Измеритель пассивных параметров электрических цепей

;ийл Ъь,ОПЙ НИЕ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 180478 (21) 2475867/18-21 1 с присоединением заявки М 9 -Государственный комитет СССР по делам нзобретениИ н открытиИ(72) Авторы изобретения Б. Р. Иванов, Ю. Н. Федоренко и А. А. Байгулов Научно-исследовательский институт автоматикии электромеханики при Томском институте автоматизированныхсистем управления и радиоэлектроники и Томскийполитехнический институт им. С. М, Кирова р 1) Заявители(541 ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАССИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивлений, индуктивностей и емкостей, а также для измерения входных сопротив лений электронных, электрических и электромеханических устройств в ре- альных условиях эксплуатации.Известен измеритель пассивных параметров электрических цепей, который 10 содержит интегрирующие или дифферен- цирующие звенья, в состав которых вводятся исследуемые элементы. Напряжения с выходов этих звеньев подаются на сравнивающее устройство, име ющее определенный порог срабатывания, на входе которого формируется импульс с длительностью, пропорциональной измеряемому параметру (13.Недостатком измерителя является 20 низкая достоверность результатов пре,образования.Наиболее близким техническим решением к изобретенйю является преобразователь и,с параметров, содержащий 25 измерительную цепь, состоящую из исследуемого И образцового элементов, к которой подключен задатчик интервалов. времени, переключатель, интегратор и нуль-орган 2), 30 2Недостатком преобразователя, является то, что он не позволяет реализовать операцию точного преобразования пассивных параметров и йнтервал времени в случае иэменения формы, амплитуды и длительности подаваемых на измерительную цепь сигналов, поэтому достоверность его результатов преобразования мала.Цель изобретения - повышение достоверности результатов преобразования.Поставленная цель достигается тем, что в измеритель пассивных параметров электрических цепей, содержащий измерительную цепь, первый вывод которой соединен со входом задатчика интервала,. времени, выход которого соединен с управлякщим входом переключателя, один вход последнего соединен со вторым выходом измерительной цепи, а выход переключателя соедйнен с неинвертирующим входом интегратора, выход которого соединен со входом нуль-органа, введены дополнительный интегратор, три ключа, и триггер, управляющий вход первого ключа соединен с выходом задатчика интервала времени, вход первого ключа соединен с третьйм выводом измерительной цепи, а выходйервого ключа соединен с инвертирую щим входом интегратора и выходом второго ключа, неинвертирующий вход интегратора соединен со входом дополнительного интегратора, в цепь обратной связи которого включен ключ, выход дополнительного интегратора соединен со входом третьего клйча, управляющие входы второго и третьего ключей соответственно соединены с выходом нуль-органа, соединенного с одним из входов триггера н с выходом триггера, другой вход которого соединен с другим выходом задатчика интервала времени, а второй вход переключателя соединен с земляной шиной измерителя.Кроме того, в качестве эадатчика интервалов времени применяют ждущий мультивибратор, последовательно соединенный с делителем частоты с регулируемым коэффициентом деления и охваченные цепью импульсной обратной свяэи.На чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства.Измеритель пассивных параметров электрических цепей включает в себя измерительную цепь 1, состоящую из последовательно соединенных исследуемого и образцового элементов 2 и 3.Измерительная цепь 1 соединена с за датчиком 4 интервалов времени, в состав которого входит ждущий мульти- вибратор 5 и делитель 6 частоты с регулируемым коэффициентом деления, которые соединены последовательно и ох- Я вачены общей цепью импульсной обратной связиОдин из выходов эадатчика 4 интервалов времени подключен к управляющему входу ключа 7, соединяющего измерительную цепь 1 с инверсным 4 О входом дифференциального интегратора 8 постоянная времени которого задается резистором 9, конденсатором 10, резистором 11 и конденсатором 12. Выход дифференциального интегратора 8 соединен со входом нуль-органа 13. 45 Прямой вход дифференциального интегратора 8 через переключатель 14 соединен с нулевой шиной и со средней точкой измерительной цепи 1, а также непосредственно соединен со входом до" Я полнительного интегратора 15, постоянная времени которого устанавливается резистором 16 и конденсатором 17, который зашунтирован ключом 18, Выход интегратора 15 через ключ 19 со- р единен с инверсным входом дифференциального интегратора 8. Управляющий вход ключа 18 подключен к выходу нуль- органа 13 и к однсиу входу трнггерас, второй вход которого соединен с выходом задатчика 4 интервалов времени. Выход триггера 20 подключен к уп" равляющему входу ключа 19 и является выходом устройства.