Преобразователь параметров двухполюсной электрической цепи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 798 А 01 Я 27/26 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Автоматический контрол ь радиоэлектронного и электротехнического оборудования./Под ред, В.М.Шляндина и А,И,Мартяшина. - М.: Энергия, 1972, с. 180, рис. 4-15,.Мартяшин А.И, и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. - М.: Энергия, 1976, с, 347, рис, 6-19.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ (57) Изобретение относится к системе контроля и измерения и направлено на совершенствование преобразователей параметров электрической цепи в код, Целью изобретения является повышение быстродействия. Особенностью устройства, содержащего преобразователь параметров двухполюсной электрической цепи в электрический сигнал и блоки обработки результатов измерений, является введение второго источника 9 опорного напряжения, импульсного элемента 8, элемента 10 задержки, элемента ИЛИ 11, элемента И 13, элемента НЕ 15, первого 14 и второго 16 преобразователей временного интервала в код вычислительного блока 17, что обеспечивает формирование и измерение двух временных интервалов Т 1 и Т 2 и вычисление значений параметров двухполюсной электрической цепи с повышенным быстродейст- Бвием. 3 ил,Изобретение относится к системам контроля и измерения и направлено на совершенствование преобразователей. параметров электрической цепи в код,Целью изобретения является повышение быстродействия.На фиг.1 приведена структурная электрическая схема преобразователя параметров двухполюсной электрической цепи; на фиг. 2 - временные диаграммы эпюр напряжений в различных точках электрической схемы; на фиг.3 - программа вводы вычислений и вывода результатов расчета вычислительного блока (микро-ЭВМ).Преобразователь параметров двухполюсной электрической цепи (ДЭ Ц) содержит первый источник 1 опорного напряжения, коммутатор 2, опорный резистор 3, резистор 4, конденсатор 5, усилитель 6 постоянного тока, блок 7 сравнения, импульсный элемент 8, второй источник 9 опорного напряжения, элемент 10 задержки, элемент ИЛИ 11, ВЯ-триггер 12, элемент И 13, первый преобразователь 14 временного интервала в код, элемент НЕ 15, второй преобразователь 16 временного интервала в код, вычислительный блок 17, общую шину 18, шину 19 "Пуск".На фиг,2 приведены следующие диаграммы: а - напряжение Оп на шине 19 "Пуск"; б - напряжение ОА на выходе коммутатора 2; в - напряжение ОБ на выходе усилителя 6 постоянного тока; г - напряжение Ов на выходе блока 7 сравнения; д - напряжение Ог на выходе элемента ИЛИ 11; ж - напряжение Ое на прямом выходе ВЯ- триггера 12; 3 - напряжение Ож на инверсном выходе ВЯ-триггера 12; и напряжение О на выходе элемента И 13,Первый выход источника 1 соединен с первым входом коммутатора 2, второй вход которого соединен с шиной 18 "Земля", к которой подключены также второй выход первого источника 1 опорного напряжения, третий выход второго источника опорного напряжения 9 и второй вход усилителя 6 постоянного тока, первый вход которого через опорный резистор 3 подключен к выходу коммутатора 2, при этом в цепь обратной связи усилителя 6 постоянного тока включена двухполюсная электрическая цепь, состоящая из параллельно включенных резистора 4 и конденсатора 5, причем выход усилителя 6 постоянного тока соединен с первым входом блока 7 сравнения и первым входом импульсного элемента 8, второй вход которого соединен с вторым выходом (-02) второго источника 9 опорного напряжения, первый выход которого (-О 1) соединен с вторым входом блока 7 сравнения, выход25 30 35 40 45 Вх( о )Вх СхОБ(с) = - Ео - (1 - е ),(1)где В - сопротивление опорного резистора.Первый интервал времени заканчивается в момент 11, когда напряжение Об(1) равно напряжению на первом выходе второго источника опорного напряжения, которое равно -О 1, Следовательно, будет справедливо 55 соотношениеВт 1/Вх сх-О =-Е, - "(1 - е ) (2)Во Из (2) получают 5 1 О 15 20 которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 11, второй вход которого подключен к шине 19 "Пуск", которая также соединена с третьим и вторым входами соответственно первого 14 и второго 16 преобразователей временного интервала в код, с входом элемента 10 задержки и вторым входом блока 17, первый вход которого соединен с выходами первого 14 и второго 16 преобразователей временного интервала в код, четвертый вход последнего подключен к выходу блока 7 сравнения, а первый вход второго преобразователя 16 временного интервала в код, соединен с выходом элемента И 13, который также подключен к третьему входу блока 17, первый выход которого подключен к третьему входу второго