Способ измерения постоянного тока

 

Сущность изобретенияво время переходного процесса в гальванометре задают три значения угла поворота подвижной рамки и измеряют три временных интервала, соответствующих моментам достижения подвижной рамкой заданных углов поворота, так что конец предыдущего временного интервала является началом последующего, причем началом первого временного интервала является начало измерения. Значение измеряемого тока рассчитывают по зависимостям , вид которых зависит от степени успокоения гальванометра. 2 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 R 5/00

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) /

ОПИСАНИЕ l43O6PETEHI44=.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:г

1) при р =1

W e У(2+ 3) кз а1 — e Уз- а+Э ° а+а Ф

I— (е У г г гг — a Ós (r2+ta)+гг) 2) при/3<1 ггг е-) (2гг +г гг > гг) . at at -s г(2гг +гф+ф) . std t ss +ss . г ». ° -Y(2ss+sss) . stn ass . (2) г m,)г(— у гг ггг гг . sle(Ess) -) i *ss гъ . sss(c(ss+ss)) +e Y i гг . ггг(г гг))

-4 —— — тг (21) 4924665/21 (22) 21.01.91 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (72) И.А. Бугаков и Д,А.Свечников (56) Евтихеев Н.Н. и др. Измерение электрических и неэлектрических величин. —,М. Эн, 1990, С. 64-66, 40-44. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА (57) Сущность изобретеНия: во время пере-. ходного процесса в гальванометре задают

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для проведения оперативных измерений малых токов.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерений.

Укаэанная цель достигается тем, что во время переходного процесса в гальванометре задают три значения угла поворота подвижной рамки и измеряют три временных

„,!Ж„„1835517 А1 три значения угла поворота подвижной рамки и измеряют три временных интервала, соответствующих моментам достижения подвижной рамкой заданных углов поворота, так что конец предыдущего временного интервала является началом последующего, причем началом первого временного интервала является начало измерения. Значение измеряемого тока рассчитывают по зависи. мостям, вид которых зависит от степени успокоения гальванометрэ. 2 ил. ((гнтервала, соответствующих моментам достижения подвижной рамкой заданных углов поворота, так "что конец предыдущего временного интервала являешься началом последующего, Ъричем началом первого временного интервала является момент подачи измеряемого тока на рамку гальванометрэ, 2 то есть начало измерения, а значение измеряемого токе в зависимости от степени ус йокоения гзльвэнометрэ ф рассчитывают по зависимостям:

1835517

3) при Р> 1 (3) где 1 — момент инерции рамки;

P — коэффициент успокоения;

W — удельный противодействующий момент;

1P — удельный вращающий момент; 5 а1, а2, W — задаваемые углы поворота подвижной рамки; т1, tz хз — измеряемые временные интервалы;

P 10

P = — степень успокоения;

241 W

21 р Р— 41W

21

1 — коэф. фициент. 15

Реализовать предлагаемый способ можно с помощью устройства, изображенного на фиг.1.

Устройство состоит из ключа 1, подвижной рамки 2, зеркальца, шкалы 4 с тремя за- 20 крепленными на ней фотодиодами, трех усилителей-формирователей одиночных импульсов 5, 6 и 7, формирователя одиночного импульса 8, генератора 9, спецвычислителя

10, трех RS-триггеров Т1-ТЗ, трех логиче- 25 ских схем И1-ИЗ и трех счетчйков СТ1-СТЗ.

При этом, на вход ключа 1 подается измеряемый ток, выход ключа соединен с токоп1 о-. водящим подвесом подвижной рамки 2, каждый из трех фотодиодов шкалы 4 связан 30 со входом соответствующего усилителяформирователя 5, 6 и 7, выходы которых связаны c R-входами триггеров Т1-Т3 соответственно, а выход усилителя-формирователя 7 связан кроме того и с первым входом 35 спецвычислителя 10, прямые выходы триггеров Т1 ТЗ соединены с первыми входами логических схем И1-ИЗ соответственно, инверсный выход триггера Т1 соединен с Sвходом триггера Т2, инверсный выход 40 которого соединен с S-входом триггера ТЗ, вторые входы логических схем И1-ИЗ связаны с выходом генератора 9. а выходы соединены со счетными входами счетчиков

СТ1-СТ3 соответственно, R-входы сброса 45 которых связаны с третьим выходом спецвычислителя 10 а выходы счетчиков СТ1СТ3 соединены со вторым, третьим и четвертым входами спецвычислителя 10 соответственно, второй выход которого является выходом устройства в целом, а первый выход соединен со входом управления ключа 1 и входом формирователя одиночного импульса 8, выход которого связан с Sвходом триггера Т1 . Устройство работает следующим образом. Перед началом измерения триггеры Т1-Т3 находятся в нулевом состоянии, ключ 1 закрыт, счеТчики обнулены, В момент начала измерений разрешающий потенциал с первого выхода спецвычислителя 10 поступает на вход уп- равления ключа 1 и. вход формирователя 8.

Ключ 1 открывается и измеряемый ток поступает на подвижную рамку, которая начинает поворачиваться. Одновременно с этим одиночный импульс, вырабатываемый формирователем 8 перебрасывает триггер Т1 в единичное состояние единичным потенциалом с прямого выхода Т1 открывается логическая схема И1, через которую импульсы от генератора 9 начинают заполнение счетчика СТ1, Начинается измерение временного интервала т . При повороте рамки световой луч ртраженный от зеркальца 3, перемещается вдоль шкалы 4. При достижении рамкой первого заданного угла поворота а>, луч света попадает на первый фотодиод шкалы 4, На выходе усилителя-формирователя 5 появляется импульс. который перебрасывает триггер Т1 s нулевое состояние.