Преобразователь работает следующим образом, 5 В исходном состоянии ключи 7, 18, 19 закрыты, а прямой вход дифференциального интегратора 8 и вход дополнительного интегратора 15 через переключатель 14 соединены с нулевой шиной, При подаче на измерительную цепь 1 напряжения0срабатывает ждувэй мультивибратор 5 эадатчика 4 интервалов времени, выходными импульсом которого открывается ключ 7 и через переключатель 14 входы дифференциа 1 ьного и дополнительного интеграторов 8 и 15 соединяются со средней точкой иэйерительной цепи 1, Дифференциальный и дополнительный интеграторы 8 и 15 интегрируют напряжения, пропорциональные значениям исследуемого и образцового элементов 2 н 3 измерительной цепи 1, в течение времени , которое задается постоянной времейн Г ждущего мультивибратора 5, В конце дифференционного и дополнительного интервалана выходах интеграторов 8 и 15 присутствуют напряжения 0,1, пропорциональные среднему эначению О напряжения 11 х(1), подаваемого на измерительную цепь 12 " а Осс сОс"Е с л ТС с сса э аогде С = Й 9 С 10 = Й С - постоянная11времени дифференциал ьного интегратора 8;Г = Й С - постоя н на я2 щвремени дополнительногоинтегратора 151Й, РЙ 1 ь - сопротивления,резисторов 9,11, 16;С 10 С 12,С 1 - емкости конденсаторов 10,12, 17;1, 7 - комплексныесопротивленияисследуемогои обраэцовогоэлементов 2и 3 измерительной цепи.После окончания интервала С, задатчиком 4 интервалов времени закрывается ключ 7 и через переключатель 14 входы дифференциального дополнительного интеграторов 8 и 15 соединяются с нулевой шиной. Одновременно опрокидывается триггер 20, выходным сигналом которого открывается ключ 19. В этом положении дополнительный интегратор 1 переводится в режим запоминания, а дифференциальный интегратор 8 разряжается выходнью напряжением Б 4 дополнительного интегратора 15 до нулевого значения. При появлении нуля на выходе дифференциального интегратора/8 срабатывает нуль-орган,13, который возвращает триггер 20 в исходное состояние и открывает ключ 18, производя сброс дополнительного интегратора 15 в нулевое состояние. Время .разряда дифференциального интегратора 8 и, соответственно, длительность импульса Оо на выходе триггера 20 определяется уравнениемс ь(стМхэ)Ю 1 (7 р 2% Сй Ьисходя из которого время разрядаХТ= - СВ случае измерения сопротивлений илииидуктивностей исследуемые элементы ,1 или Ь включаются в качестве ис,следуемого элемента 2 измерительнойцепи 1, а образцовые элементы Нд илиЬо вводятся вместо образцового элемента 3. В этом случае интервал времени Т равен11Т"- - при измерении сопротивлений;2 1йпри измерении индуктивностей.о 7871 бО Форме, амплитуде и частоте сигналов П(1), подаваемых на измерительную 65 цепь 1. Если необходимо измерять проводимость сопротивлений или емкость С, то указанные элементы включаются вместо образцового элемента 3, а в образцовые элементы д и С включаются вместо исследуемого элемента 2,При этом интервал времени Т равен при измерении проводимостей,К2 оТ=(; -А при измерении емкостей.С2 СОТаким образом, при постоянных значениях величин й, Ь , С , до и С длительность Т выходного импульса 1) триггера 20 прямо пропорциональна параметрам исследуемых элементов Н, Ь,С и д, независимо от значений напряжения у (1) и дпительности первого такта преобразования 1 у,.Если сигнал 0(С) представляетсобой одиночный импульс искаженной Формы, то соответствующие ему напряжения О, 04, снимаемые с выходовключа 7 и переключателя 14, интегрируются дифференциальным и дополнительным интеграторами 8 и 15 в течение длительности к этого импульса, после окончания которого начинается процесс Формирования интервала Т. При этом устанавливается единичный коэффициент деления делителя б частоты с регулируемым коэффициентом .деления, а постоянная времени ждущего мультивибратора 5 выбирается таким обрйзом, чтобы дифференциальный и дополнительный интеграторы 8.и 15 не входили в насыщение при интегриро ваиии напряжений 01 и 114 в течение времени 1, Если длительностьимпульса О(1) меньше постоянной времени Г ждущего мультивибратора 5,то интегрирование Выполняется на ин-тервале 1=1 и, а в случае, когдаи 7, интегрируются только определенная часть импульса Б (1), т. е.интегрирование производится на интервале времени , = сПри исследовании параметров емкостей или индуктивностей на измеритель-ную цепь подается либо последовательность импульсов, либо высокочастотный гармонический сигнал. В этом слу-чае ждущий мультивибратор 5 совмест,но с ключом 7 и переключателем 14 15 производит детектирование сигнала,и на входе дифференциального и дополнительного интеграторов 8 и 15 поступают однополярные импульсы 0О 4, сформированные из полуволн илиимпульсов напряжения П .