преобразователя 16 временного интервала в код и связан с входом элемента НЕ 15, выход которого подключен к четвертому входу первого преобразователя 14 временного интервала в код, первый и второй входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходом ВЯ-триггера 12, Я-вход которого соединен с выходом элемента 10 задержки, а В-вход - с выходом О элемента ИЛИ 11, причем прямой выход ВЯ- триггера 12 также подключен к третьему входу коммутатора 2, а инверсный выход ВЯ-триггера 12 подключен к второму входу элемента И 13, первый вход которого соединен с выходом импульсного элемента 8, при этом второй выход блока 17 является выходом преобразователя параметров ДЭЦ. Преобразователь параметров двухполюсной электрической цепи позволяет сформировать электрический сигнал, в котором информация о величинах сопротивления Вх и емкости Сх будет содержаться в двух интервалах времени, Первый интервал Т 1 формируется при подаче в момент Т на вход опорного резистора напряжения Е от первого источника 1 опорного напряжения, При этом выходное напряжение усилителя постоянного тока будет изменяться по зако- ну(3)- т 1/йх Сх )Ео (1 - е Второй интервал формируется при отключении в момент 11 напряжения Ео от входа опорного резистора и подключении к нему через коммутатор шины "Земля". В этом случае напряжение на выходе усилителя постоянного тока будет изменяться по закону- (г-г 1 )/Вх СхОБ(г) 01 е (4) Интервал времени Т 2 заканчивается в момент сг, когда напряжение ОБ(1) равно напряжению -02 на втором выходе источника опорного напряжения. Поэтому для момента 12 из соотношения (4) получаютВхСхТ 2 Т 2(5)1 п - 1 и -02 0101 ОгПодставив(5) в (3) получают значение Вх Вх = 01 Во/(Ео (1 - ехр ( --и - ),(6)Т 1 01 Т 2 02Из формулы (5) при известном Вх можно получить выражение для вычисления СхСх = Тг/(Вх 1 и - ) .0102(7)Преобразователь параметров двухполюсной электрической цепи работает следующим образом.В момент гп на шину 19 "Пуск" подается импульс, по которому включается питание всех элементов преобразователя параметров ДЭЦ и подается импульс Оп на второй вход блока 17, третий и второй входы преобразователей временного интервала в код соответственно 14 и 16, через элемент ИЛИ 11 на В-вход ВЯ-триггера 12 и на вход элемента 10 задержки, По этому импульсу на инверсном выходе ВЯ-триггера 12 устанавливается потенциальный сигнал Ож, а на его прямом выходе сигнал отсутствует, По импульсу Оп преобразователи.14 и 16 временных интервалов в код обнуляются и подготавливаются к работе. В блоке 17 по импульсу Оп обнуляется регистр управляющего слова ППИ и блок 7 выходит на начало программы, представленной на фиг.З, В элементе 10 задержки происходит запаздывание импульса Оп на время тз = Ь - 1 п и в момент то на выходе элемента задержки появляется сигнал Ог 24, который поступает на вход Я-вход ВЯ-триггера 12. По импульсу Ог на прямом выходе ВЯ-триггера 12 появляется потенциальный сигнал Ое, а на инверсном выходе ВЯ-триггера 12 устанавливается нулевой сигнал. Сигнал Ое поступает на второй вход первого преобразователя 14 временного интервала в код и запускает его, а 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 также подается на третий вход коммутатора 2, который подключает к опорному резистору 3 напряжение Ео от первого источника 1 опорного напряжения. Напряжение Ео через опорный резистор 3 подключается к первому входу усилителя 6 постоянного тока. Выходное напряжение ОБ усилителя изменяется по закону (1). В момент 11, когда напряжение ОБ на выходе усилителя 6 постоянного тока сравняется с напряжением - 01, на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал Ов, который поступает через элемент ИЛИ 11 на В-вход ВЯ-триггера 12, а также на четвертый вход второго преобразователя 16 временного интервала в код и запускает его.На прямом выходе В 5-триггера 12 потенциальный сигнал пропадает, а на инверсном выходе появляется потенциальный сигнал Ож, который останавливает первый преобразователь 14 временного интервала в код, в котором зафиксирован код, соответствующий интервалу Т 1,Изменение состояния ВЯ-триггера 12 приводит к изменению состояния коммутатора 2, который отключает от входа опорного резистора 3 напряжение Ео и подключает к опорному резистору общую шину. Напряжение на выходе усилителя б постоянного тока Оь начинает изменяться по закону (4). Когда оно превысит напряжение - 02, на выходе импульсного элемента 8 появляется импульс, который поступает на первый вход элемента И 13. На втором входе элемента И 13 присутствует потенциальный сигнал Ож с инверсного выхода ВЗ-триггера 12, Поэтому в момент гг на выходе элемента И 13 появляется импульс Оз, Этот импульс поступает