Преобразователь параметров двухэлементных нерезонансных электрических цепей в унифицированные сигналы

(11) 534032 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 23,01.75 (21) 2099081/21с присоединением заявкиОЗК 13/02 Государственный комитетСовета Министров ССС 3) Приорите 53) УДК 681.325(088,8) Опубликовано 30,10.76, БюллетеньДата опубликования описания 16.12.76 делам изобретен и открытий(71) Заяви 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПАРАМЕТРОВ Д НЕРЕЗОНАНСНЪХ ЭЛЕКТРИЧЕСК УНИФИЦИРОВАННЫЕ СИГХЭЛ ЕМЕНТНЬ ЦЕПЕЙ ВЛЫ Однако точност кроме того, получ ни отсчет по дву Известен преоб плексных электри ванные сигналы, с янного тока, к вх меряемая цепь, а ной связи включ усилителя постоя ному входу анал вход которого под управляемого дел последнего соедиИзобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться для измерения значений параметров параллельных и последовательных ЯС- и Ж-цепей.Наиболее широкое распространение для измерения параметров комплексных цепей нашли равновесные мосты переменного тока с аналоговым и дискретным уравновешиванием, но они сложны и имеют низкое быстродействие.Известен преобразователь параметров комплексных электрических цепей в интервал времени, который позволяет преобразовывать каждый из параметров двухэлементной электрической цепи в частотно-временной сигнал Я ь его преобразования низкая, ается раздельный во времем измеряемым параметрам. разователь параметров комческих цепей в унифицироодержащий усилитель постооду которого подключена изв цепь отрицательной обратен опорный элемент, выход нного тока подключен к одогового сумматора, второй ключен к выходу дискретно ителя, управляющие входы иены с выходами счетчика,а аналоговыи вход - с выходом усилителя - ограничителя и с входом усилителя постоянного тока через измеряемую цепь; выход аналогового сумматора подключен одновременно к одному из входов усилителя - ограничителя и к входу дифференциатора, другой вход усилителя - ограничителя соединен с его же выходом и с одним входом логической схемы; выход дифференциатора через пороговый элемент подсоединен к второму входу логической схемы, выход которой подключен к входу счетчика 21,Работа преобразователя в случае преобразования параметров последовательных ЯС- и Ы-цепей и параллельной М-цепи аналогична.Низкое быстродействие такого преобразователя объясняется изменением кода дискретно управляемого делителя лишь один раз за период генерируемых прямоугольных импульсов.Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя параметров двухэлементных нерезонансных электрических цепей в унифицированные сигналы.Это достигается тем, что в предлагаемый преобразователь параметров двухэлементных нерезонансных электрических цепей в унифицированные сигналы введены интегратор, усилитель, генератор тактирующих импульсов и логическая схема, причем выход дифференциального усилителя-ограничителя через интег 534032ратор соединен с аналоговым входом дискретно управляемого делителя, первый вход логической схемы через усилитель подключен к выходу дифференциатора, второй - к выходу генератора тактирующих импульсов, третий - к выходу,дифференциального усилителя-ограничителя, а выходы логической схемы соединены с суммирующей и,вычитающей шинами реверсивного счетчика.На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в характерных точках схемы,Преобразователь содержит усилитель постоянного тока 1, измеряемую цепь 2, опорный элемент 3, аналоговый сумматор 4, дискретно управляемый делитель 5, реверсивный счетчик 6. дифференциальный усилитель-ограничитель 7, интегратор 8, дифференциатор 9, усилитель 10, генератор тактирующих импульсов 11 и логическую схему 12, при этом выход усилителя постоянного тока 1, в цепь отрицательной обратной связи которого включен опорный элемент 3, подключен к одному входу аналогового сумматора 4, второй вход которого подключен к делителю 5, управляющие входы последнего соединены с выходами счетчика 6, а аналоговый вход - с выходом интегратора 8 и с одним входом усилителя-ограничителя; выход сумматора 4 подключен одновременно через дифференциатор 9 к входу усилителя 10 и к второму входу усилителя 7, выход которого соединен через измеряемую цепь 2 с входом усилителя 1 и с входом интегратора 8; выход усилителя 10, генератора 11 и усилителя-ограничителя 7 подключены к соответствующим входам схемы 12, два выхода которой подключены к суммирующей и вычитающей шинам реверсивного счетчика 6.