Автоматический широкодиапазонный измеритель постоянного тока

Соиз Со етсних Социалнстнн".снях Рос;-олин(51) М. Кл.б 019 19/О единением заявки Государственный номите 23) Приоритет43) Опубликовано 30,04,79, Бюллетень М 1645) Дата опубликования описания 28.02.79(088,8) по делам изобретении и отнрытиЙ(71) Заявитель 54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКАоматический псв (АПП) с врепороговое устапазонов. В дапяется автоматпительности УПТ 2 естного измеый диапазон порядков, так два устойчиенно в цепи два элемента Основным недостат рителя является огр измерения - не бол как в нем АПП име вых состояния и со обратной связи УПТ обратной связи. ком изаниченнее 4 - 6ет всегоответствсего Предлагаемое изобретение относится к области измерения малых токов (10 - " - 10 -А) и может быть использовано при создании автоматических широкодиапазонных измерителей постоянного тока и на пряжения, а также при разработке радио- метрической и дозиметрической аппаратуры, в частности при создании автоматических широкодиапазоппых радиометров или дозиметров, в которых в качестве детектора радиоактивного излучения используется аналоговый детектор, например токовая ионизационная камера.Известен измеритель постоянного тока с автоматическим переключением поддиапа д зонов, содержащий усилитель постоянного тока (УПТ), измерительный прибор, автоматический переключатель поддиапазонов (АПП) и индикатор поддиапазонов 11.Основным недостатком известного измерителя является ограниченный диапазон измеряемых токов - не более 3-х порядков, Расширение диапазона измерения приводит к значительному увеличению погрешности измерения за счет ограниченности линейного участка выходной характеристики УПТ.Известен также автоматический широкодиапазонный измеритель постоянного тока, содержащий усилитель постоянного тока (УПТ) с отрицательной обратной связью, 30 измерптельныи прибор, авт реключатель поддиапазоно мяз ада ющим устройством, ройство и индикатор подди ном устройстве осуществл ческое изменение чувств Другой существенный недостаток известного измерителя - значительная погрешность измерения, обусловленная искажением результатов измерения, либо ложным срабатыванием АПП, так как цепь измерения и цепь управления чувствительностью УПТ электрически связаны междусобой, а также тем, что цепь управления чувствительностью УПТ не охвачена обратной отрицательной связью. Вероятность ложного срабатывания АПП обуславливается также дрейфом опорного напряжения.Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона измерения и снижение погрешности измерения.Указанная цель достигается тем, что в измеритель введен дополнительный датчик порогового сигнала, каждый датчик поро- гОВОГО СИГНаЛа ОнтИЧССКИ СВЯЗац С ИЗМС- рительным прибором, име 1 ошпм световой указатель и подсоединен к соответствующей управляющей шине верхнего ил 1 нижнего порога автоматического переключателя поддиапазонов, выполненного на основе рсверсиьчого сдвигового регистра с числом разрядов, равным числу поддиапазонов, причем выход каждого разряда подсосдинсн к Обмотке управлени 51 рслс соответствуннцсго ноддиапазона усилителя и подключен через ключ к индикаторам поддиапазона.На чертеже представлена структурная схема автоматического широкодиаиазонного измерителя тока.Измеритель тока содержит усилитель постоянного тока (УПТ 1, 11 змерительный прибор 2 со световым указателем, азтоматический переключатель поддиапазонов 3, светоцветовой индикатор поддиапазона 4, потенциальный индикатор поддияиазона 5, группу ключей 6 и источник напряжения 7.Элементы обратной связи 8 (например, резисторы) включаются в цепь обратной связи УПТ 1 с помощью нормально разомкнутых ког 1 яктов 9 высокоомных рслс 10 с оомоткой управления 11.На шкале 12 измерительного прибора 2 установлены пороговые фотоэлектрические датчики 13 (1 апример, фоторезисторы), которые могут фиксироваться в любой точке шкалы 12.АПП представляет собой реверсивный сдвиговый регистр, который содержит времязадающее устройство 14 (например, тактовый генератор) и н разрядов регистра 15. Число разрядов регистра 15 определяет количество поддиапазонов и, Разряды регистра 15 могут быть выполнены, например, на основе 1 - К-триггеров.Светоцветовой индикатор поддиапазона 4 содержит элементы 16 светоцветовой индикации (например, лампы накаливания) в сочетании с цветными фильтрами, выдслянтщими зоны измеряемого сигнала.Потенциальный индикатор поддияпазонов 5 содержит пагрузочный резистор 17, группу промежуточных резисторов 18 и регулирующий резистор 19.Резистор 20 служит для вывода показаний измерительного прибора 2 па аналоговый регистратор.На чертеже для упрощения показан измеритель тока с 4-мя поддиапазонами, аналогично строится и измеритель с любым числом поддиапазонов.Работает автоматический широкодпапазонный измеритель постоянного тока следующим образом.При измерении тока на 1-ом поддиапазоне, только 1-ый разряд сдвигового регистра 5 10 1 20 30 35 40 45 50 й, 60 65 15 находится в состоянии 1, что обеспечивает постоянное замыкание контактов 1-го высокоомного реле 10 и соответстве:- но включение 1-го резистора 8 в цепи обратной связи УПТ 1, Параллельно информации с 1-го разряда сдвигового регистра 15 подается на 1-ый ключ 6, который включает соответствующий 1-ый элемент 16 светоцветовой индикации индикатора поддиапазона 4 и задает определенный уровень потенциала индикации (/,); на нагрузочном резисторе 17 потенциального индикатора поддиапазона 5 через 1-ый резистор 18. Времязадаюшее устройство 14 работает все время и подаст на входы всех разрядов регистра 15 синхронизируюш 11 е сигналы с частотой /, но не вызывает изменение состояния разрядов сдвигового регистра 15, пока световой указатель измерительного прибора 2 находится;нс зоны действия пороговых датчиков 13.