Цифровой измеритель индуктивности

 

ОЙИCАHPt

ИЗОБРЕТЕЙИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 06.1175 (21) 2187043/18с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 05.06.79. Бюллетень

Дата опубликования описания 050 46649() „г

G 01 R 27/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (5Ç) УДК621.317, .334(088.8) (72) Авторы изобретений

Н,И.Грибок, А.В.Катренко и С,С.oáoçoâñêèé

Львовский ордена Ленина политехнический институт (71} 3айвитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНДУКТИВНОСТИ

Изобретение относится к цифровой электроиэмерительной технике, может найти применение при измерении Ы Спараметров. 5

Известен цифровой измеритель индуктивности, содержащий интегратор с управляемым выходом и токоуправляемым ключом, сигнальный вход которого соединен с источником возмущающего напряжения, управляющий вход — c ключом питания измерительной цепи, а выход - с сигнальным входом интегратора, управляемый вход которого соединен со средней точкой измерительной цепи, а выход — с управляющим входом триггера (1).

Это устройство характеризуется больщой погрешностью из-за влияния на результат измерения значений параметров элементов, входящих в формирующую цепь, а такге необходимостью обеспечения постоянства опорных напряжений частоты генератора импульсов.

Наиболее близок к предлагаемому измеритель Ы.Спараметров с экспоненциальным время-импульсным преобразованием, в котором значение измеряемого параметра получают путем определе,ния постоянной времени электрической цепи, составленной из активного и реактивного (C, L) элементов. В известном устройстве цепь возмущающего напряжения через ключ связана со входом триггера и входом интегрирующего блока, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, а выход блока сравнения соединен со вторым входом триггера, выход которого соединен со входом селектора; второй вход селектора подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен со входом счетчика 12).

У этого устройства больщая погрешность измерения.

Цель изобретения — повыщение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель индуктивности, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с одним из входов селектора, другой вход которого соединен с одним из входов ключа и выходом триггера, один вход которого соединен с выходом блока сравнения, а другой вход — с источником управляющего напряжения, причем один вход блока сравнения соединен с ис666490 точником порогового напряжения, а другой через опорный резистор связан с выходом ключа, другой вход последнего соединен с источником напряжения, введены переключатель, эталонный резистор, эталонная индуктивность и цифровое делительное устройство, причем вход последнего соединен с выходом селектора, а другой вход блока

"равнения соединен с одним из зажимов для подключения объекта измерения, например индуктивности; другой зажим 10 при этом соединен с управляющим входом переключателя, а один и другой выхОды послецнего соответственно через эталонный резистор и эталонную индуктивность соединены с общей ши- 15 ной.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема измерителя индуктивности.

Устройство состоит из генератора импульсов 1, селектора 2, цифрового делительного устройства 3, триггера 4, ключа 5, опорного резистора 6, блока сравнения 7, переключателя 8 и эталонной индуктивности 9, эталонного резистора 10. Шина Пуск подключена ко входу установки в единич.ное состояние триггера 4, на ключ 5 поступает от источника опорного напряжения 11 напряжение Е, на блок сравнения от источника напряжения 12 напряжение U

Работа измерителя заключается в следующем.

В исходном состоянии ключ 5 разомкнут, селектор 2 закрыт, а переключа- 35 тель 8 находится в положении а .

В начале измерения сигнал Пуск опрокидывает триггер 4 в единичное состояние, вследствие чего селектор

2 открывается, а ключ 5 замыкается, и в формирующую цепь подается от источника опорного напряжения 11 единичная функция напряжения Е. При открытом селекторе 2 до момента когда экспоненциально-спадающее напряжение

U = Е(1- — (1- е )), (1)

1 R где R Нвн +Вв+Нк °

R) = R +В к+ "в+ "в" +ив +В и

R — внутреннее сопротивление ис- 50 ви точника опорного напряжения

11;

R — сопротивление замкнутого клюМ ча 5;

R — сопротивление резистора 6; 55

R — сопротивление замкнутого

Э переключателя 81

Rщ — сопротивление резистора 10;

)С, = t„/R,;

R — активное сопротивление измеряемой катушки индуктивности 13, становится равно напряжению Ув, в цифровом делительном устройстве 3 фиксируется код числа

И = Е t,. .(2) В момент t< блок сравнения 7 возвращает триггер 4 в исходное состояние.

Во втором такте переключатель 8 находится в положении б . С опрокидыванием триггера 4 в единичное состояние селектор 2 открыт до момента t> равенства экспоненциально-опадающего напряжения

U =Е(1- — (1-е ))

Ro - +i)t

R, (3) напряжению Б, вследствие чего на вход цифрового делительного устройства 3 поступает число импульсов

И = и °, . (4) где f, — частота следования импульсов от генератора импульсов

1;

tp = („+1.„) /Rq при R() Rg

R — априорно-известное значение активного сопротивления эталонной индуктивности 9.

Напряжения (1) и (3) в моменты и соответственно равны U

Поэтому

Е(1- — (1-е з/ е) ) = Е (1- — (1 — е 2 " ) ), Rg -1 Т, Ra -1 / в

Rc ) Н

Отсюда tI /1;=t.z/7,, а с учетом значений Г,и Гни после несложных преобразований

Lî tg /(t2-t j ) ° (5)

На основании (5) с учетом (2) и (4) значение измеряемой индуктивности определяется из выражения

L„= L И /(N> — N ), (6)

После окончания второго такта преобразования операция цифрового деления N< /(N> — И.)) выпоолняется в цифровом делительном устройстве 3. Из (6) видно, что на результат преобразования индуктивности в код не влияют долговременные нестабильности источника опорного напряжения 11, его внутреннего сопротивления R>Ä, сопротивления замкнутого ключа 5, сопротивления резистора 6, частоты следования импульсов Е от генератора 1, сопротивления R< и R< измеряемой 13

4о и эталонной 9 катушек индуктивности, а также, что особенно важно, напряжения U,, что открывает воэможность фиксации длительности переходного процесса в области большой крутизны экспоненты для уменьшения влияния напряжения помехи.

Аналогично измерению индуктивности можно измерить емкость, если в первом такте измерения параллельно измеряемой емкости подключить сопротивление,равное сопротивлению утечки. эталонного конденсатора, а во втором такте — эталонную емкость С,.

Измеряемая емкость

С„=С, N/(N,— И) °

Формула изобретения

Цифровой измеритель индуктивности, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с одним иэ вхо" дов селектора, другой вход которого

6490

Составитель Л.Сотникова

Редактор Б.Федотов Техред Л. Алферова Корректор Я. Стец

Заказ 3179/36 тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная,4

5 66 г соединен с одним из входов клича и выходом триггера, один вход которого соединен с выходом блока сравнения, а другой вход — с источником управляющего напряжения,при этом один вход блока сравнения соединен с источником порогового напряжения, а другой вход через опорный резистор соединен с выходом ключа, другой вход последнего соединен с источником напряжения, о т л и ч а ю щ и и .с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены переключатель, эталонный резистор, эталонная индуктивность и цифровое делительное устройство, причем вход последнего соединен с выходом селектора, а другой вход блока сравнения соединен с одним зажимом для подключения объекта измерения, например индуктивности, другой зажим при этом соединен с управляющим входом переключателя, а один и другой выходы последнего соответственно че5 рез эталонный резистор и эталонную индуктивность соединены с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

)p 1. Авторское свидетельство СССР

9 437982, G 01 R 2 //26, 30,03.75.

2. Шляндин B.Ì, Цифровые измерительные преобразователи и приборы„

М., Высшая школа, 1973, с. 179, рнс. 3.27а.