Патент ссср 186560

 

ОПИСАНИ Е I86560

СОюа Сов8тски1

Социалистические

Респуолин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 14.1.1965 (Pk 938343/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано ОЗ.Х.1966. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 22.Х.1966

Кл. 21е, 36/01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК G 01г

УД К 621.317.714.024. .085,4 (088.8) Авторы изобретения

1 .. r »

Л. К. Рукина и В. Г. Кнорринг

Заявитель

ЦИФРОВОЙ МИЛЛИАМПЕРМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА

Известны цифровые приборы, использующие принцип следящего уравновешивания.

В предложенном цифровом миллиамперметре для повышения быстродействия, уменьшения влияния дрейфа нуля, снижения зоны нечувствительности и получения дискретного отсчета измеряемой величины с аналоговой интерполяцией в пределах единицы дискретности, в качестве преобразователя перемещения в последовательность импульсов использован 10 дифференциальный частотный датчик, а устройство регистрации содержит аналоговый фазометр, регистрирующий доли периода, и реверсивный счетчик импульсов, регистрирующий целые периоды накопленной разности фаз между сигналами двух половин датчика.

На чертеже дана схема описываемого прибора.

Измеряемая величина — ток I — подается в рамку 1 гальванометрического преобразовате- 20 ля, которая конструктивно выполнена как единое целое с осью 2 и подвижной пластиной емкостного дифференциального преобразователя 3 (вместо емкостного преобразователя может быть использован индуктивный, струн- 25 ный или другой частотный преобразователь).

Две половины емкостного преобразователя включены в частотно-зависимые L генераторов 4 и 5. Выходные частоты генераторов через соответствующую цепь антисов- 30 падений 6 поступают на входы «сложить» и

«вычесть»реверсивного счетчика импульсов 7, показания которого можно прочесть на отсчетном устройстве 8, Код N на выходе счетчика преобразуется с помощью преобразователя код-аналог 9 в ток Iр, который сравнивается с измеряемым током I в рамке гальванометрического преобразователя.

Принцип действия прибора следующий.

В исходном состоянии (при отсутствии измеряемой величины) генераторы настроены так, что разность частот на входах счетчика равна нулю. При воздействии измеряемой величины I на оси гальванометрического преобразователя появится момент М вЂ” BWSI (где

 — индукция в зазоре постоянного магнита, W — число витков рамки, S — ее площадь), который вызовет перемещение средней подвижной пластины дифференциального емкостного преобразователя. Это, в свою очередь, вызовет изменение емкости частотно-зависимых контуров генераторов, что приведет к изменению их частот. При этом частота генератора 4 увеличится, а частота генератора 5 уменьшится. Показания реверсивного счетчика будут нарастать до тех пор, пока ток 1;;, получаемый на выходе преобразователя коданалог, не уравновесит измеряемого тока 1.

В установившемся режиме выполняется условие 1=-1;, а это "í.à÷èò,,что по рамке галь186560

65 ванометрического преобразователя ток не течет, момент на выходе преобразователя равен нулю, и пластина дифференциального преобразователя занимает среднее положение (такое же, как и при отсутствии измеряемой величины); емкости обеих половин дифференциального преобразователя равны между собой, а следовательно равны и частоты генераторов. В этом установившемся режиме отсчет по устройству 8 пропорционален измеряемой величине. Наличие сколь угодно малого перемещения рамки под действием недокомпенсации Л1 измеряемой величины, вызывает появление разности частот f — j2 на входе счетчика, в результате чего счетчик изменяет свое состояние, и в цепи обратной связи появляется дополнительный ток, который стремится свести Л1 к нулю, то есть в установившемся режиме недокомпенсация измеряемой величины равна нулю.

Следовательно статическая ошибка недокомпенсации в приборе полностью отсутствует, и прибор является системой астатической по току, моменту и перемещению. Последнее утверждение справедливо при условии устранения захватывания между генераторами, которое может возникнуть при равенстве частот

f> — — f2 и вызвать появление зоны нечувствительности прибора, подобной порогу трогания двигателей в астатических системах регулирования. Однако захватывание генераторов может быть легко устранено, например, способом, изложенным в авт. свид. Ко 148736.

