Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ШС 01 Й 27 02 Е ИЗ в с ЕНИЯ ОП Н АВТОРС СВИДЕТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Пензенский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 692082, кл. Ц 01 Й 27/02, 1977.2. Авторское свидетельство СССР . Р 490266, кл. 6 01 Р 27/02, 1975 (прототип).(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий генератор пилообразного напряжения, подключенный к одному зажиму для подключения исследуемого двухполюсника, другой зажим соединен с входом операционного усилителя с опорным резистором в цепи отрицательной обратной связивыход которого соединен с входом первого измерителя напряжения, управляющий вход которого соединен с управляющим вхо- . дом генератора пилообразного напряжения, блок сравнения, один иэ входов которого соединен с выходом источника опорного напряжения, дифференциатор и второй измеритель напряжения, о т Л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности . преобразования в него введены масштабирующий преобразователь, блок,801033984 А вычитания, два фазочувствительных вы.прямителя и третий измеритель напряжения, причем управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединен с выходом источника опорного напряжения, выход генератора пилообразного напряжения через масштабирующий преобразователь соединен с другим входом блока сравнения и с первым входом блока вычитания, второй вход последнего соединен с выходом операционного усилителя, а третий вход с выходом первогб измерителя напряженйя, выход блока вычитания через дифференциатор соединен с входом второго измерителя напряжения и через третий измери-тель напряжения с входом одного иэ фазочувствительных выпрямителей, вы- Щ ход которого соединен с входом друго- фф го фазочувствительного выпрямителя С и выходом преобразователя, выход второго измерителя напряжения соединен с управляющим входом масштабирующего преобразователя, управляющие входы.фаэочувствительных . выпрямителей соединены с выходом блока сравнения, соединенного с выходом преобразователя, выход первого фазочувствительного измерителя напряжения и выход другогофазочувствмтельного выпрямителя соединены с выходом преобразовагеля.Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для преобразования в унифицированные электрические сигналы параметров трехэлементных двухполюсных цепей, представляющих собойпараллельное соединение конденсатора и последовательной . Р -цепи, Такой схемой замещения обладает, например, реальная катушка индуктивности.Известен преобразователь параметров. реэистивных датчиков в частоту, содержащий усилитель постоянного тока, на вход которого включен реэистивный датчик, блок сравнения, 15 первый интегратор, переключатель, один вход которого подключен к земляной шине блок задержки и второй . интегратор, причем выход блока.сравнения подключен через интегратор к одному иэ своих входом, а через блок задержки - к управляющему входу переключателяГ 1 .Однако данное устройство характеризуется недостаточными функциональными возможностями.1Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяпреобразователь параметров трвхэлементных двухполюсников в код, содержащий генератор пилообразного напряжения; исследуемый двухполюсник, представляющий собой параллельное соединение конденсатора и последовательной цепи, операционный усилитель, З 5опорный резистор сопротивлением ЙО,преобразователь мгновенного значения напряжения в код, дифференциаторы, два блока сравнения, источникпостоянных опорных напряжений, триггер, преобразователь временного интервала в код, устройство задержки,два ключа, блок перемножения кодови функциональный преобразователь напряжения в код 21., 45Недостатком известного преобразователя является сложность реализации., что обусловлено наличием такихтрудно реализуемых и требующих больших аппаратурных затрат узлов, какфункциональный преобразователь постоянного напряжения в код, осуществляющий вычисление обратной величины, и блок перемножения кодов,Недостатком преобразователя является также относительно невысокаятОчность, что обусловлено последовательным выполнением двух "операцийдифференцирования выходного. напряже-.