Имитатор выходных сигналов тензорезисторов

Авторы патента:

Мухатаев Николай Афанасьевич (RU)

Мухатаева Марина Николаевна (RU)

Тюрин Михаил Владимирович (RU)

Елизарова Людмила Михайловна (RU)

G06G7/62 - электрических систем или устройств

Владельцы патента RU 2490707:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" (RU)

Изобретение относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов. Техническим результатом является расширение диапазона задания напряжения разбаланса измерительных тензомостов за счет автоматического поддержания напряжения разбаланса, зависящего только от коэффициента усиления К дифференциального усилителя и напряжения Uоб источника образцового напряжения. Устройство содержит измерительный мост 1, образованный прецизионными резисторами 2, 3, 4, 5, линеаризующий резистор 6, источник образцового напряжения 8, дифференциальный усилитель 7, разностную схему 9, интегратор 10, при этом выходы измерительного моста 1 соединены с входами дифференциального усилителя 7, выходы источника опорного напряжения 8 и дифференциального усилителя 7 соединены с входами разностной схемы 9, выход разностной схемы 8 соединен с входом интегратора 10, выход интегратора 10 соединен с одним выводом резистора задания разбаланса 6, а другой вывод резистора задания разбаланса 6 соединен с одним выходом измерительного моста. 2 ил.

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов.

Известен имитатор выходных сигналов тензорезисторов, предназначенный для метрологической поверки, аттестации и наладки вторичных тензометрических приборов, содержащий мостовую или полумостовую схему, набор электромагнитных реле, контактные пары которых коммутируют в плечи измерительной схемы ту или иную комбинацию из набора постоянных резисторов [1]. Такой имитатор имеет ограниченный набор уровней разбаланса выходного сигнала, способен имитировать сигналы только статического характера, имеет небольшой ресурс из-за наличия механических контактов, не позволяет автоматизировать процесс проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных преобразователей.

Из известных наиболее близким по технической сущности является имитатор выходных сигналов тензорезисторов [2], структурная схема которого приведена на фиг.1. Имитатор содержит имитирующую схему - измерительный мост 1, плечи которого образованы резисторами 2, 3, 4, 5, первый диод 6, два линеаризирующих резистора 7, 8, а также источник 9 образцового напряжения с выводами 10, 11. Выводы 12, 13 одной диагонали моста служат для подключения его к источнику 14 питания, выводы 15, 16 другой его диагонали являются информационными для вторичного прибора. Точка соединения первых выводов резисторов 7, 8 подключена к катоду диода 6, анод которого соединен с первым выводом диагонали питания. Второй вывод одного из этих резисторов соединен с одним из информационных выводов моста и одним из выводов 10 источника образцового напряжения, другой вывод которого соединен с вторым выводом другого из этих резисторов.

Работает устройство следующим образом. В зависимости от величины образцового напряжения Uоб изменяется сопротивление резисторов R2 или R4 измерительного моста, вследствие чего появляется приращение выходного напряжения имитатора выходных сигналов тензорезисторов.

Показанная на фиг.1 цепь из диода 17 и резисторов 18 и 19 обеспечивает, с одной стороны, компенсацию температурного влияния диодов и тем самым уменьшение температурной погрешности имитатора, с другой, взаимообратное изменение сопротивлений смежных плеч мостовой схемы от действия образцового напряжения, что приводит к удвоению выходного сигнала.

Недостатками этого имитатора выходных сигналов тензорезисторов являются нелинейность зависимости выходного сигнала (напряжения разбаланса моста) от величины образцового напряжения, температурная нестабильность выходного сигнала, обусловленные наличием в цепи задания разбаланса нелинейных элементов с высокой температурной чувствительностью (диодов), малый диапазон изменения напряжения разбаланса моста при приемлемой точности.

Цель изобретения - повышение точности и температурной стабильности задания напряжения разбаланса имитатора выходных сигналов тензорезисторов.

Поставленная цель достигается тем, что в имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, источник образцового напряжения, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационным выводов моста, согласно предлагаемому изобретению введены дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, разностная схема, первый вход которой соединен с выходом источника образцового напряжения, а второй - с выходом дифференциального усилителя, и интегратор, вход которого соединен с выходом разностной схемы, а выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора.

На фиг.2 приведена структурная схема предлагаемого имитатора выходных сигналов тензорезисторов. Имитатор состоит из измерительного моста 1, образованного прецизионными резисторами 2, 3, 4, 5, линеаризующего резистора 6, источника образцового напряжения (ИОН) 8, дифференциального усилителя (ДУ) 7, разностной схемы 9, интегратора 10.

Работает устройство следующим образом. При подаче на измерительный мост 1 напряжения питания Uп формируется выходной сигнал моста 1 - напряжение разбаланса Uвых, которое усиливается ДУ 7 в K раз (Uду=K·Uвых). Разностная схема 9 вычитает из напряжения Uоб, задаваемого ИОН 8, выходное напряжение Uду дифференциального усилителя 7. Полученная разность ΔU=Uоб-Uду поступает на интегратор 10. Выходное напряжение Uи интегратора изменяется при наличии разности ΔU, обеспечивая тем самым через линеаризующий резистор 6 изменение выходного напряжения Uвых измерительного моста 1 до тех пор, пока выходное напряжение Uду дифференциального усилителя 7 не станет равным напряжению Uоб, задаваемому ИОН 8. При этом Uду=K·Uвых=Uоб, откуда Uвых=Uоб/K.

Таким образом, имитатор обеспечивает высокую точность, температурную стабильность и широкий диапазон задания напряжения разбаланса измерительных тензомостов за счет изменения структуры имитатора и исключения из схемы нелинейных элементов, чувствительных к изменению температуры, автоматически поддерживает напряжение разбаланса Uвых, зависящее только от коэффициента усиления К дифференциального усилителя и напряжения Uоб источника образцового напряжения.

Источники информации

1. Руководство по эксплуатации 4Т2. 702.002РЭ. Имитатор выходных сигналов тензорезисторов образцовой ИСТ-1. Краснодарский завод "Тензоприбор", 1988, с.10-12.

2. Патент RU 2022363, C2, МПК 5 G05G 7/62, опубл. 30.10.1994 г.

3. Патент RU 2391692, C2, МПК 5 G05B 17/00, опубл. 10.06.2010 г.

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, источник образцового напряжения, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационных выводов моста, отличающийся тем, что в него введены дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, разностная схема, первый вход которой соединен с выходом источника образцового напряжения, а второй - с выходом дифференциального усилителя, и интегратор, вход которого соединен с выходом разностной схемы, а выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора.

Изобретение относится к моделированию трансформатора. .

Устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами // 2469394

Устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с сосредоточенными параметрами // 2469393

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем и может быть использовано для воспроизведения реального непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов в трехфазной линии электропередачи с сосредоточенными параметрами в специализированных многопроцессорных программно-технических системах гибридного типа, предназначенных для всережимного моделирования в реальном времени электроэнергетических систем.

Устройство для моделирования широкополосной системы радиосвязи // 2368949

Изобретение относится к технике моделирования систем передачи дискретной информации. .

Способ моделирования процессов управления техническими средствами и система для его осуществления // 2331096

Устройство для моделирования системы связи // 2286597

Изобретение относится к области моделирования работы систем связи и может быть использовано для моделирования процессов эксплуатации сетей связи. .

Устройство для моделирования электромеханического привода // 2276405

Изобретение относится к системам управления, в частности к моделированию электромеханических приводов, и предназначено для полунатурного моделирования электромеханического привода при проведении отработок и сдаче штатных аппаратно-программных средств системы управления.

Пазонный способ моделирования первичных источников энергосистемы с энергоносителями различной природы // 2224286

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для моделирования электрических устройств. .

Устройство для моделирования сигналов произвольной формы // 2186456

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в средствах связи, аудио-, видео- и информационно-измерительной техники для моделирования периодических изменений напряжения произвольной формы.