Работа преобразователя описывается на примере преобразования параметров параллельной ЯС-цепи; в качестве опорного элемента в этом случае в цепь отрицательной обратной связи УПТ 1 включается конденсатор емкостью Со,При включении преобразователя дифференциальный усилитель-ограничитель 7 из-за большого значения коэффициента усиления находится в насыщенном состоянии и с его выхода снимается напряжение +Е,. С выхода интегратора 8 снимается напряжение +Е, -и (где т - размер постоянной времени интегратора 8;,1 - текущее время). Это напряжение поступает на инвертирующий вход усилителя- ограничителя 7 и на вход делителя 5, напрякение на выходе которого имеет вид +Е,ц, -и (где р; - коэффициент передачи делителя 5).Одновременно напряжение с выхода усилителя-ограничителя 7 через измеряемую цепь 2 поступает на вход усилителя 1, охваченного параллельной емкостной отрицательной обратной связью через опорный элемент 3; на выходе УПТ 1 напряжение изменяется во временипо следующему закону- Е, -- Е,С(1)С, ЛС,где С и Р - размеры емкости и сопротивлениеизмеряемой цепи 2;Сов размер емкости опорного элемента 3.Напряжение с выхода усилителя 1 поступа ет на один вход сумматора 4, на второй входкоторого поступает напряжение с выхода делителя 5. С выхода сумматора 4 снимается напряжение- Ео - + Ею - + Ео(2)С15которое поступает на неинвертирующий вход усилителя-ограничителя 7 и держит его в насыщенном состоянии.20 В момент смены знака разности напряженийна входах усилителя-ограничителя 7 напряжение на его выходе скачком изменяется до величины - Е, (меняет знак) за счет глубокой положительной обратной связи по цепи: выход 25 усилителя-ограничителя 7, измеряемая цепь2, усилитель 1, сумматор 4, неинвертирующий вход усилителя-ограничителя 7, и описанный выше процесс повторяется.Период генерируемых на выходе усилителяЗ 0 ограничителя 7 прямоугольных импульсовможно определить, приравняв к нулю разность напряжений на входах усилителя-ограничителя 7.351 1+ -ЯС,Импульсы с выхода усилителя-ограничителя 40 7 подаются на вход интегратора 8 и через измеряемую цепь 2 на вход усилителя 1.Напряжение на выходе интегратора 8:у ( ) Ео ЕТ 45"И нНапряжение на выходе усилителя 1 в каждом полупериоде входного сигнала представляет собой сумму постоянной составляющей, определяемой значением измеряемой емкости 50 С, и линейно изменяющейся составляющей, определяемой значением измеряемого сопротивления Л:йС Е55Со ЕСоНапряжение У(1) подается на аналоговыйвход делителя 5, с выхода которого в с такте тактирующих импульсов с генератора 11 снимается напряжение60з Е - Рг(6)Напряжение У, подается на один из входов сумматора 4, на другой вход которого по дается в противофазе с линейно изменяющей534032 Таким образом, напряжение на выходе сумматора 4 (при равенстве коэффициентов передачи по его входам) в г такте тактирующих импульсав с генератора 11 определяется вы О ражением(12) Работа преобразователя в случае преобразования параметров последовательных ЯС- и И,-цепей и параллельной И.-цепи аналогич-.15 на.При преобразовании параметров последовательной ЯС-цепи последняя включается в цепь отрицательной обратной связи усилителя , вход которого подключен к опорному резисто ру с сопротивлением Ло Число импульсов, записанных при этом 1 в счетчике 6, пропорционально измеряемой емкости:(7) й 0 С еренциатопостоянная времен где т ажения (8) резулье дифференциатора 9 Первое слагае тат воздействия перепада напряж Напряжение У ра 9 подается на которого снимаетмое выр на вход ения. (г) с в вход у ся сигн(14) гхода дифференциатоилителя 10, с выхода При преобразовании параметров пар ной Я 1.