесса при переходе индикатора 11 равновесия из состояния фиксирования равновесия в состояние фиксирования разбаланса в случае возникновения разбалан. са токов на плечах моста при подключении эквивалентной проводимости, Если указанный разбаланс имеет место, то он устраняется изменением числа витков обмотки 8 и цикл определения и подключения эквивалентной проводимости повторяется,, В процессе уравновешивания моста устройство действует следующим образом.

Синусоидальное напряжение с частотой f1 с первого вь хода генератора 1 через трансформатор напряжения 2 прикладывается ко входу демодулятора 5, к образцовой мере

9 и эквивалентной. проводимости преобразователя 13 "код — проводимость". К управ- 30 ляющему входу демодулятора 5 прикладывается напря>кение со второго выхода генератора 1 с частотой fz = ft - F.

Демодулятор 5 работает в качестве преобразователя частоты, причем он должен иметь высокую точность коэффициента преобразования. Напря>кение с выхода демодулятора 5 с разностной частотой F прикладывается к измеряемой комплексной проводимости 7. На образцовую меру емко- 40 сти 9 и эквивалентную проводимость преобразователя поступает сигнал с частотой f< =

=nF, При этом на выходе мостовой цепи устройства действует сигнал неравновесия 45 равный сумме сигналов двух разных частот.

Для сравнения их амплитуд и сохранения при этом необходимых фазовых соотношений между выходом мостовой цепи и индикатором равновесия 11 включен 50 демодулятор 10, преобразующий сигнал с частотой f< ветвей образцовой емкости 9 и эквивалентной проводимости преобразователя 13 в сигнал с частотой F. Сигнал с частотой F вычитается из сигнала ветви 55 измеряемого объекта 7, который проходит через демодулятор 10.без изменения либо . изменяясь по амплитуде и фазе в той же степени, что и преобразуемый сигнал. От демодулятора 10 не требуется высокая точность. а требуется лишь постоянство коэффициента передачи на частотах ft u F. При этом емкость измеряемой комплексной проводимости определяется по уравнению (4) получаемому из условия равновесия (3). Однако, учитывая значение эквивалентной проводимости, выражение для измеряемой емкости упрощается . Сх

W2 0в

= — nC() = — и С>, W> 0з

B процессе уравновешивания эквивалентная проводимость с каждым циклом уточняется и через несколько циклов подключение эквивалентной проводимости не вызывает перехода индикатора 11 равновесия в состояние разбаланса. Тогда через время, определенное линией задержки 14 на обоих входах логической схемы И 15 будут иметь место сигналы логической единицы, поступающие с индикатора 11 равновесия и с управляющего выхода пре- образователя 13 через линию задержки 14.

Схема И 15 формирует управляющий сигнал

В, который поступает на вторые управляющие входы коммутаторов 18, 21, 23. По этому сигналу коммутаторы 18 и 23 замыкают вторые замыкающие контакты, размыкая предыдущие. Коммутатор 18 подключает выход умножителя 17 к регистру 22 кода емкости.

Второй вход цифрового 17 умножителя коммутатором 23 подключается к регистру 29, содержащего код произведения пСО. Тем же . сигналом коммутатор 21 возвращается в исходное состояние и переключает выход преобразователя 12 "напряжение — код" с входа знаменателя на вход числителя, а выход регистра 30 с входа числителя на вход знаменателя цифрового 16 делителя. После деления с выхода цифрового делителя 16 - 8 код значения — поступает на первый, вход

0э цифрового 17 умножителя и умножается на код значения пСо, поступающий из регистра

29 на второй вход умножителя. В результате получается код значения емкости измеряе08 мой комплексной проводимости Сх = х з хп Со, который записывается в регистр 22.

Повышение эффективности .достигается компенсацией погрешности измерения емкостной составляющей комплексной Rpoводимости, определяемую выражением (5) и применением цифровых схем. Кроме того, за счет получения результатов измерения в двоичном коде обеспечивается сопряжение с вычислительной техникой и . передача на расстояние с помощью средств связи, 14

1777100 нение демодуляторов 5 и 10 позволяет использовать B качестве эталонного конденсатора в и раз меньшей емкости, чем без демодуляторов. При равных габаритах конденсатор с меньшей емкостью может быть изготовлен с большей точностью, чем конденсатор с большей емкостью, Достоинства применения демодуляторов более подробно изложены в материалах заявки АС ¹ 879502.