Имитатор нагрузки для испытаний управляемого ключа // 2138850

Устройство для моделирования статического синхронного компенсатора // 2494457

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем. Техническим результатом является обеспечение всережимного моделирования в реальном времени и на неограниченном интервале процессов, протекающих в статическом синхронном компенсаторе. Устройство для моделирования статического синхронного компенсатора содержит блок микропроцессоров, подключенный к блоку моделирования реакторов, блоку цифроуправляемой продольной коммутации, блокам цифроуправляемой поперечной коммутации, блоку моделирования статического преобразователя напряжения, блоку моделирования цепи постоянного тока, блоку моделирования фильтра, к блоку многоканального аналого-цифрового преобразования. Блок моделирования реакторов соединен с преобразователями напряжение-ток, с блоком моделирования фильтра. Первый, второй и третий преобразователи напряжение-ток соединены с первым блоком цифроуправляемой поперечной коммутации и с блоком цифроуправляемой продольной коммутации. Четвертый, пятый и шестой преобразователи напряжение-ток соединены со вторым блоком цифроуправляемой поперечной коммутации и с блоком моделирования статического преобразователя напряжения, который соединен с блоком моделирования цепи постоянного тока и с седьмым, восьмым и девятым преобразователями напряжение-ток. 5 ил.

Устройство для моделирования объединенного регулятора потока мощности // 2500028

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем и может быть использовано для воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов в объединенном регуляторе потока мощности в специализированных многопроцессорных программно-технических системах гибридного типа, предназначенных для всережимного моделирования в реальном времени электроэнергетических систем. Техническим результатом является обеспечение моделирования регулятора с изменяемыми параметрами. Устройство содержит вычислительный блок конденсаторных батарей, блок многоканального аналого-цифрового преобразования, блок микропроцессоров, преобразователь напряжение-ток, два идентичных блока трансформации и преобразования напряжения, каждый из которых содержит вычислительный блок трансформатора, три блока преобразователей напряжение-ток, два блока цифроуправляемой поперечной коммутации, два блока цифроуправляемой продольной коммутации, блок статического преобразователя напряжения. 4 ил.

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов // 2536676

Изобретение относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов. Технический результат заключается в повышении точности имитации разбаланса измерительного моста за счет использования в качестве источника образцового напряжения умножающего цифроаналогового преобразователя с подключением источника питания измерительного моста к его входу опорного напряжения и обеспечении имитации частотных сигналов за счет введения в схему имитатора усилителя и сумматора, которые образуют дополнительный безынерционный канал изменения выходного сигнала измерительного моста. Устройство содержит измерительный мост 1, линеаризующий резистор 6, дифференциальный усилитель 7, источник образцового напряжения 8, разностную схему 9, интегратор 10, усилитель 11 и сумматор 12. Выводы одной диагонали измерительного моста 1 подключены к источнику питания UП, а другой диагонали являются информационными выводами имитатора и соединены с входами дифференциального усилителя 7. Вход источника образцового напряжения 8 подключен к источнику питания UП измерительного моста 1, а выход источника образцового напряжения 8 соединен со вторым входом разностной схемы 9. Выход сумматора 12 соединен с первым выводом линеаризующего резистора 6, второй вывод которого подключен к одному из информационных выводов имитатора. 1 ил.

Микроэлектронная интеллектуальная система автоматического выбора токоведущих элементов электрооборудования систем электроснабжения // 2587431

Изобретение относится к вычислительной технике. Техническим результатом является повышение точности выбора системой токоведущих элементов электрооборудования за счет учета зависимости сопротивления токоведущих элементов от температуры и, следовательно, за счет более точного моделирования процесса изменения температуры. Он достигается тем, что система содержит входной зажим и выходной зажим системы, блок моделирования тока нагрузки, квадратор, первый и второй блоки умножения, элемент ИЛИ, первый, второй, третий и четвертый операционные усилители, дифференцирующие цепочки, первую и вторую группы коммутаторов, первую, вторую и третью группы масштабирующих резисторов, первый, второй и третий резисторы обратной связи, сигнальную лампу, компаратор, первый, второй и третий многопозиционные переключатели, первый и второй входные резисторы, счетчик, индикатор, дешифратор, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, блок деления, таймер, задатчики среднего значения тока нагрузки, температуры окружающей среды, номинальной длительно допустимой температуры токоведущих элементов, температуры окружающей среды равной 20°С, константы «1». 5 ил.

