Способ измерения установившегося после включения питания значения постоянного электрического сигнала на выходе измерительного преобразователя

Авторы патента:

G01R19/00 - Приборы для измерения токов или напряжений или индикации их наличия или направления (G01R 5/00 имеет преимущество; для измерения биоэлектрических токов или напряжений A61B 5/04)

Владельцы патента RU 2518631:

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям физических параметров, преобразуемых в электрическую форму, и может быть использовано в системах телеметрии. Способ заключается в том, что измерение сигнала на выходе измерительного преобразователя производят в произвольно задаваемый момент времени после включения питания. При этом производят дополнительное измерение в момент времени, равный удвоенному значению первого момента времени, а установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя определяют по формуле: $Y в ы х = \frac{y^{2}_{в ы х 1}}{2 у_{в ы х 1} - у_{в ы х 2}}$ , где Yвых - установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя, у_вых1 и у_вых2 - соответственно значения выходного сигнала в первый и второй моменты времени. Технический результат заключается в уменьшении времени измерения. 2 ил.

Общеизвестны способы измерения установившегося значения сигнала на выходе измерительного преобразователя, заключающиеся в том, что измерение производят в определенный момент времени после включения электропитания; так, например, в описании измерительного преобразователя давления JUMOdTRANS р30 (www.jumo.ru) указаны соответствующие времена задержки для различных модификаций этого преобразователя.

Однако наличие в этих способах переходных процессов, имеющих, как правило, экспоненциальный характер, приводит к тому, что измеренное значение выходного сигнала отличается от установившегося, причем эта разница (погрешность) становится малой только через продолжительный момент времени. Например, погрешность порядка 0,1% требует, чтобы момент измерения превосходил постоянную времени экспоненты не менее чем в 7 раз.

Это приводит к замедлению процесса измерения и повышению расхода энергии от источника питания, что особенно сказывается при питании от химических источников тока.

Известен способ определения параметров многоэлементного RLC- двухполюсника заключающийся в том, что на исследуемый двухполюсник подают постоянное напряжение U₀, далее осуществляют, по меньшей мере, четыре измерения мгновенного значения тока, протекающего в измерительной цепи, причем первое измерение тока I₁ производят в произвольный момент времени t₀ после начала подачи напряжения, второе I₂, третье I₃, четвертое I₄ и последующие измерения тока производят через равные между собой образцовые промежутки времени Δ, равные промежутку времени между первым и вторым измерениями, а параметры двухполюсника определяют по соответствующим формулам (патент на изобретение РФ №2411525, М.кл. G01R 27/02, опубл. 10.02.2011 г.).

Указанный способ предназначен только для определения параметров двухполюсника и не позволяет измерять установившееся значение выходного сигнала на выходе измерительного преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения параметров двухполюсников, заключающийся в том, что на измеряемый двухполюсник подают напряжение постоянного тока, а через образцовый интервал времени Δt с момента подачи напряжения измеряют первое мгновенное значение тока, протекающего в измерительной цепи, через такой же образцовый интервал времени Δt с момента второго измерения измеряют третье мгновенное значение тока, протекающего в измерительной цепи, и определяют параметры двухполюсника по формулам (патент RU 2180966, G01R 27/26, G01R 27/02, опубл. 27.03.2002 г.).

Указанный способ также предназначен только для определения параметров двухполюсников и не позволяет измерить установившееся значение выходного сигнала измерительного преобразователя.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем обеспечения измерения установившегося после включения питания значения выходного сигнала измерительного преобразователя, позволяющее одновременно уменьшить время измерения.

Достижение технического результата обеспечивается в предлагаемом способе измерения установившегося после включения питания значения постоянного электрического сигнала на выходе измерительного преобразователя, при котором измерение сигнала на выходе измерительного преобразователя производят в произвольно задаваемый момент времени после включения питания, отличающемся тем, что производят дополнительное измерение сигнала в момент времени, равный удвоенному значению первого момента времени, а установившееся значение определяют по формуле

$Y_{в ы х} = \frac{y^{2}_{в ы х 1}}{2 у_{в ы х 1} - у_{в ы х 2}}$ ,

где Yвыx - установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя,

у_вых1 и у_вых2 - соответственно значения выходного сигнала в первый и второй моменты времени.

Поясним достижение указанного технического результата указанными отличиями в предлагаемом способе.

После включения питания в произвольный момент времени t1 производится первое измерение сигнала на выходе преобразователя у_вых1 и в момент времени t₂=2t₁ производится второе измерение выходного сигнала у_вых2.

Установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя Yвых определяется по формуле

$Y_{в ы х} = \frac{y^{2}_{в ы х 1}}{2 у_{в ы х 1} - у_{в ы х 2}}$ .

Выходной сигнал измерительного преобразователя у_выx (t) после включения питания во многих случаях меняется по экспоненциальному закону

$y(t) = {Yвых(l-е}^{- t /_{τ}}), (1)$

где τ - постоянная времени, присущая данному измерительному преобразователю.

Из (1) следует

$y_{вых} {(t}_{1}) = {Yвых(l-е}^{- t_{1} /_{τ}}), (2)$

$y_{вых} {(t}_{2}) = {Yвых(l-е}^{- t 2 /_{τ}}), (3)$

Из(2)следует

$τ = \frac{t_{1}}{I n (1 - y_{в ы х} (t_{1}) / Y_{в ы х})} (4)$

Подставив (4) и (3), получим

$у_{в ы х} (t_{2}) = Y_{в ы х} (1 - {(1 - у_{в ы х}^{(t_{1})} / Y_{в ы х})}^{t_{2} / t_{1}}) (5)$

Положив t₂=2t_1, получаем

$у_{в ы х} (t_{2}) = Y_{в ы х} (1 - {(1 - у_{в ы х}^{(t_{1})} / Y_{в ы х})}^{2}) = 2 у_{в ы х} (t 1) - y_{в ы х} 1 / Y_{в ы х} (6)$

Выразив из (6) Y_вых,получаем

$Y_{в ы х} = \frac{y^{2}_{в ы х 1}}{2 у_{в ы х 1} - у_{в ы х 2}} (7)$

Из (7) следует, что точное значение Y_вых может быть получено в момент времени t₂, на выбор которого, в принципе, ограничения не накладываются, т.е. в идеальном случае время измерения может быть сколь угодно малым. В имеющихся решениях погрешность измерения Y_выхстремится к нулю только при времени измерения, стремящемся к бесконечности.

Реализация способа возможна, например, при помощи устройства, представленного на фиг.1.

В устройстве к выходу измерительного преобразователя 1 подключен вход микроконтроллера 2, а вход измерительного преобразователя 1 соединен с выходом ключа 3, вход которого соединен с выходом источника 4 питания.

Устройство работает следующим образом. В заданный программой микроконтроллера 2 момент t₀ микроконтроллер 2 подает сигнал на ключ 3, который подключает источник питания 4 к измерительному преобразователю 1, выход которого подключен к измерительному входу микроконтроллера 2 (к входу АЦП, входящему в микроконтроллер). В заданный программой микроконтроллера 2 момент t₁ производится первое измерение выходного сигнала измерительного преобразователя 1 и запись его в оперативную память микроконтроллера, в заданный программой момент t₂=2t₁-t₀ производится второе измерение выходного сигнала измерительного преобразователя, после чего производится определение установившегося значения по формуле (7).

Блок-схема программы микроконтроллера 2 приведена на фиг.2. При этом микроконтроллер 2 может быть реализован, например, на микросхеме процессора, например, AT megal 168.

В качестве ключа 3 может быть использован транзистор IRF9Z14.

В качестве измерительного преобразователя 1 может быть использован датчик давления МИДА - 13П.

В качестве источника 4 питания может быть использована, например, литиевая гальваническая батарея LSH 20 напряжением 3,6 В.

