Преобразователь погонного сопротивления проволоки в период электрических колебаний

(21) 4424761/24-21 (22) 11.05.88 (46) 23.07.90. Бюл (71) Пензенский по технический ин С,В. НикишВ. Светлов ельство СС7/00, 198ПОГОННОГОВ ПЕРИОД Э П- КТсится к. измерет быть испол Фиг.7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР лититут(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОЛОКИРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ(57) Изобретение отнтельной технике и мо СБРЕТЕНИ 2зовано для измерения и контроля погонного сопротивления проволоки. Преобразователь содержит переключатель 1 диапазонов, блок 2 опорных резисторов, операционный усилитель 3, четыре контактирующих элемента 9,10,16,17, дифференциальный усили тель 11, компаратор 12, инвертирующий интегратор 13, инвертирующий масштабирующий преобразователь 14 и повторитель напряжения 15Преобразователь позволяет снизить погрешность преобразования за счет устранения влияния величины погонного сопротивления на результат преобразования2 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля погонного сопротивления микропроволоки.5Целью изобретения является снижение погрешности преобразования,На фиг.1 приведена схема преобразователя; на фиг.2 - эквивалентная схема участка проволоки между контактными элементами.Преобразователь содержит переключатель 1 диапазонов, блок 2 опор ных резисторов (с сопротивлениями КОр КофКо), операционный усилитель 3, клеммы 4 и 5 для контактированйя (с катушками с провблокой), катушки 6 и 7 с проволокой 8, третий 2 р и четвертый контактирующие элементы 9 и 10, дифференциальный усилитель 11, компаратор 12, инвертирующий интегратор 13, инвертирующий масштабирующий преобразователь 14, повторитель 25 15 напряжения, первый и второй контактирующие элементы 16 и 17. Первые выводы каждого опорного резистора блока 2 опорных резисторов подключены к соответствующему выходу переключате 3 О 1ля 1 диапазонов, вторые выводы опорных результатов объединены и соединены .с инвертирующим входом, опера-ционного усилителя 3 и с первым контактирующим элементом, неинверти-, рующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной устройства, выход операционного усилителя соеди-, нен с вторым контактирующим элементом, третий и четвертый контактирую- що щие элементы подключены к входам дифференциального усилителя, вьгход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к входам инвертирующего интегратора, 5 инвертирующего масштабирующего преоб. разователя и повторителя напряжения, выходы инвертирующего интегратора и инвертирующего масштабирующего преобразователя соединены соответственно с третьим и вторым входами компаратора, четвертый вход компаратора соединен с его выходом, вход повторителя напряжения подключен к входу переключателя диапазонов. 55Преобразователь работает следующим образом.При включении питания благодаря большому коэффициенту усиления компа" ратора 12 на его выходе появляетсяимпульс положительного или отрицатель.ного (предположим, положительного)напряжения с амплитудой У . Это напряжение через повторитель 15 напряжения, служащий для развязки и повышения нагрузочной способности.компаратора, подается на вход переключателя1 диапазонов.Переключатель 1 диапазонов устанавливается оператором в одно из положений, При этом вход переключателя 1 диапазонов соединяется с одним из еговыходов и напряжение с амплитудой 11с выхода повторителя 15 напряжениячерез переключатель 1 диапазонов иодин из опорных резисторов К из бло"ка 2 опорных резисторов подается наинвертирующий вход операционногоусилителя 3.В цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 3 черезклемми 4 и 5 для контактирования скатушками с проволокой включены катушки 6 и 7 с проволокой 8, причемток обратной связи Т операционногоусилителя 3 протекает через клемму 4,катушку 6, проволоку 8, катушку 7 иклемму 5. При помощи контактирующихэлементов 9 и 10 снимается и подается на вход дифференциального усилителя 11 падение напряжения на заданномотрезке проволоки длиной Ь, вызванноепротеканием по проволоке тока 1Поскольку входной ток инвертирую-щего входа операционного усилителя3 близок к нулю, то ток в цепи отрицательной обратной связи 1. практически равен тоКУна входе уси-,лителя 3, протекающему через сопротивление Ко входной цепи операционного усилителя, т.е,осВх фа ток,1 , в свою очередь, равен2Бак К фоСледовательно,11 оеос Кпричем значение тока Ес можно задавать, изменяя сопротивление К путем выбора при помощи переключателя 1и не зависит от сопротивления подводящих проводов, переходных контактных сопротивлений между клеммами 4 и 5 и катушками 6 и 7, а также от сопротивления отрезков проволоки между катушками и контактирующими элементами.Падение напряжения на отрезке проволоки 8 длиной Ь, заключенном между контактирующими элементами 9 и 10, Равно Бо К Ь погЭто напряжение усиливается дифференциальным усилителем 11 с коэффициентом усиления Кд. При этом выходное напряжение дифференциального усилителя 11 поступает на первый вход компаратора 12,Напряжение с амплитудой Б с выхода компаратора 12 поступает также на входы инвертирующего интегратора 13 и инвертирующего масштабирующего 35 преобразователя 14. Выходное напряжение инвертирующего интегратора 13 П (й) = -йПон"и 40 где с и- постоянная интегрированиялинвертирующего интегратора13,поступает на третий вход компаратора 12.