-цепи последняя годсоединяется ду усилителя 1, в цепь отрицательной об связи которого включается опорный р с сопротивлением Р,. Код, зафиксированный в счетчике 6,ционален измеряемой индуктивности; 0 40 т, аллельк вхоратной зи стор й 1ЕОС- е д -гС ропор 5) При преобразоваш тельной Р 1,-цепи посл О отрицательной обратвходу которого подк ка индуктивности со ров последоваючается в цепь усилителя 1, к парная катуш- индуктивности и параме едняя вкл нои связи лючается значениемся составляющей, определяемой значением измеряемого сопротивления Я, пилообразное напряжение Уз свыхода делителя 5, крутизна которого изменяется каждый период тактирующих импульсов с выхода генератора 11. Напряжение У(1) подается одновременно на один вход усилителя-ограничителя 7 и на вход дифференциатора 9.С выхода дифференциатора 9 при работе его в линейном режиме снимается напряжение 5 Г)С/,е др;)Е,(8) Е,С:1 1 С 0 о и где Й коэффициент усиления усилителя 10 Напряжение У,(Ц с выхода усилителя 10, тактирующие импульсы с выхода генератора 11 и напряжение + Е, с выхода усилителя-ограничителя 7 подаются на соответствующие входы схемы 12, сигнал на выходе которой в зависимости от полярности поступающих на еевход импульсов появляется то на суммирующей, то на вычитающей шинах счетчика 6,Импульсы напряжения, снимаемые с выхода схемы 12, изменяют состояние счетчика 6, а следовательно, и состояние делителя 5 таким образом, что напряжение на выходе сумматора 4 становится практически постоянным в течение каждого полупериода генерируемых на выходе усилителя-ограничителя 7 прямоугольных импульсов, т. е. при выполнении условия(10) на выходе сумматора 4 имеется только знакопеременное напряжение прямоугольной формы, амплитуда которого пропорциональна емкости С измеряемой цепи 2, следовательно, на выходе усилителя-ограничителя 7 - знакопеременное напряжение прямоугольной формы,период которого однозначно определяется значением измеряемой емкости С:Т=4 т, (11) Число импульсов, зафиксированных к этому моменту в счетчике 6, однозначно определяется значением измеряемого сопротивления Л: а период импульсов на выходе усилителя-ог раничителя 7 пропорционален значению изме ряемого сопротивления: Т 4 "У,0 а период импульсов на выходе усилителя-ограничителя 7 пропорционален значению измеряемого сопротивления: ом включении код, зафиксированный 6, пропорционален значению измепротивления:а период импульсов на выходе усилителя-ограничителя 7 пропорционален значению измеряемой индуктивности:Формула изобретения Преобразователь параметров двухэлементных нерезонансных электрических цепей в унифицированные сигналы, содержащий дифференциальный усилитель-ограничитель, один вход которого через дискретно управляемый делитель подключен к первому входу аналогового сумматора, второй вход аналогового сумматора подключен к выходу усилителя постоянного тока, а выход - к входу дифференциатора и к второму входу дифференциального усилителя-ограничителя, выход последнего соединен через измеряемую цепь с входом усилителя постоянного тока с отрицательной обратной связью, управляющие входы дискретно управляемого делителя соединены с выходами реверсивного счетчика, от л и ч а ю щи й ся тем, что, с целью повышения быстродействия,он содержит интегратор, усилитель, генератор тактирующих импульсов и логическую схему, причем выход дифференциального усилителя- ограничителя через интегратор соединен с ана логовым входом дискретно управляемого делителя, первый вход логической схемы через усилитель подключен к выходу дифференциатора, второй - к выходу генератора тактирующих импульсов, третий - к выходу дифференциаль О ного усилителя-ограничителя, а выходы логической схемы соединены с суммирующей и вычитающей шинами реверсивного счетчика. Источники информации, принятые во внима 15 ние при экспертизе: 1. Авт. св. СССР 382232, кл, НОЗК 1320, 04,02,72. 2. Заявка2077696/26-21, 25,11.74.Редактор Е. Караулова Корректор Л Котова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2477/11 Изд.1760 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5