Трансформаторный мост переменноготока

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Клз 0 01 й 17/12 с присоединением заявки Но Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 300681, Бюллетень М 24 Дата опубликования ьписаиья 300681 НСФОРМАТОРНЫИ МОСТ ПЕРЕМЕНН ТОКА 54 Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей комплексного сопротивления.Известны трансформаторные измерительные мосты переменного тока, содержащие, источник пйтания, трансформатор напряжения, суммирующие трансформаторы, транзисторные ключи,.при помощи которых суммирующие трансформаторы подключаются к обмоткам трансформатора напряжения, образцовую меру, объект измерения, детектор равновесия Г 11Такие мосты по сравнению с теми, у которых для коммутации декадных обмоток используются электромагнитные реле, имеют повышенное быстро- действие, однако из-за сложности, связанной с применением суммирующих трансформаторов и оборудования, необходимого для устранения погрешностей, вносимых ключами, широкого распространения они не находят.Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому является трансформаторный мост переменного тока, содержащий источник питания (генератор), к которому подключен трансформатор напряжения с регулируемой ЗО и нерегулируемой вторичными обмотками, транзисторные. ключи, одни электроды которых, например эмиттеры, подключены к отводам регулируемой обмотки, а другие - коллекторы, соединены вместе и образуют выход регулируемой обмотки, источник постоянного напряженйя, связанный с общим проводом, управляемые генераторы тока, выполненные в виде транзисторов, эмиттеры которых подключены к токо- задающим резисторам, базы - к источникам коммутирующих сигналов, а коллекторы - к базам соответствующих транзисторных ключей, образцовую меру, объект измерения и детектор равновесия Г 23.Недостатками этого моста явЛяются низкое быстродействие, обусловленное, во-первых, длительным эапиранием транзисторнйх ключей из-эа большого значения постоянной времени цепи разряда их база-эмиттерных переходов, во-вторых, снижение быстродействия происходит иэ-за протекания через регулируемую обмотку трансформатора напряжения токов управления транзисторными ключами; большое количество оборудования, что обусловлено необходимостью использованияъуправляемых генераторов тока; снижение точности измерения из-за влия-ния нулевых, неуправляемых токовтранзисторов, используемых в качестве управляемых генераторов тока итранзисторов, находящихся в источниках коммутационных сигналов.,Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение при сохранении высокой точности измерения.Поставленная цель достигается тем,что трансформаторный мост перемепного тока, содержащий источник питания,к которому подключен трансформаторнапряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, транзисторные ключи, эмиттеры которых . 15подключены к отводам регулируемойобмотки, а коллекторы соединены вместе и образуют выход регулируемойобмотки, соединенный с одним выводомобразцовой меры, источник постоянного. напряжения, соединенный с общимпроводом, источники коммутирующихсигналов, один вывод объекта измерения соединен с выводом нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, детектор равновесия,соединенный Со вторыми выводами объекта измерения и образцовой меры, снабжен двумя транзисторами, токозадающими резисторами, резистивным делителем напряжения и дополнительнымирезисторами, причем коллектор первого и база второго транзисторовподключены к выходу регулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, база первого транзисторак средней точке резистивного делителя напряжения, крайние выводы которого соединены с источником постоянного напряжения, эмиттер первоготранзистора через первый токозадающий резистор подключен к эмиттерувторого транзистора, а через второйк одному выводу источника постоянного напряжения, к другому выводу которого подключен коллектор второго 45транзистора, при этом к одному извыводов каждого собтветствующего источника коммутирующего сигнала, соединенного с соответствующим резистором в базовой цепи транзисторныхключей, подключен дополнительный резистор, другой вывод которого соединен с источником постоянного напряжения.На чертеже представлен предлагаемый трансформаторный мост перемен,ного тока,Предлагаемый трансформаторныймост переменного тока содержит источник 1 питания (генератор), трансформатор 2 напряжения с регулируемой 6 Овторичной обмоткой 2 и нерегулируемой вторичной обмоткой 4, транзисторные ключи 5.1 - 5.10 с резисторами 6.1 - 6,10 в базовой цепи, источники 7.1 - 7.10 коммутирующих сиггде Е эб3 напряжение источника 9 питания, действующее на зажимах резистивного делителя 15; напряжение постоянного тока, действующее на выходе источника 7 коммутирующего сигнала;верхнее и нижнеЕ плечо резистивного делителя 15 напряжения соответственно; напряжение участка эмиттербаэа транзистора 13; сопротивление токозадающего резистора 16; налов,дополнительные резисторы 8.1 8.10, источник 9 постоянного напря.- жения, образцовую меру 10, объект 11 измерения, детектор 12 равновесия, а также транзисторы 13 и 14, резистивный делитель 15 напряжения и токозадающие резисторы 16 и 17.Трансформаторный мост работает следующим образом.Мост уравновешивается регулировкой числа витков регулируемой обмотки 3. Изменение числа ее витков осуществляется путем поочередной коммутации транэисторных ключей 5.1 - 5.10, Для этого на соответствующий ключ от соответствующего источника 7 коммутирующего сигнала через соответствующий "базовый" резистор 6 подается управляющий сигнал, который, проходя через переход база-эмиттер ключа, насыщает его и тем самым подключает образцовую меру 10 к отводу регулируемой обмотки.При этом ток, протекающий по образцовой мере, сравнивается с током, возникающим в цепи объекта 11 измерения под действием на него напряжения обмотки 4, а результат сравнения воспринимается детектором 12 равновесия.Транзисторы, токоэадающие резисторы и резистивный делитель напряжения вырабатывают ток, состоящий из постоянной и переменной составляющих, который с выхода 18 поступает на выход регулируемой обмотки 3.Постоянная составляющая этого тока, сформированная при помощиисточника 9 постоянного напряжения, транзистора 13, включенного по схеме с "общей базой", резистивного делителя 15 напряжения и токоэадающего резистора 16, проходя через транзисторный ключ, который в данный момент времени находится в насыщении, обтекает соответствующую часть регулируемой обмотки 3 в направлении, обратном направлению протекания тока управления транзисторными ключами. Благодаря этому при выборе параметров с учетом зависимостиВ 4 - сопротивление "базовогорезистора 6,сС 1 - коэффициент передачи по то-ку транзистора 13,влияние тока управления транзисторными ключами на быстродействие мостабудет устранено.Переменная. составляющая выходноготока фдрмируется при помощи транзисторов 13 и 14 и токозадающего резистора 17. Происходит это следующим 10образом.Выходное напряжение регулируемойобмотки 3 через вход 19 поступает.на базу транзистора 14, включенногопо схеме эмиттерного повторителя.Выходное напряжение эмиттерной цепитранзистора 14 воздействует на токозадающий резистор 17, создавая ток,который втекает в эмиттерную цепьтранзистора 13 и далее поступает на 20выход 18.Протекая через насыщенный транзисторный ключ переменная составляющая выходного тока создает на эмиттерном переходе ключа падение напряжения, противоположное по знаку тому, которое создается на этом жепереходе при протекании переменноготока в цепь управления ключом. Присоблюдении равенстваВ: сС,К- К 4 ,) Зогде В 5 - сопротивление токозадающего резистора 17;К - коэффициент передачи повторителя напряжения, выполненного на транзисторе 14,эти падения напряжения будут раВны.Благодаря этому погрешность измерения, возникающая из-за шунтирующегодействия цепей управления транзисторными ключами на рЕгулируемую обмотку, будет устранена.При снятии управляющих сигналов,т.е. при переводе источников 7.17.10 коммутирующих сигналов в состояние логического нуля, транзисторные ключи запираются потенциалоМ,снимаемым с зажима источника 9 постоянного напряжения посредством дополнительных резисторов 8.1 - 8.10.Образовавшаяся при этом цепь разряда емкости участка эмиттер-базатранзисторных ключей (корпус-обмотка 3 - переход эмиттер-база ключарезисторы 6-8 - источник 9 питаниякорпус.) может иметь постоянную времени не менее, чем на порядок меньшую постоянной времени цепи разряда аналогичного участка известногомоста. Поэтому быстродействие предлагаемой мостовой цепи будет во много раз больше, чем у известного мос- Щ)та. (В тех случаях, когда источники7.1-7.10 коммутирующего сигнала находятся в состоянии логическогонуля, нулевые токи их выходных тран зисторов компенсируются токами противоположного направления, втекающими в источники 7,1 - 7.10 по .цепи: дополнительные резисторы 8.1 8.10 - источник питания 9, Это повышает точность измерения, так как препятствуетпроизвольному открыванию транзисторных ключей.Таким образом, предлагаемая мос-. товая цепь в сравнении с известными измерительными цепями, аналогичными по структуре и .назначению, обладает большим быстродействием, простотой (за счет отсутствия генераторов тока) и достаточно высокой точностью измерения.формула изобретенияТрансформаторный мост переменного тока, содержащий источник питания, к которому подключен трансформатор напряжения с регулируемой и нерегулируемой вторичными обмотками, транзисторные ключи, эмиттеры которых подключены к отводам регулируемой обмотки а коллекторы соединены вместе и образуют выход регулируемой обмотки, соединенный с одним выводом образцовой меры, источник постоянного напряжения, соединенный с общим проводом, источники коммутирующих сигналов, один вывод объекта измерения соединен с выводом нерегулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, детектор равновесия, соединенный со вторыми выводами объекта измерения и образцовой меры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения при сохранении высокой точности измерения, он снабжен двумя транзисторами, токо- задающими резйсторами, резистивным делителем напряжения и дополнительными резисторами, причем коллектор первого и база второго транзисторов подключены к выходу регулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения, база первого транзистора - к средней точке резистивного делителя напряжения, крайние выводы которого соединены с истрчником постоянного напряжения, эмиттер первого транзистора через первый токо- задающий резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, а через второй - к одному выводу источника постоянного напряжения, к другому выводу которого подключен коллектор второго транзистора, при этом к одному из выводов каждого соответствующего источника коммутирующего сигнала, соединенного с соответствующим резистором в базовой цепи транзисторных Ключей, подключен дополнительный резистор, другой вывод842593 которого соединен.с источником постоянного напряжения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Составитель И. Бахтинаедактор С. Шевченко Техред А,Ач Корректор А. Гриценко Тираж 732дарственного комитетаизобретений и открытийЖ, Раушская наб., д одписн Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна Заказ 5087/50 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москва, 1. Авторское свидетельство СССР:Р 509836, кл. С 01 В 17/12, 1974.2. Авторское свидетельство СССР