При увеличении величины тока У на входе УПТ 1 увеличивается величина выходного сигнала УПТ 1, и световой указатель измерительного прибора 2, показанный на схеме двойной стрелкой, сме 1 цается к максимальному значению рабочей части шкалы 12 измерителы 1 ого прибора 2 и начинает осве 1 цать фотоэлектрический датчик 13 верхнего порога. Сигнал с фотоэлектрического датчика 13 по сдвиговой шине поступает на входы всех разрядов сдвигового регистра 15. Синхронизирующий 1 сигнал с времязадающего устройства 14, поступа;ощий по синхронизирующей шине на входы всех разрядов регистров 15, переводит в состояние 1 только 1+1-ый разряд сдвигового регистра 15, так как только вход данного разряда разблокирован потенциалом с 1-го разряда сдвигового регистра 15, при этом сигнал, поступающий с выхода 1+1-го разряда в обмотку 11 высокоомного реле 10 1+1-го поддиапазона, обеспечивает замыкание контактов 9 и включает 1+1-ый резистор 8 в цепи обратной связи УПТ 1. Это приводит к ступенчатому изменению чувствительности УПТ 1,Параллельно подается информация на индикаторы поддиапязонов 4 и 5. После перехода 1+ 1-го разряда сдвигового регистра 15 в состояние 1 1-ый разряд регистра 15 переводится в состояние О, а соответствующие контакты 9 высокоомного г-го реле 1 О размыкаются. Если после этого световой указатель измерительного прибора 2 выходит из зоны действия порогового датчика 13, то автоматический широкодиапазонный измеритель останавливается на данном поддиапазоне измерения, Ес.п же световой указатель измерительного прибора 2 не выходит из зоны действия порогового датчика 13 за время 1/, то автоматический переключатель поддиапазонов производит переключение на 1+2-ой поддиапазон, и так до тех пор, пока световой1 О 15 указатель измерительного прибора 2 невы- ходит из зоны действия порогового датчика 13.Аналогично, при уменьшении величины входного тока происходит переключение поддиапазонов в сторону- 1-го,- 2-го поддиапазонов и т. д.Создание измерителя постоянного тока с АПП на основе реверсивного регистра, каждая из двух сдвиговых шин которого подключена к соответствующему фотоэлектрическому датчику верхнего и нижнего порогов измерительного прибора со световым указателем, позволяет построить автоматический измеритель постоянного тока или напряжения, перекрывающий необходимый диапазон измеряемых величин, при этом легко осуществить разбивку всего диапазона измерепия на любое необходимое количество поддиапазонов - путем выбора числа разрядов сдвигового регистра, а также числа и величин резисторов (пли других элементов) в цепи обратной связи УПТ. Разумное квантование всего диапазона измерения на поддиапазоны (например, с кратностью 10 или 3) обеспечивает одинаковую погрешность измерения для всех поддиапазонов при использовании показывающего прибора с линейной шкалой,При этом упрощается схема УПТ и снижается погрешность измерения, так как необходимо обеспечить линейность УПТ при изменении измеряемого сигнала в пределах не более чем одного порядка.Введение в устройство по предлагаемому изобретению измерительного прибора со световым указателем и фотоэлектрическими датчиками верхнего и нижнего порогов, соединенными с соответствующими сдвиговыми шинами АПП, обеспечивает электрическую развязку измерительной и управляющей цепей, поэтому исключает как ложное срабатывание АПП, так и искажение результатов измерения, вызванное влиянием управляющей цепи.Преимуществом предлагаемой схемы является простая регулировка порогов (даже в рабочем режиме) путем перемещения фотоэлектрических датчиков вдоль шкалы измерительного прибора. 20 25 30 35 45 50 В устройстве по предлагаемому изобретению вся измерительная цепь целиком охвачена обратнои отрицательной связью, что обеспечивает снижение погрешности измерения.11 редложенное сочетание предлагаемого АП 11 с потенциальным индикатором поддиапазона позволяет осуществить регистрацию показании измерителя во всем поддиапазоне измерения с помощью обычных двух (и более) точечных самопишущих потенциометров, имеющих линейную шкалу с одновременной индикацией поддиапазона измерения, а также позволяет осуществить ввод данных в ЗВМ. Формула изобретенияАвтоматический широкодиапазонный измеритель постоянного тока, содержащийусилитель с отрицательной обратнойсвязью, измерительный прибор, включеннып на выходе усилителя, индикаторы поддиапазона, датчик порогового сигнала и,автоматический переключатель поддиапазонов с времязадающим устройством и с выходом, подключенным в обмотке управления реле, коммутирующего элементы обратной связи усилителя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и снижения погрешности измерения, в него введен дополнительныйдатчик порогового сигнала, каждый датчик порогового сигнала оптически связан сизмерительным прибором, имеющим световой указатель, и подсоединен к соответствующей управляющей шине верхнего илинижнего порога автоматического переключателя поддиапазонов, выполненного наоснове реверсивного сдвигового регистра счислом разрядов, равным числу поддиапазонов, причем выход каждого разрядаподсоединен к обмотке управления релесоответствующего поддиапазона усилителяи подключен через ключ к индикаторамподдиапазона.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ М 1273682, кл. 21 е 15,08,опублик 25.07,68.2. Патент США М 3611131, кл. 324 - 115,опублпк. 05.10,71.Редактор М. Афанасьева Составитель Т, Веремейкина Корректоры: Е. Осипова и Д. Орлова Заказ 570/3 Изд.,ЛЪ 283 Тираж 1089 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова