Преобразователь параметров пятиэлементных двухполюсников в напряжение

Номер патента: 1187102

Авторы: Передельский, Сапрыкин

ZIP архив

Текст

(72 кин Н чно.-исследоват матики и элект ьскии инстимеханики при тизированных иоэлектроники тут ав Томско институте авто правления и ра систем 53 6 УДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СО(56) АвторВ 938199,Авторск9 800899,ское свидетельство СССР кл. С 01 К 27/02, 1980, ое свидетельство СССР кл. С 01 К 27/02, 1978.(54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПЯТИЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛ 10 СНИКОВ ВНАПРЯЖЕНИЕ, содержащий задающий генератор, два операционных усилителя,выход первого из которых соединенс первым входом вычитающего блока,два образцовых резистора, два элемента выборки и хранения, ключ и настраиваемую модель исследуемого двухполюсника, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены формирователь задержки, триэлемента выборки и хранения, шестьделительных звеньев, пять сдвоенныхключей и пять генераторов импульсов,выходные напряжения каждого из которых являются степенной функциейс показателем степени О, 1, 2, 3и 4 соответственно, при этом выходыпоследних через соответствующие первые контакты сдвоенных ключей соединены с входом настраиваемой моделии первой клеммой для подключения исследуемого двухполюсника, входы указанных генераторов подключены к выходу задающего генератора и к входуформирователя .задержки, в ого через вторые контактыключей соединен с управляющими входами элементов выборки и хранения,вторая клемма для подключения исследуемого двухполюсника соединенас входом первого операционного усилителя, выход которого через первый образцовый резистор соединен с еговходом, выход настраиваемой моделиисследуемого двухполюсника соединенс входом второго операционного усилителя, выход которого непосредственно через второй образцовый резистор соединен с его входом и черезключ - с вторым входом вычитающегоблока, выход которого подключен кинформационным входам элементов выборки и хранения, выход первого изкоторых является выходом преобразователя, а выход второго соединен с первыми входами первого и второго делительных звеньев и является вторымвыходом преобразователя, выход первого делительного звена подключен квторому входу второго делительногозвена, выход третьего элемента выборки и хранения соединен с вторым входом первого звена и первым входомтретьего делительного звена, выходкоторого соединен с вторым входом четвертого звена, первый вход последнего подключен к выходу второго делительного звена и является третьим выходом преобразователя, выход четвертого элемента выборки и хранения соединен с вторым входом третьего делительного звена и первым входом пятого делительного звена, второй вход,1187 которого подключен к выходу пятого элемента выборки и хранения, а выход - соединен с вторым входом шестого дели- тельного звена, первый вход которого подключен к выходу четвертого дели- тельного звена и является четвертым выходом преобразователя, а выход шестого делительного звена является пятым выходом преобразователя.2. Преобразователь ио п,1, о т: - л и ч а ю щ и й с я тем, что наст 102раиваемая модель исследуемого двухполюсника выполнена в виде подборочного резистора, параллельно которому подключены последовательно соединен; ныепервый ключ, первый подборочный конденсатор и второй подборочный резистор, параллельно которому включены второй ключ и последовательно соединенные третий ключ и второй подборочный конденсатор.Изобретение относится к техникеизмерений и предназначено для измере-.ния сопротивлений и емкостей элементов пятиэлементных нерезонансныхдвухполюсников, выполненных в вйцерезистора, параллельно которому включены последовательно соединенные первый конденсатор и второй резистор,параллельно которому подключены по-.следовательно соединенные второй кон Оденсатор и третий резистор, и соответствующих физическим объектам приих исследовании в медицине методамиплетизмографии, в биологии - методами кондуктометрии, при химическоманализе - методами диэлектрометриии т.д.