на первый вход второго преобразователя 16 временного интервала в код, в котором зафиксирован код, соответствующий интервалу Тг. Импульс с выхода элемента И 13 поступает также на третий вход блока 17 и сигнализирует о том, что блок 17 должен считывать коды с первого и второго преобразователей 14 и 16 временных интервалов в код. Блок 17 считывает код, соответствующий Т 1, с первого преобразователя 14 временного интервала в код. Этот код поступает на первый вход блока 17, так как на первом выходе блока 7 будет нулевой сигнал, благодаря чему на выходе элемента НЕ 15 будет единичный сигнал, разрешающий считывание с первого преобразователя 14 временного интервала в код. После считывания кода, соответствующего Т 1, на первый выход блока 17 выдается единичный сигнал (фиг.З), который поступает на третий вход второго преобразователя 16 воеменного интервала в код, с которого считываетсякод, соответствующий интервалу Тг, После занесения этого кода в память блока 17 выполняются расчеты по соотношениям (6) и (7), представленные на фиг.3 подпрограммой ВВВ, записанной на языке "Бейсик". После осуществления вычислений производится выдача результатов на второй выход блока 17 в виде кодов, соответствующих параметрам двухполюсной электрической цепи (коды Вх и Сх).Таким образом, на выходе блока 17 получают значения параметров двухполюсной электрическбй цепи, состоящей из параллельно включенных резистора и конденсатора. При этом время преобразования в предлагаемом преобразователе значительно меньше, Например, если выбрать О 1 =Йо(1-е )и О 2=Ео Йх -1 Ео Йх -1Вое, то интервал Т 1 равен постоянной времени цепи, а интервал Тг равенТг = ВхСх п - : ВхСхЬ(е ) = 0,54 ЙхСх,О 1О 2Таким образом, суммарное время преобразования будет меньше двух постоянных времени двухполюсной электрической цепи,Формула изобретения Преобразователь параметров двухполюсной электрической цепи, содержащий источник опорного напряжения, первый выход которого последовательно соединен с первым входом коммутатора, опорным резистором, первым входом усилителя постоянного тока и первым входом блока сравнения, ЙЯ-триггер, шину для подачи сигнала "Пуск", причем второй выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом коммутатора и общей шиной, второй вход усилителя постоянного тока соединен с общей шиной, первый вход и выход усилителя постоянного тока являются клеммами для подключения исследуемых резистора и конденсатора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй ис 5 10 15 20 25 30 35 40 45 точник опорного напряжения, импульсный элемент, элемент задержки, элемент ИЛИ, элемент И, элемент НЕ, первый и второй преобразователи временного интервала в код и вычислительный блок, выход блока сравнения последовательно соединен с первым Входом элемента ИЛИ, инверсным входом ЙЯ-триггера, первым входом первого преобразователя временного интервала в код и первым входом вычислительного блока, выход усилителя постоянного тока последовательно соединен с первым входом импульсного элемента, первым входом элемента И, первым входом второго преобразователя временного интервала в код и первым входом вычислительного блока, первый отрицательный выход второго источника опорного напряжения соединен с вторым входом блока сравнения, второй отрицательный выход его соединен с вторым входом импульсного элемента, а третий выход его соединен с общей шиной, шина "Пуск" соединена с входом элемента задержки, выход которого последовательно соединен с прямым входом ВЯ-триггера, и вторым входом первого преобразователя временного интервала в код, вторым входом элемента ИЛИ, третьим и вторым входами соответственно первого и второго преобразователей временного интервала в код и вторым входом вычислительного блока, выход элемента И соединен с третьим входом вычислительного блока, первый выход которого соединен с входом элемента НЕ и третьим входом второго преобразователя временного интервала в код, выход элемента НЕ соединен с четвертым входом первого преобразователя временного интервала в код, выход блока сравнения соединен с четвертым входом второго преобразователя временного интервала в код, второй выход вычислительного блока является выходом преобразователя двухполюсной электрической цепи, прямой выход ВЗ-триггера соединен с третьим входом коммутатора, а инверсный выход - с вторым входом элемента И.;ВЫДАЧА 1 НА ВТО РХ,О% к Ю/ЕО/(1 ЕХРСХ а Т 2/РХ/СК(о 1,92)ЕТ Т 2) Корректор А. Обруч Подписноеиям и открытиям при ГКНТ СССРя наб., 4/5 бретеаушскааказ 814 Тираж 415 ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, Ж;СЧИТЫВАНИЕ СО ВТОРОГО СЧЕТЧИКА;л-с АЩКНИК К ПП ВЫЧИСЛИМРЕЭУЛЬТАТА РХ В АККуМуРЕЗУЛЬТАТА СХСХ В АККУМУЛЯТОР