Регулировкой коэффициента деления делителя б частоты с регулируемымкоэффициентом деления устанавливаютразличную длительность й первого такта преобразования в зависимости отамплитуды и скважности сигнала П (1)При этом интервал 1пропорционалендлительности периода сигнала Б,помноженной на коэффициент деленияделителя б частоты с регулируемымкоэффициентом деления, а на входыдифференциального и дополнительногоинтеграторов 8 и 15 поступает определенное число импульсов. Выходныенапряжения Пб, Б дифференциального и дополнительного интеграторов 8и 15 в этом случае соответствуют усредненной амплитуде данных импульсов, причем по"ле окончания интерваладелитель б частоты с регулиру емым коэффициентом деления по цепиобратной связи запрещает дальнейшеесрабатывание ждущего мультивибратора5 на время формирования выходногоинтервала Т.Пэи использовании в качествеУ(1) постоянного напряжения длительность такта усредненияустанавливается регулировкой постояннойвремени С ждущего мультивибратора 5так же, как и в случае подачи на измерительную цепь 1 импульсов О(1)большой длительности (й 7 Г ). Запускждущего мультивибратора 5 производится либо по команде оператора, либоавтоматически эадатчиком 4 интервалов 55 времени. Использование в качестве .задатчика 4 интервалов времени ждущего мультивибратора 5 и делителя б частоты с регулируемым коэффициентом деления охваченных общей цепью импульсной оЦ ратной связи, позволяет применять данный преобразователь при различной737 В 71 20 Формула изобретения ИПИ Заказ 256 аж 1019 Подписное,4 Предлагаемый измеритель применяет" ся как для контроля статических и динамических параметровпассивных элементов электрических цепейтаки для исследования температурной и временной стабильности элементов. Данное положение обусловлено тем, что минимальная длительность первого такта преобразования 1 определяется только быстродействием ключевых схем и лежит в пределах наносекундного диапазона, а максимальное время ин" тегрирования является практически неограниченньм.Предлагаемый измеритель устраняет погрешности от Формы и нестабильност амплитуды импульсов, подаваемых на йзмерительную цепь,поскольку в процессе преобразования производится одновременное усреднение амплитуды напряжений, снимаемых с образцового и исследуемого элементов измерительной цепи, и формирование интервала времеви, пропорционального отношениюданных величин, Это позволяет использовать предлагаемый измеритель для точного измерения параметров линейных и нелинейных элементов электрических цепей в режимах, близких к эксплуатационныч, или непосредственно в рабочих режимах, что значительно повышает достоверность результатов преобразования. 1. Измеритель пассивных параметров электрических цепей, содержащий измерительную цепь, первЫй вывод которой соединен со входом задатчика интервала времени, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, один вход последнего соединен со вто рым выходом измерительной цепи, а выход переключателя соединен с неинвертирующим входом интегратора, выходкоторого соединен со входом нуль-органа, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения достоверностирезультатов преобразования в измеритель введены дополнительный интегратор, три ключа и триггер, причем управляющий вход первого ключа соединене выходом задатчика интервала времени, вход первого ключа соединен стретьим выводом измерительной цепи,а выход первого ключа соединен с инвертирующим входом интегратора и выходом второго ключа, неиивертирующийвход интегратора соединен со входомдополнительного интегратора, в цепьобратной связи которого включен ключ,выход дойолнительного интегратора соединен со входом третьего ключа, управляющие входы второго и третьегоключей соответственно соединены свыходом нуль-органа, соединенного содним нз входов триггера и с выходомтриггера, другой вход которого соединен с другим выходом задатчнка интервала времени, а второй вход переключателя соединен с земляной шиной измерителя,2, Измеритель по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что в качествезадатчнка интервалов времени примененждущий мультивибратор,последовательно соединевний с делителем частотыс регулируемью коэффициентом деления,и охваченные цепью импульсной обратной связи,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССР9 472455, кл. Н 03 К 13/20, 1972.2. Мартяшин А. К. и др. Преобразователи электрических параметров длясистем контроля и измерения. ИЭнергия, 1976, с. 286, рис. 4-6