ф 5 Выходное напряжение инвертирующего масштабирующего преобразователя 14 1 ос К 5 1580285 диапазонов одного из опорных резистоблока 2 опор ных резисторов.Операционный усилитель 3 выступает, таким образом, в качестве преобразователя напряжение - ток, при этом ток 1 не зависит от сопротивления К, , включенного в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 3,На фиг,2 К - сопротивление отрезка проволоки 8 длиной Ь между контактирующими элементами 9 и 10, причем К = Кг Ь (К О - погонное сопротивление проволоки 8); К, - сопротивление цепи от инвертирующего входа операционного усилителя 3 до контактирующего элемента 9, включающее в себя сопротивление подводящего провода от 20 операционного усилителя 3 до клеммы 4 для контактирования с катушкой с проволокой, переходное контактное сопротивление между клеммой 4 и катушкой 6, сопротивление между катушкой 6 и проволокой 8 и сопротивление отрезка проволоки 8 от катушки 6 до .контактирующего элемента 9; К п - сопротивление цепи от контактирующего элемента 10 до выхода операционного усилителя 3, включающее в себя сопротивление подводящего провода от операционного усилителя 3 до клеммы 5 для контактирования с катушкой с проволокой, переходное контактное / сопротивление между клеммой 5 и катушкой 7, сопротивление между катушкой 7 и проволокой 8 сопротивление отрезка проволоки 8 от катушки 7 до .контактирующего элемента 10,Поскольку сопротивления Кп К 3и К п включены последовательно (фиг.2), падение напряжения на сопротивлении К вследствие протекания по этой цепи тока 1 БоПщ П К дч К КпоЬ Кщопри заданном токе 1 зависит только от сопротивления К и не зависит от сопротивлений К я, и Кп, так как50 ток 1 также не зависит от этих сопротивлений. Другими словами, падение напряжения на отрезке проволоки 8 длиной Ь, 55 заключенном между контактирующими элементами 9 и 10, определяется только погонным сопротивлением проволоки 8 Пмп = По мп где К - коэффициент передачиблока )4,поступает на второй вход компаратора 12,На четвертый вход компаратора 12поступает его выходное напряжение6 фНапряжения ПдЧ Пмп иПозпоступающие иа первый, второй, тре+ Кз 11 и+ К 11 о) Преобразователь погонного сопротивления проволоки в период электричестий и четвертый входы компаратора12, суммируются с соответствующимикоэффициентами суммирования К ККи К 4. При этом полярность выходного напряжения компаратора 12определяется знаком суммы напряжений на его входахБь 8 п Б88 п(К,О + К 0, + В момент изменения знака суммы напряжений на входах компаратора 12 полярность его выходного напряжения с амплитудой П. скачкообразно изменится на противоположную, Описанный процесс повторится при другой полярности напряжения. В результате в схеме возникают релаксационные колебания, длительность полупериода которых может быть определена из условия равенства нулю суммы напряжений на входах комнаратора 12 4 ДЧ 2 Мп 3 ии 4 О ) пог Ь Кд 1 К 2, оКмп)о+К (- - С) + К У = Оцоли4 о Если обеспечить ККм= К 4, то ра- венство У, ЯойогЬ Кд- К,т;- О 1 о о будет выполняться при Т К(КАз(иЬщ аи йа имиВ.2 Крпог" Тгде -- полупериод релаксационных2колебаний в схеме,Таким образом, период релаксационных колебаний на выходе схемы2 К 1 КсЬпого пропорционален погонному сопротивлению проволоки 8. 15 20 25 30 35 40 45 50 Применение данного преобразователя позволит создать недорогие, широкодиапазонные измерители погонного соп-ротивления проволоки отличающиеся стабильностью параметров (низкой чувствительностью к влиянию дестабилизирующих факторов внешней среды). Формула изобретения ких колебаний, содержащий операционый усилитель, компаратор, выход которого соединен с входом инвертирующего интегратора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения погрешности преобразования, в него введены переключатель диапазонов, блокопорных резисторов, четыре контактирующих элемента, дифференциальный усилитель, инвертирующий масштабирующийпреобразователь и повторитель напряжения, причем первые выводы блокаопорных резисторов соединены с соответствующими входами переключателядиапазонов, а вторые их выводы объединены и соединены с первым контактирующим элементом и с инвертирующим входомоперационного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общейшиной, а выход - с вторым контактирующим элементом, входы дифференциального усилителя соединены с соответствующими выводами третьего и четвертого контактирующих элементов, которыерасположены в промежутке между первым и вторым контактирующими элементами с заданным расстоянием между ними,выход дифференциального усилителясоединен с первым входом компаратора,выход которого через инвертирующиймасштабирующий преобразователь, инвертирующий интегратор соединен свторым, третьим и непосредственночетвертым входами компаратора и через повторитель напряжения - с входом переключателя диапазонов и выходной шиной устройства.1580285 1 л ОЛ 6 Ю 7 РФ 7 ЮПф Фиг рректор А, Обруч Заказ 2009 Тираж 559 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям иоткрытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раущская наб д, 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гага К Уходув ИуСцЛитСЛР Составитель А. ШикерунРедактор С. Пекарь Техред М.Дидык Олерацимю гоУГиЛиЛВЮ