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейза счет измерения каждого из параметров пятиэлементного двухполюсникараздельно,На чертеже приведена структурная схема. предлагаемого устройства,Преобразователь содержит задающий генератор 1, выход которого соединен с входом формирователя 2 задержки и входами генераторов 3-7 импульсов, напряжение каждого из которых является степенной функцией с 30показателями степени О, 1,2,3 и 4соответственно, сдвоенные ключи 8-12,первый и второй операционные усилители 13 и 14, в цепи отрицательнойобратной связикоторых включены иден- Зтичные образцовые резисторы 15 и 1 б,исследуемый двухполюсник (ИД) 17,включающий в себя первый резистор 18(К), параллельно которому включены последовательно соединенные первый конденсатор 19 (С) и второй резистор 20 (К ), параллельно которому подключены последовательно соединенные второй конденсатор 21 (С,) и третий резистор 22 (К),:настраиваемая модель (М) 23, включающая в себя первый подборочный резистор 24 (г ), параллельно которому подключены последовательно соединенные первый ключ 25, первый подборочный конденсатор 26 (С ) и второй подборочный резистор 27 (г,), параллельно которому включены второй ключ 28 и последовательно соединенные третий ключ 29 и второй подборочный конденсатор 30 (С), ключ 31, вычитающий блок 32, выход которого подключен к информационным входам элементов 33-37 выборки и хранения, делительные звенья 38-43, и первая и вторая клеммы 44 и 45 для подключения исследуемого двухполюсника.Задающий генератор 1 и формирователь 2 задержки реализованы на микросхемах серии К 218, операционные усилители 13 и 14, вычитающий блок 32 иэлементы 33-37 выборки и хранения - на микросхемах серии К 140 делительные звенья 38-43 - на микросхеме 140 МА 1 Б.Преобразователь работает следую- щим образом.В исхоцном состоянии ключи 9-12 и 31 разомкнуты, сдвоенный ключ 8 замкнут, положение остальных ключей произвольное. Тактовые импульсы с выхода задающего генератора 1 поступают на входы генераторов 3-7, ра" ет на информационный вход элемента33 выборки и хранения, на управляющийвход которого через вторые контактысдвоенного ключа 8 поступают задержанные формирователем 2 задержки навремя г тактовые импульсы,Затем ключ 31 устанавливается взамкнутое, а ключ 25 - в разомкнутоеположение. Тогда выходное напряжение 1 О цэ 2(г) вычитающего блока 32 определя-ется разностью выходных напряженийусилителей 13 и 14(5) 55 3 1 . ботающих в ждущем режиме. Выходные импульсы прямоугольной формы ц (с)= =ц С щц длительностью й генерато 1 Пра 3 через первые контакты ключа 8 поступают во входные цепи усилителей 13 и 14: Передаточная функция усилителя 13 И 1(Р) определяется следующимвыражением 1 ф(РА "ас 4 "гсх 4 "ъСЙ+ Р ССгЙЯг+ "ЯАХ 1 ФР(йгС,ЯСхйзСх)фР ЯЯС,Сг 15(4)где Р - оператор Лапласа;К - сопротивление образцовых резисторов 15 и 16;Е (Р) - полное сопротивление иссле 2017дуемого двухполюсника 17 воператорной форме; В 11 гК Сз 1 Ъ 5С - параметры исследуемого двух. полюсника 17.Выходное напряжение Ц (Р) усилителя 13 в операторной форме с учетом (1) имеет вид Ц(Р) Ъх,з(Р) 11 з (Р) Аналогично, передаточная функцияусилителя 14 в операторной форме имеет вид где Е (Р) - полное сопротивлениемодели 23 в операторной формег 4 г 2,С ,С 4 - параметры модели 23,Выходное напряжение усилителя 13 после окончания переходных процессов (при длительности входного импульса Гц много больше длительности переходных процессов) определяется, как следует иэ (2), параметром К , т.е. выполняется равенство Это напряжение через вычитающий блок 32 (ключ 31 разомкнут) поступа Изменением величины переменного сопротивления г напряжение ц (Г.) приводится к нулю, при этом, как следует из (6)(7) Затем ключ 8 размыкается, а ключ 9 замыкается. Тогда на входы усилителей 13 и 14 через первую клемму 44 для подключения исследуемого двухполюсника, его модель 23 и первые контакты ключа 9 поступают. линейно- изменяющиеся импульсы с выхода генератора 4 вида Ц 4(Е)=Ц - .еВ соответствии с, (2) и (4) выходное напряжение цз (г.) вычитающего блока 32 после окончания переходных процессов с учетом (7) определяется параметром С 1 т.е. выполняется соотношение вида Это напряжение фиксируется элементом 34 выборки и хранения.