10

Допускается изменение подключения витков обмоток трансформатора любыми известными техническими средствами. Например:

15 а) перемещением скользящего контакта перпендикулярно виткам обмотки, как в лабораторном автотрансформаторе. Перемещение может осуществляться вручную или реверсивным электроприводом с устройством управления;

20 б) шаговыми искателями; в) различного рода управляемыми коммутаторами.

Сигнал управления на технические средства изменения числа витков поступает

25 с индикатора равновесия.

Варианты подключения указанных технических средств приведены на фиг.2, 3, 4.

Сигнал с регистра 19 формируется пу30 тем изменения состояния одного из триггеров регистра 19, вход которого соединен через линию задержки с входом младшего разряда этого регистра и размыкающимся выходом коммутатора 18. При поступлении

35 первого импульса с цифрового умножителя триггер, формирующий сигнал С, через время, определяемое линией задержки t> (п=1) ст2, где и — число РазРЯдов РегистРа, ta — время срабатывания триггера регистра, 40 переходит в состояние логической единицы, : подавая тем самым сигнал С на связанные с ним устройства, см. фиг.5. Сигнал В вырабатывается схемой 15 И при наличии на ее входах сигнала равновесия с индикатора 11

45 равновесия и сигнала о подключении в цепь и реобраэователя 13 "код-проводимость" через линию задержки, Сигнал об окончании преобразования может быть выдан триггером состояния

ПКП, вход которого соединен с источником управляющего напряжения через ключ, замыкающийся одновременно с ключом, подключающим сформированную проводимость к сети по одному сигналу управления, 55 см, фиг.б.

Диаграммы сигналов на выходе блоков, 13, 14, 15 приведены на фиг.7, Кроме того, результат измерения известным устройством не может быть непосредственно использован для передачи на расстояние или обработки на 3ВМ. ПримеЩ

В известном устройстве значение измеряемой емкости определяется из следующего выражения равновесия моста;

U1 12ЕР Сх =U1 2%f1 Со, (1)

W1 W8

Ч/8 Щe где U1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора;

М/з — число витков нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора;

W8 — число витков первой регулируемой вторичной обмотки трансформатора;

Со — образцовая емкость;

W1 — число витков первичной обмотки трансформатора;

f1 — частота синусоидального напряжения первого выхода генератора;

f2 — частота синусоидального напряжения второго выхода генератора, причем f2 =

= 1 — F; f1 = AF.

Из уравнения (1) с учетом коэффициента передачи первого демодулятора к = 1 искомое значение определяется по выражению:

W8 т1 W8

Сх= Со 1// = Со г// и (2)

При измерении неизвестной проводимости, имеющей комплексный характер согласно (1), уравнение равновесия имеет вид

W1 гг1 W kV4 2F2C 2+ 2

W8 а где 9э — эквивалентнаЯ активнаЯ пРоводимость, подключенная параллельно образцовой емкости, обеспечивающая при имеющемся напряжении и частоте первой регулируемой вторичной обмотки равенство токов в плечах моста.

Из уравнения (3) искомое значение емкости измеряемой комплексной проводимости определяется выражением

Сх1/УВ

2 2

Э

УУ1 2 2 + ЯЭ W1 2 1 и Со gx

47t2 F2 w82 4Х2 F2 (4) т.е. при измерении емкости комплексной проводимости с помощью известного устройства имеет место погрешность

О М/1 И/1 г<,/ z г ггг г

2 С 2 + Яэ 8 Ях

4 г2 F2

Изобретение иллюстрируется следуюими примерами:

„15

1777100

Для индикатора равновесия 11 — двухпороговый компаратор (ГОРОШКОВ Б.И.