Способ измерения установившегося после включения питания значения постоянного электрического сигнала на выходе измерительного преобразователя, заключающийся в том, что измерение сигнала на выходе измерительного преобразователя производят в произвольно задаваемый момент времени после включения питания, отличающийся тем, что производят дополнительное измерение в момент времени, равный удвоенному значению первого момента времени, а установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя определяют по формуле
$Y в ы х = \frac{y^{2}_{в ы х 1}}{2 у_{в ы х 1} - у_{в ы х 2}}$ ,
где Yвых - установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя, у_вых1 и у_вых2 - соответственно значения выходного сигнала в первый и второй моменты времени.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения переменных токов высокого уровня и определения момента перехода тока через нулевое значение в сильноточных цепях сетей промышленной частоты. В устройство для измерения тока, содержащее два коаксиально расположенных металлических цилиндра, соединенных на одном торце с помощью фланцев, а на другом торце имеющих каждый свой токоподвод, высокочастотный разъем, закрепленный на фланце одного из цилиндров, с коаксиально расположенным центральным электродом и по крайней мере одну токовую отпайку, расположенную в пространстве между внутренним и внешним цилиндрами и соединенную одним концом с внутренним цилиндром в начале его рабочей части, а другим - через отверстие в стенке внутреннего цилиндра и интегрирующую RC-цепочку с центральным электродом высокочастотного разъема, введен, по крайней мере, один дополнительный резистор, включенный между выводом центрального электрода высокочастотного разъема и корпусом внутреннего цилиндра последовательно с конденсатором RC-цепочки, а величины длин токовой отпайки и рабочей части внутреннего цилиндра выбраны в соответствии с соотношением: где l - длина отпайки; H - длина рабочей части внутреннего цилиндра. Токовая отпайка может быть выполнена в виде трубки с продольным разрезом охватывающей внутренний цилиндр. Конденсатор RC-цепочки и дополнительный резистор могут быть установлены в электронном усилительном блоке, соединенном с устройством с помощью высокочастотного кабеля. RC-цепочка и дополнительный резистор могут быть установлены в электронном усилительном блоке, соединенном с устройством с помощью высокочастотного кабеля. Результатом применения изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения неравномерности амплитудно-частотной характеристики устройства, а также уменьшения сдвига фазы между напряжением, наводимым на отпайке и током, протекающим по устройству.

Измерительный шунт для импульсных токов // 2514147

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к конструкциям измерительных шунтов, предназначенных для измерения токов, и может быть применено для измерения импульсных токов.

Устройство для измерения потенциалов подземного сооружения // 2513666

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности для измерения поляризованного и суммарного потенциалов.

Датчик постоянного тока с развязкой // 2511639

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения тока в различных системах космических аппаратов. Датчик постоянного тока с развязкой включает в себя измерительный шунт, операционный усилитель (ОУ), четырехобмоточный трансформатор, два резистивных делителя напряжения с равными коэффициентами деления; конденсатор, p-n-р-транзистор, RC-фильтр, блокинг-генератор, собранный с использованием третьей и четвертой обмотки трансформатора, диода, двух резисторов, конденсатора и второго транзистора, и другие элементы, показанные на фиг.

Устройство для масштабного преобразования тока // 2510030

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах и устройствах для измерения электрических величин тока, мощности, энергии, а также в системах защиты и автоматики.

Комбинированное электрическое измерительное устройство // 2508554

Заявленное изобретение относится к комбинированным измерительным устройствам для измерения тока и/или напряжения электрического проводника. Техническим результатом заявленного изобретения является создание усовершенствованного измерительного устройства.

Устройство измерения тока и блок обработки, содержащий одно такое устройство // 2507521

Изобретение относится к устройствам измерения тока. Техническим результатом заявленного устройства является обеспечение устройства измерения тока, имеющего широкий динамический диапазон измерения, низкое входное полное сопротивление и простую и надежную конструкцию, а также обеспечение блока обработки.

Способ градуировки и поверки измерительных преобразователей больших постоянных токов // 2499265

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов, более конкретно к способам поверки и градуировки измерителей больших постоянных токов, в частности при поверке и градуировке волоконно-оптических датчиков тока - ВОДТ, применяемых в химической и металлургической промышленности.

Способ определения пробивного потенциала изоляционного промежутка высоковольтного устройства // 2497137

Изобретение относится к области электротехники. Сущность: последовательно проводят испытания исходного и высоковольтного устройств.

Устройство для измерения напряжения в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации // 2482503

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного напряжения, преимущественно в электроэнергетических сетях 6 (10) кВ и выше.

Устройство для измерения активного тока // 2518846

Изобретение относится к области измерения электрических величин, в частности для измерения активной составляющей тока в трехфазных сетях. Технический результат заявленного изобретения выражается в снижении материалоемкости за счет замены двух трансформаторов тока, обладающих высокой массой и стоимостью, двумя дифференцирующими индукционными преобразователями тока и упрощении конструкции и, как следствие, снижении трудоемкости изготовления за счет того, что устройство имеет два, а не четыре выходных зажима, к которым подводится пропорциональная активному току источника напряжения разность напряжений первого и второго мостовых выпрямителей. При этом в устройстве для измерения активного тока трехфазного источника напряжения в качестве измерительных преобразователей переменного тока применены первый и второй дифференцирующие индукционные преобразователи тока, катушки которых индуктивно связаны с одним и тем же токопроводом тока нагрузки, который подключен ко второму зажиму трехфазного источника напряжения, а также вторые выходные зажимы первого и второго мостовых выпрямителей объединены в один общий узел, к которому подключены вторые крайние зажимы первого и второго переменных резисторов. Начала катушек первого и второго дифференцирующих индукционных преобразователей тока подключены соответственно ко вторым входным зажимам первого и второго мостовых выпрямителей, а выводы подвижных контактов первого и второго переменных резисторов являются выходными зажимами устройства. 2ил.