Затем ключи 25 и 28 устанавливаются в замкнутое, а ключ 29 - в разомкнутое положение. Напряжение ц 5 г вычитающего блока 32 после окончания переходных процессов определяется следующим выражением ц (г) " (С 1 С ) (9) Изменением величины переменногоконденсатора С это напряжение при(14) 2-221 кс 30,Км замыкаетсявеличины переС выходное него блока 32 6) Затнением сатора 45нулю люч 29 и измеенного конденпряжение 092 (й)приводится к ЗатемразомкнутОЭ (й) вычокончанияучетом (7Ос)= С -С )= 0 равенство 50-Сз,водится к нулю, при этом, как следует из (9) Затем ключ 9 устанавливается в разомкнутое, а ключ 10 - в замкнутое положение, Тогда на входы усилителей 13 и 14 через первую клемму 44 для подключения исследуемого двухполюсника, его модель и первые контакты ключа 10 поступают импульсы с изменением напряжения по закону квадратичной параболы с выхода генератора 5 вйда 20 И)=1чВ соответствии с (2) и (4) выходное напряжение Н (с) после оконча-,. ния переходных процессов с учетом (7) и (101 равно1 ЙО,Яо 1,и 21 20 вйо Ч 2 РР 1 2 ЦЦ20,1 о11иЭто напряжение фиксируется элементом 35 выборки и хранения и поступает на вторые входы делительных звеньев 38 и 40. Выходное напряжение Уз И) делительного звена 38, на первый вход которого поступает напряжение (8) с выхода элемента 34 выборки и хранения, определяется вы- ражением Аналогично можно определить напряжение на выходе делительного зве"на 39ц (с) Цзв И) 2 к 2ключ 28 устанавливается вое положение. Напряжениеитающего блока 32 послепереходньщ процессов с) и (10). имеет видС,-Я 2 С, - х Изменением величины переменногои".тора г это напряжение приводит ся к нулю, при этом, как следуетиз (13) Затем ключ 10 устанавливается вразомкнутое, а ключ 11 - замкнутое положение. Тогда на выходы усилителей 13 и 14 через первую клемму 44 для подключения исследуемого двухполюсника, его модель и первые контакты ключа 11 поступают импульсы с 5изменением напряжения по закону кубичной параболы с выхода генерато ра 6 вида з0 И)=Н20В соответствии с (2) и (4) выходное напряжение УЭ(й) вычитающего блока 32, после окончания переходных процессов, с учетом (7),(10) и (14) равноЭто напряжение фиксируется элементом 36 выборки и хранения. Выходное напряжение делительного звена 41с учетом напряжений УЭ, 06 и 039 35 определяется параметром С, и имеетвидц 96цц ц ц ц ц/ц )1Ю 99 С (й): "ф"ф в 2 02 ( Э 2 зЗатем ключ 11 устанавливается в разомкнутое, а ключ 12 - замкнутое положение. Тогда на входы усилителей 13 и 14 через первую клемму 44 для подключения исследуемого двухполюсника, его модель и первые конт акты ключа 12 поступают импульсы с изменением напряжения по закону степенной функции с покаеателем степени.4 с выхода генератора 7 видаФ о (с) =ц Ч ай+нВ соответствии с (2) и (4) выходное напряжение 0 (й) вычитающего 10 блока 32, после окончания переходных процессов, с учетом (7), (10), (14) и (17) равноИО.,й, 1, 34 ,1 Р 6 СюЯС+(ЯС +14 24 г 6 СЬ Е "А (ггС+гзСС 1 ЛС 2 гдСС 4+ га СС 4 ц ф "а КС, С ф 8) 4Ъ2 1 Л 11 вЯо З 2 2о Напряжение (18) фиксируется элементом 37 выборки.и хранения. Выходное напряжение делительного звена 43 с учетом напряжений 0, 06 и 04 определяется параметром К, и имеет вид(19)Таким образом, выходные напряжения (5) и (8) элементов 33 и 34 выборки и хранения (12), (16) и ( 19) делительных звеньев 39, 41 и 43 однозначно определяют искомые параметРы К, С, К, С, К, исследуемого двухполюсника 17, Эти напряжения измеряются цифровым вольтметром.

Смотреть

Заявка

3741087, 16.05.1984

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ ПРИ ТОМСКОМ ИНСТИТУТЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

ПЕРЕДЕЛЬСКИЙ ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ, САПРЫКИН АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 27/02

Метки: двухполюсников, напряжение, параметров, пятиэлементных

Опубликовано: 23.10.1985

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1187102-preobrazovatel-parametrov-pyatiehlementnykh-dvukhpolyusnikov-v-napryazhenie.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь параметров пятиэлементных двухполюсников в напряжение</a>

Похожие патенты