ния операционного усилителя дляпреобразования параметров й и Ь 60двухполюсника. Как известно, точностьдифФеренцирования активными дифференциаторами на операционных условияхсущественно выше точности дифферен"цирввания пассивной РС-цепью. Однакос 51 активным дифференцирующим устройствам принципиально присуща погрешность преобразования, обусловленная требованием бесконечного возрастания коэффициента усиления с ростом часто; ты. Для устранения самовозбуждения применяют различные корректирующие и сглаживающие цепи, что приводит к искажению передаточной функции дифференциатора, а следовательно, к появлению дополнительной погрешности преобразования.Последовательное включение двух дифференциаторов приводит к накоплению погрешностей.Цель изобретения - повышение точности преобразования параметров двухполюсника;Поставленная цель достигается тем, чтб в преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников, содержащий генератор пилообразного напряжения, подключенный к одному зажиму для подключения исследуемого двухполюсника, другой зажим соединен с входом операционного усилителя с опорным резистором в цепи отрицательной обратной связи, выход которого соединен с входом первого измерителя напряжения, управляющий вход которого соединен с управляющим входом генератора пилообразного напряжения, блок сравнения, один из входов которого соединен с выходом источника опорного напряжения, дифференциатор и второй измеритель напряжения, введены масштабирующий преобразователь, блок вычитания,. два Фаэочувствительных выпрямителя и третий измеритель на" пряжения, причем управляющий вход ге" нератора пилообразного напряжения соединен с выходам исТочника опорно" го напряжениявыход генератора пилообразного напряжения через масштабирующий преобразователь соединен с другим входом блока сравнения и с первым входом блока вычитания, второй вход последнего соединен с выходом операционного усилителя, а третий вход - с выходом первого измерителя напряжения, выход блока вычитания через дифференциатор соединен с входом второго измерителя напряжения и через третий измеритель найряжения с входом одного из фазочувствительных выпрямителей, выход которого соединен с входом другого фазочувствительного выпрямителя и выходом преобразователя, выход второго измерителя напряжения соединен с управляющим входом масштабирующего преобразователя, управляющие входы фазочувствительных выпрямителей соединены с выходом блока сравнения, соединенного с выходом преобразователя, выходы первого фазо чувствительного измерителя напряжения и выход другого фаэочувствитель50 3ного выпрямителя соединены с выходом на исследуемый двухполюсник 3,преобразователя. включенный на входе операционногоНа чертеже приведена структурная усилителя 4 с опорным резистором 5,схема предлагаемого устройства. в цепи отрицательной обратной свяПреобразователь параметров трех- зи. Выходное напряжение операцион"элементных двухполюсников содержйт 5 ного усилителя 4 в течение одного. источник 1 опорного напряжения, ге- из д опорного напряженератор 2 пилообразного напряжения, ния имеет вид . фисследуемый двухполюсник 3, пред- Яставляющий сббой параллельное соеди-к о Ч фнение конденсатора С и последовательОуофпсо р .(-еной Р, -цепи, операционный усилитель 4, опорный резистор 5, сопротив- . Поскольку скорости измененияление которого равно Р о, масштаби- пилообразного и экспоненциальногорующий преобразователь б, измеритель напряжений на начальном Участке7 напряжения, вычитающий блой 8,15 равны, выходное напряжение операциблок 9 сравнения, .дифференциатор 10, онного усилителя 4 при ф " 0 опревторой и третий измерители 11 и 12 на- деляется лишь его постоянной состав"пряжения, и первый и второй фазочув- ляющействительные выпрямители 13 и 14. Ч :Ч 1 Р сВыход источника 1 опорного напряжения соединен с управляющими входа-которая измеряется и запоминается20,ми генератора 2 пилообраэного напря-, , измерителем 7 напряжения, Выходноежения и измерителя 7 напряжения, а напряжение измерителя 7 напряжетакже с одним из входов блока 9 срав- ниянения, Выход генератора 2 пилообраз чного напряжения через исследуе ,й . 25 изм. н-Чо" осдвухполюсник 3 подключен к входуоперационного усилителя 4 с опорным однозначно определяется параметромрезисторов 5 в цепи отрицательной С исследуемого двухполюсника 3,обратной связи, выход которого сое- Выходное напряжение генератора 2динен с входом измерителя 7 напря- ЗО пилообразного напряжения масштабижения; Выход генератора 2 пилообраз- руется масштабирующим преобразовате.