Способ обнаружения несанкционированного запараллеливания фидеров распределительных подстанций на стороне потребителя и устройство для его осуществления // 2520163

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к системам мониторинга режимов потребления электроэнергии. Способ основан на определении степени корреляции (статистической взаимосвязанности), разности амплитуд и разности фаз токов потребления на интервале времени анализа. По результатам анализа токов потребления принимается решение о принадлежности сигналов с датчиков токов потребления по анализируемым присоединениям к классу, соответствующему несанкционированному запараллеливанию фидеров, или к классу, соответствующему отсутствию факта запараллеливания. Устройство осуществления данного способа содержит датчики тока потребления, аналого-цифровые преобразователи, амплитудные и фазовые детекторы, коррелятор, блок вычисления невязки, пороговые устройства, блок формирования порогов, решающее устройство, устройство индикации. Технический результат заключается в возможности выявления факта несанкционированного запараллеливания фидеров распределительных подстанций на стороне потребителя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для гальванического разделения сигналов // 2522913

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано, например, для контроля напряжения гальванически развязанного аккумулятора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. Для этого заявленное устройство содержит автоколебательный блокинг-генератор с нагрузочной обмоткой, пиковый детектор, первую и вторую клеммы для подключения приемника сигнала, первый конденсатор, диодно-резистивный делитель, первую и вторую клеммы для подключения источника сигнала, резистор, второй и третий конденсаторы, резистивный делитель, первый и второй n-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором, дополнительный выход. 1 ил.

Сенсорное устройство для тока подшипника с преобразователем энергии // 2526864

Изобретение относится к сенсорному устройству для монтирования на вал электрической машины с регистрирующим устройством для регистрации тока подшипника электрической машины. Технический результат заключается в создании компактного сенсорного устройства, независимого от внешнего электроснабжения. Сенсорное устройство для монтирования на валу электрической машины содержит регистрирующее устройство для регистрации тока подшипника электрической машины. Сенсорное устройство содержит, кроме того, устройство преобразования энергии, которое смонтировано с регистрирующим устройством в сменный модуль, для преобразования механической энергии вала в электрическую энергию для регистрирующего устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Датчик постоянного тока с развязкой // 2528270

Изобретение относится к области измерительной техники. Датчик постоянного тока с развязкой содержит измерительный шунт, первый вывод которого подключен к общей шине питания, а второй к нагрузке, операционный усилитель (ОУ), четырехобмоточный трансформатор, первая обмотка которого через первый диод подключена к входу первого фильтра, выход которого является выходом устройства, вторая обмотка трансформатора через второй диод подключена к входу второго фильтра, положительный вывод питания ОУ подключен к плюсовой шине питания, а отрицательный - к общей шине питания. Датчик также содержит два резистивных делителя напряжения с равными коэффициентами деления; первый делитель включен между плюсовой шиной питания и вторым выводом шунта, а второй - между плюсовой шиной питания и общей шиной; инвертирующий вход ОУ подключен к выходу первого делителя, а неинвертирующий - к выходу второго делителя; положительный выход второго фильтра через введенный резистор подключен к неинвертирующему входу ОУ, а отрицательный - к инвертирующему входу ОУ. В устройство введен конденсатор, который включен между выходом и инвертирующим входом ОУ; введен p-n-p- транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу шунта, база через резистор - к выходу ОУ, а коллектор - к входу введенного RC-фильтра; выход RC-фильтра подключен к шинам питания блокинг-генератора, и вновь введенных диода, двух резисторов, конденсатора и транзистора. Технический результат - повышение надежности, помехоустойчивости. 1 ил.

Способ мониторинга состояния электрической сети и энергообъекта и устройство для его реализации // 2531038

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерениям параметров электрической сети и контроля состояния энергообъектов. Анализируют среднеквадратические значения входных токов и напряжений и на основе анализа определяют текущий типовой для энергосистемы режим электрической сети. В соответствии с определенным типовым режимом изменяют параметры измерений и формирования событий о состоянии сети и энергообъекта, включая осциллографирование, таким образом, обеспечивают зависимость степени детализации данных от текущего типового режима работы электрической сети и энергообъекта. Кроме того, на основе анализа режима устанавливают различные приоритеты (очередность) передачи данных измерений, событий и осциллограмм на верхний уровень управления для различных режимов, таким образом, при аварийной ситуации наиболее важные данные, необходимые для ликвидации последствий аварии, могут быть получены максимально быстро, а сохраненные при аварии осциллограммы, необходимые для детального анализа развития аварийной ситуации и ее причин, могут быть получены позднее. Технический результат заключается в повышении информативности измеряемых параметров электрической сети и состояния энергообъекта с одновременным снижением объема данных, передаваемых с энергообъекта по каналу связи на верхний уровень управления диспетчерскому персоналу. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Датчик тока изолированный // 2531040