Логическая единица, появляющаяся на инверсном выходе триггера Т1. перебрасывает триггер Т2 в единичное состояние.

Логическая схема И1 закрывается, тем самым прекращая измерение временного интервала г, а схема И2 открывается и начинается измерение временного интервала т2. При достижении рамкой второго заданного угла поворота az, световой луч попадает на второй фотодиод шкалы 4, Импульс с выхода усилителя-формирователя 6 перебрасывает триггер Т2 в нулевое состо1835517 (6) 10

+e — ь()(сt) ао+ (1 —,ег!, ch (еt)+

+)-eh(er))) ) 1 m е где ао, ао — начальные условия, 6 прототипе о значении измеряемого тока судят по углу отклонения подвижной

) рамки после окончания переходного процесса, то есть работают с установившимся значением угла отклонения /а= !l. В

W предлагаемом же способе оценку измеряемого тока получают используя информацию о некоторой части переходного процесса в гальванометре. Во время переходного про25 цесса задают три значения угла поворота

a! (! - 1,2,3) и измеряют три временных интервала х! (! - 1,2,3), соответствующих моментам достижения подвижной рамкой заданных углов поворота (см. фиг.2), то есть в

30 мости (1), (2), (3)).

Положительный эффект доказывается с помощью следующих рассуждений. При пропуска нии через рамку гальванометра измеряемого тока возникает переходный про- 35 цесс, описываемый дифференциальным уравнением вида: а1 =а(х1) аг =а(х! +хг) аз =а(х +хг +хз) „ (8) 40

Так, при Р< 1

+ e — sin (e t ) . а, + (1 — е (cos (e t ) +

-у 1 ° -ь

+)-ein(Et))) ф!

При Jg= 1

55 яние. Логическая единица появляющаяся на инверсном выходе триггера Т2, перебрасывает.триггер Т3 в единичное состояние.

Прекращается измерение временного интервала хг и начинается измерение временного интервала хз . При достижении рамкой третьего заданного угла поворота и попадании светового луча на третий фотодиод, импульс с выхода усилителя-формирователя 7 перебрасывает триггер ТЗ в нулевое состояние, прекращая тем самым измерение третьего временного интервала хз, и поступит так же на первый вход спецвычислителя

10, сигнализируя об окончании измерений.

Спецвычислитель 10 снимает разрешающий потенциал со своего первого выхода, закрывая тем самым ключ 1, а также разрешает прохождение информации о величинах измеренных временных интервалов с выходов счетчиков СТ1-СТ3 на второй, третий и четвертый входы спецвычислителя 10 соответственно. Подвижная рамка обесточивается и возвращается в исходное положение. Спецвычислитель 10, приняв информацию об измеренных временных интервалах, подает на R-входы счетчиков СТ1СТЗ импульс, обнуляя последний, а также реализует алгоритм вычисления значения измеряемого тока в зависимости от характера движенйя подвижной рамки (см. зависи! + P — + Wa =.ф! (4)

d2

Решение уравнения (4) зависит от степени успокоения Р. а(r ) =е" (слв (er }+ >в1л (er ) . ае + а(1) =eг (1 +ут) c +t е " a(, +

+ (1 — (1+у!)e j + I

При Р> 1

a(r)=е (ch(er)+).eh(er) ав+ в

Решая систему уравнений (8), предварительно подставив в нее зависимость угла поворота подвижной рамки гальванометра от времени (5), (6) или (7), можно, при известных коэффициентах дифференциального уравнения (1), получить алгоритмы нахождения оценки измеряемого тока для колебательного, критического и апериодического движения подвижной рамки гальванометра соответственно. Это выражения (2), (1) и (3) соответственно. Таким образом, для получения оценки измеряемого тока используется информация, получаемая на некоторой (незначительной) части переходного процесса в гальванометре и не требуется окончание переходного процесса для регистрации установившегося значения угла отклонения подвижной рамки гальванометра, вследствие veto повышается быстродействие измерений..

Формула изобретения

Способ измерения постоянного тока, включающий регистрацию отклонения рамки с током в магнитном поле, о т л и ч а ю щ и1835517

t2 + тэ Q? + Q иэ (<> + гз ) + n) мФ(е "("+ + ),><> „., > — e-y(2r>+2++<) „(,, ) Т « "" ">- " " " и.« „+„>),-v в в . <

3) при Р >1 з» кгз} а> — в y(+ + ) h q . — у(2т<+г ), I

Ф(° -"Ã< 4-..<<,ъ> .-У „,в п .,„«,„,„>,. р! — коэ4 и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, задают три значения угла поворота подвижной рамки и измеряют временные интервалы движения рамки до первого, 1) при P -1 .4

W е (т +т ) тз a(— е

I—<р(У ta ta . У з

2) приР< 1 где P — коэффициент успокоения;

W — удельный противодействующий момент; ф- удельный вращающий момент; а(,а, аз — заданные углы поворота подвижной рамки;

4 х(, и, тз — измеренные временные интервалы, между первым и вторым и между вторым и третьим заданными углами поворота, а значение измеряемого тока I определяют из соотношений

P = --г- — степень успокоения;

Р

H7w

Р, Р— 4I W

21 2I

10 фициенты;

I — момент инерции рамки.

1835517

4иг.1

Составитель И.Бугаков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Q.Êðàâöîâà

Редактор

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

Заказ 2981 Тираж . Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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