Элементы радиоэлектронных устройств, M,:

Радио и связь, 1988 с. 142 или Компаратор на OY там же с, 138). Кроме того, авторы предлагают вариант индикатора равновесия, показанного на фиг,8, Высокоомный резистор R, служащий входом индикатора равновесия, включается в диагональ измерительного моста. К зажимам регистра подключены входы дифференциального усилителя 36; усиливающего как переменный, так и постоянный сигнал. Для избежания срабатывания индикатора равновесия в моменты перехода синусоидального напряженил через ноль введен мостовой выпрямитель на диодах VD1.. VD4 с емкостным фильтром С, который установлен на выходе дифференциального усилителя 36.

Выпрямленное значение напряжения сигнала разбаланса поступает на вход компаратора с которого снимается сигнал равновесия в виде уровня напря>кения логической единицы. Потенциометр Rz служит для ограничения сигнала в случае повышения им допустимого. значения входного напряжения компаратора.

В, качестве дифференциальных усилителей могут быть использованы микросхемы типа К140УД13, К140УД17, К553УД5, KM551YД1 (см. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие, /Под ред. С,В. ЯКУБОВСКОГО, с.

241„,295 и компараторы К554СА1, К554СА2 и др. с. 307...315, Для преобразователя "код-проводимость" 13 — OPHATCi(Nlil П,П, Автоматические измерения и приборы. Высшая школа

1973, с. 331, 332, 338.

Для цифрового делителя 16 — Описания к АС N 1322258; кл. G 06 Г 1/49, 1987; АС

И ГФ 1322264, 13254186, 1325467, кл. 6 06 F

7/52, 1987.

Для цифрового умножитсля 17.

Описание к АС М 1322265, 1322266, 1987, С 06 Е 7/52: М 1325475 С 06 Е 7/72, Для регистра 19.

Микросхемы типа К134ИР2 "Аналоговые и цифровые интегральны= микросхемы". Справочное пособие под ред, С.В, ЯКУБОВСКОГО с. 86, рис. 50.

В качестве управляемых ключей можно использовать сдвоенный коммутатор типа

10 К134КП9, "Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие". Под ред, С.В. ЯКУБОВСКОГО, с. 91, рис, 102.

При логических значениях сигналов В =

=О, С = 0 для блоков 18 и 23 замкнут верхний канал; при значениях С = 1. В = 0 — средний, при значениях С =- 1, В =- 1 — нижний, Для блока 21 при значениях В = О, С = 0 замкнут верхний канал; С = .1, В = 0 — ни>кний, С = 1, В = 1 — верхний.

Преобразователь "напряжение-код".

ГИТИС Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств изд. З-е, M.; Энергия, 1975, с

341Ä,354, рис. 7 — 16, 7 — 17; ГИТИС Э.И., ПИСКУЛОВ Е.А, Аналого-цифровые преобразователи M. Энергия, 1981, с. 266...275.

cDормула изобретения

Устройство для измерения комплексных сопротивлений, содержащее генератор напряжения, индикатор равновесия,.трансформатор напряжения, два демодулятора, один из которых подключен своим входом к первому выводу нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, образцовую меру активной проводимости, образцовую меру емкости, первый вывод которой соединен с первым выводом регу- . лируемой вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с входом второго демодулятора, первый выход генератора напряжения соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора напряжения, второй выход генератора — с управляющими входами демодуляторов, введены первый и второй преобразователи напряжение-код; цифровой делитель; цифровой умножитель, линия задержки, логическая схема И, первый и второй коммутаторы регистров, .первый и второй регистры активной проводимости, первый и второй регистры емкости, регистр кода напряжения нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, первый и второй коммутаторы кодов напря>кения, коммутатор, 1777100 р/

-CA0gg Р

Л- ссох ®сии ю лагл я- р и4рс и3нни „- лгмо <у1жотдль

И - mecca уьайомие дФ- иаиьаоь и сит е ь оо - со и иутп атор

1777100

ZlfrF+/fP

w/Å 1/

U6 Я Р/ .А г. 7 рт, Составитель M. Иванов

Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор

Заказ 4120 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