Устройство для моделирования вставки постоянного тока в энергетических системах // 2606308

Изобретение относится к области моделирования объектов энергетических систем. Технический результат заключается в обеспечении воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов функционирования вставки постоянного тока и ее конструктивных элементов, а также управление, в том числе функциональное, их параметрами. Устройство состоит из центрального процессора, процессора коммутации, процессора аналого-цифрового преобразования, блока многоканального аналого-цифрового преобразования, блока моделирования первой стороны переменного тока вставки постоянного тока, блока моделирования второй стороны переменного тока вставки постоянного тока, блока моделирования цепи постоянного тока. Блоки моделирования первой и второй сторон переменного тока вставки постоянного тока выполнены одинаково, и каждый содержит блок моделирования трансформатора, блок моделирования реакторов, блок моделирования фильтра, блок моделирования статического преобразователя напряжения, блок цифроуправляемой продольной коммутации. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Комплекс поддержки принятия решений диспетчерским персоналом электроэнергетических систем // 2638632

Изобретение относится к области моделирования электроэнергетических систем. Технический результат - воспроизведение единого непрерывного спектра квазиустановившихся и переходных процессов в оборудовании и электроэнергетической системе и формирование решений-рекомендаций для диспетчера по эффективному и оптимальному управлению их состоянием при разных режимах работы. Для этого предложен комплекс поддержки принятия решений диспетчерским персоналом электроэнергетических систем, который содержит модуль сервера, который соединен с модулем принятия решений, автоматизированным рабочим местом диспетчера, оперативно-информационным комплексом и модулем линейной связи, который соединен с модулями электрической машины, количество которых соответствует количеству электрических машин, с модулями линии электропередач, количество которых соответствует количеству линий электропередач, с модулями трансформатора, количество которых соответствует количеству трансформаторов, с модулями нагрузки, количество которых соответствует количеству нагрузок, и с модулем коммутатора. Все модули электрической машины, модули линии электропередач, модули трансформатора и модули нагрузки соединены с модулем коммутатора. 7 ил.

Устройство для моделирования электровоза переменного тока // 2645852

Устройство относится к моделированию системы электроснабжения переменного тока электрических железных дорог, а именно к модели электровоза переменного тока. Технический результат - повышение точности воспроизведения кривой тока электровоза в модели системы тягового электроснабжения. Устройство для моделирования электровоза переменного тока содержит источник питания и последовательно соединенные модели линии электропередачи, трансформатора тяговой подстанции и контактной сети с первой индуктивной катушкой и первым резистором, а также модель электровоза, содержащую второй линейный резистор и включенную параллельно ему электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных второй индуктивной катушки и третьего нелинейного резистора. Для достижения технического результата параллельно электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных индуктивной катушки и нелинейного резистора введена электрическая цепь с последовательным соединением индуктивной катушки и линейного резистора. 1 ил.

Способ имитационного моделирования в реальном времени совместной работы электроэнергетических систем, систем тягового электроснабжения и электровозов // 2647352

Изобретение относится к моделированию процессов в системе тягового электроснабжения. Способ имитационного моделирования в реальном времени совместной работы электроэнергетических систем, систем тягового электроснабжения и электровозов заключается в следующем. Совместно используют четыре взаимодействующие подсистемы в виде персонального компьютера, вычислительной платформы реального времени, микроконтроллера управления объектом, системы отображения и модульно-измерительной системы обработки сигналов. Используют группы единиц электрического транспорта в количестве более двух, при этом каждая единица электрического транспорта представлена отдельным программно-аппаратным блоком. Технический результат изобретения заключается в повышении точности представления единицы электрического транспорта, перемещающейся по реальному профилю и обрабатывания всех алгоритмов управления процессами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.