Благодаря тому, что рассматриваемый прибор является системой астатической, в нем полностью отсутствует статическая ошибка недокомпенсации и статическая погрешность чувствительности не зависит от нелинейности и нестабильности звеньев прямой цепи (гальванометрического преобразователя, емкостного преобразователя, генераторов), а полностью определяется только цепь обратной связи. Статическая погрешность нуля предлагаемого прибора определяется нестабильностью преобразователя код-аналог, которая целиком входит в результат измерения, и погрешностью от дрейфа нуля емкостного преобразователя и генераторов. Использование дифференциальной схемы включения емкостного преобразователя и идентично выполненных генераторов теоретически должно свести к нулю (или по крайней мере значительно уменьшить) погрешность от влияния внешних факторов.

Анализ системы показывает, что погрешность нуля звеньев прямой цепи прибора, равная относительной величине дрейфа разности начальных частот (по отношению к самой начальной частоте), входит в результат измерения с коэффициентом

fp, Где f — произfe ч л акс ведение всех передаточных коэффициентов системы в статике, f =fg=fp частоты на входе цепи антисовпадений в установившемся режиме, а N „,„, — емкость счетчика. При соответствующем выборе элементов прибора этот ко5

1о

15 го

25 зо

З5

45 эффициент может быть меньше единицы, й, следовательно, погрешность от дрейфа уменьшена до пренебрежимо малой величины.

Таким образом, полная статическая погрешность прибора будет равна сумме погрешностей преобразователя код-аналог и погрешности отсчета. В данном случае погрешность отсчета равна погрешности квантования и определяется числом декад счетчика, однако в предлагаемом приборе имеется возможность практически исключить погрешность квантования. В установившемся положении в системе возникают автоколебания с размахом в один квант, свойственные замкнутым системам с нелинейным звеном, имеющим ступенчатую характеристику. В предлагаемом приборе причиной этих автоколебаний является скачкообразное изменение показаний счетчика при плавном изменении сдвига фаз между напряжениями генераторов: показания меняются на один квант при изменении сдвига фаз на один период. В этом случае счетчик можно рассматривать как накопитель целых периодов фазового сдвига между напряжениями генераторов.

Информацию же о изменении фазы внутри одного периода показания счетчика не несет.

Однако если дополнить цепь счетчика фазометром (в схеме не показан) с пределом измерения 0 — 360, преобразующим фазовый сдвиг в постоянный ток, и этот ток, в сумме с током от преобразователя код-аналог, подать в рамку гальванометрического преобразователя, то ступенчатая характеристика на выходе счетчика превратится в линейную, а, следовательно, будут устранены автоколебания и погрешность комбинированного отсчета (по счетчику и фазометру) будет составлять

"1отсч.: 1 Где y> — собственнаЯ погРештф макс ность фазометра. При использовании даже довольно грубого фазометра с погрешностью

3 — 4 погрешность отсчета будет в 100 раз меньше погрешности квантования.

Предмет изобретения

Цифровой миллиамперметр постоянного то-. ка, основанный на принципе следящего уравновешивания и содержащий гальванометрический преобразователь тока в перемещение, преобразователь перемещения в последовательность импульсов, схему антисовпадений, устройство регистрации и преобразователь код-ток, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, уменьшения влияния дрейфа нуля, снижения зоны нечувствительности и получения дискретного отсчета измеряемой величины с аналоговой интерполяцией в пределах единицы дискретности, в качестве преобразователя перемещения в последовательность импульсов использован дифференциальный частотный датчик, а устройство регистрации содержит аналоговый 4азо186560

Составитель Н. Н. Чижевская

Редактор Н. С. Коган Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: М. П. Ромашова и T. В. Полякова

Заказ 3274/17 Тираж 1525 Формат бум. 60X90 /8 Объем 0,13 изд. л. Подписное

Ц1-1ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д, 4

Типография, пр. Сапунова, 2 метр, регистрирующий доли периода, и реверсивный счетчик импульсов, регистрирующий целые периоды накопленной разности фаз мехкду сигналами двух половин датчика.