ного напряжения через масштабирую- лем 6,. имеющим регулируемый коэф"щий преобразователь б соединен с вто- фициент передачирым входом блока 9 сравнения и одним из входов блока 8 вычитания, 35 ,;мп =Ч(мп=к пЧ М.два других входа которого подклю- , Блок 8 вычитания осуществляетчены к выходам операционного усили- алгебраическое суммирование напрятеля 4 и измерителя 7 напряжения. жений с выходов операционного усили-Выход блока 8 вычитания через после- ,теля 4, измерителя 7 напряжения идовательно соединенные дифференциа масштабирующего преобразователя б,тор 10 и первый измеритель 11 напря- Ч 1 сРженияподключен к управляющему вхо- . Ч Ж=.й пЧ М+Ч %РС-Ч кк с .Оду масштабирующего преобразователя 6, о О О ову мп овыход блока 8 вычитания соединен так- Ч дже с входом второго измерителя 12 на-.о ое " )пряжения, к выходу которого подкло Р 2чены последовательно соединенныепервый и второй фазочувствительныевыпрямители 13 и 14, управляющие вхо-.ды которых соединены с выходом блока 9сравнения.Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников работаетследующим образом. Установка значения коэффициентаИсточник 1 опорного" напряжения ,передачи масштабирующего преобраэовырабатывает опорное напряжение в вивателя бде двухполярных импульсов амплитудой Чо. Генератор 2 пилообразногомп рнапряжения формирует из .опорного на- осуществляется цепочкой автоматичеспряжения линейное изменяющееся на- кого регулирования коэффициентапряжениепередачи, включающей в себя диффеЖ=+ , ренциатор 10 и первый измеритель 11где- крутизн й о напряжения. Выходное напряжение дифкрутизна линейно изменяющегося напряжения.Ференциатора 10Вйходное напряжение генератора 2пилообразного напряжения. поступает А мп о "д+ роткуда Заказ 5619/49 Тираж 71 й ВНИ Филиал ППП "Патент", г.Ужгоро ектная,4 После практического окончания переходного процесса в измерительной цепй-, т.е, при .Ь 36 - , выходное напряжение дифференциатора 10 рав" ноЧ( ,,-, о о"дД мо о д рПервый измеритель 11 напряжения ;измеряет и запоминает установившееся значение напряжения Ч 4 (1) при 1 Ъ 6 - . Под действием этого напряжения коэр" О фициент К и передачи масштабирующего преобразователя б изменяется до тех пор, пока выходное напряжение измерителя 11 напряжения не станет равным нулю. Это произойдет приЧ сц ,РМП- оустановившееся значение выходного напряжения блока 8 вычитания измеряется и запоминается измерителем 12 напряжения оо"ИУЗН 2 2йЛинойно изменяющееся напряжение с выхода масштабирующего преобразователя б о омп ="ртЧ к= -- Ьмп о о 30 сравнивается блоком 9 сравнения с опорным напряжением Оо . При этом на выходе. блока 9 сравйения формируется импульс напряжения, длительность которого Т определяется из усло виярЧ(1.:Ч,;.Г=Ч йЮот. е. длитель ность имп уль са на выходе блока 9 сравнения однозначно определяется параметрами Я исследуемого двухполюсника 3. 45 Импульсное напряжение с выходаблока 9 сравнения подается на управ-,ляющие входы фаэочувствительных выпрямителей 13 и 14, при помощи кото рых осуществляется интегрированиенапрякений, подаваемых на их аналоговые входы, за время Т.Выходное напряжение первого фазочувствительного выпрямителя 13Чо;Ь Ч, кР 1Нра,44- Уа= - ,. т: -однозначно определяется постоянной.времени Р -цепи1,Ь ЯВыходное напрякение второго фаэочувствительного выпрямителя 14Ч Ь Чо р ЧоЧф 4, (Ц= Чф а: - т-4 в 1 й й 1 я кроо ооднозначно определяется параметром6 исследуемого двухполюсника 3.Если параметр Й исследуемогодвухполюсника необходимо преОбразо"вать в постоянное напряжение а нев интервал времени Т,;Ь достаточновключить еще один фазочувствительный,выпрямитель, подав на егоаналоговый вход опорное напряжение Чо,а на управляющий вход - выходное напряжение блока 9 сравнения. При этоМчрЧ (Ц="Ч М=Ч т= -ф 482о о 1 сйоОоднозначно определяется параметромисследуемого двухполюсника 3.Предлагаемое устройство Позволяетпреобразовать в унифицированныеэлектрические сигналы те же параметры (С, й,1 1 /й.) , что и прототип,при этом за счет исключения из схемыустройства узлов, вносящих существенную погрешность, повышается точность преобразоваНия.