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, предназначено для применения в регулируемом электроприводе, системах защиты и автоматики электрических станций и подстанций, а также других сложных электротехнических комплексов. Изолированный датчик тока содержит чувствительный элемент и магнитопровод. При этом в качестве чувствительного элемента используют одноосевой интегральный датчик тока. Также в датчике используют магнитопровод пластинчатого типа, который устанавливают над токопроводящей шиной в пластиковом корпусе, крепящемся непосредственно к токопроводящей шине с помощью резьбового крепежного элемента. Технический результат - повышение оперативности и точности измерений. 1 ил.

Способ контроля состояния и учета времени наработки электроэнергетического оборудования и устройство для его реализации // 2534704

Изобретение относится к электроэнергетике. Согласно способу получают информацию о рабочем состоянии электроэнергетического оборудования. В качестве информации, характеризующей рабочее состояние электроэнергетического оборудования, используют измеряемые токи потребления каждой фазой электроэнергетического оборудования. При этом выдачу управляющих команд на включение инкремента счетчика времени наработки производят только при условии соответствия потребляемых рабочих токов электроэнергетическим оборудованием паспортным их значениям для каждого конкретного режима его работы с отклонениями в рамках допустимых норм. Кроме того, показания инкрементируемого счетчика суммарного времени безотказной наработки сравнивают с его паспортным значением средней наработки на отказ электроэнергетического оборудования и при ее превышении сигнализируют о выработке электроэнергетическим оборудованием своего рабочего ресурса. Дополнительно измеряют температуру контролируемого оборудования и величины напряжений подаваемых на него. При этом передачу данных о суммарном времени наработки электроэнергетического оборудования, ввод данных о средней наработке на отказ и паспортных значений тока потребления электроэнергетическим оборудованием, а также предельно допустимых значений входных напряжений и температуры оборудования производят через радиомодем по GSM каналу, а в качестве дистанционного пульта управления используют сотовый телефон. При возникновении аварийной ситуации или по запросу, передав CMC сообщение по GSM каналу, вся контролируемая информация передается на дистанционный пульт управления и записывается в извлекаемую флеш память. Также заявлено устройство, реализующее указанный способ. Технический результат заключается в повышении объективности контроля состояния работоспособности электроэнергетического оборудования и эффективного использования его рабочего ресурса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Измеритель вибрации // 2536097

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в контрольно-сигнальной аппаратуре для измерения вибрации. Измеритель вибрации содержит вибропреобразователь, параллельную RC-цепь, первый операционный усилитель, первый и второй резистивные делители. Для достижения технического результата введены второй операционный усилитель, первый, второй и третий конденсаторы, последовательная RC-цепь, резистор, первый, второй и третий диоды, схема встречно-параллельно включенных диодов, интегрирующая цепь, соединенные согласно схеме на фиг.1. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей при минимизации числа последовательно соединенных каскадов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов // 2540260

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения токов в электроустановках. Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов заключается в том, что два геркона с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника. Настраивают их так, чтобы они замыкали контакты при токах срабатывания I С Р 1 и I С Р 2 и размыкали контакты при токах возврата I В 1 и I В 2 . Измеряют время t 1 между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле: I m 1 = I B 1 2 + I B 2 2 − 2 ⋅ I B 1 ⋅ I B 2 ⋅ cos ω t 1 / sin ω t 1 , где ω - угловая частота тока. Затем измеряют время замкнутого состояния t 2 контактов первого геркона и, если второй геркон не срабатывает, определяют амплитуду тока по формуле: I m 2 = I С Р 1 2 + I B 1 2 − 2 ⋅ I С Р 1 ⋅ I B 1 ⋅ cos ω t 2 / sin ω t 2 . Если срабатывают оба геркона, то измеряют время t 2 замкнутого состояния контактов первого геркона и время t 1 между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания, а амплитуду тока для этого случая определяют как среднее значение амплитуд тока I m 1 и I m 2 . Технический результат: повышение надежности. 2 ил.