SU1093992A1 - Automatic device for measuring capacity and loss angle tangent - Google Patents
Automatic device for measuring capacity and loss angle tangent Download PDFInfo
- Publication number
- SU1093992A1 SU1093992A1 SU833549992A SU3549992A SU1093992A1 SU 1093992 A1 SU1093992 A1 SU 1093992A1 SU 833549992 A SU833549992 A SU 833549992A SU 3549992 A SU3549992 A SU 3549992A SU 1093992 A1 SU1093992 A1 SU 1093992A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- voltage
- code
- converter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measuring Phase Differences (AREA)
Abstract
АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ И ТАНГЕНСА УГЛА ПОТЕРЬ, содержащее последовательно соединенные источник испы-г тательного напр жени , клеммы дл подключени объекта измерени и первый преобразователь ток - напр жение , последовательно соединенные эталонный конденсатор, второй преобразователь ток - напр жение и первый фазовращатель, причем свободный вывод конденсатора соединен с выходом источника испытательного напр жени / сумматор, выход которого соединен с первым входом блока сравнени , блок индикации и блок управлени , отличающеес тем, что, с целью повыщени быстродействи , в него введены второй фазовращатель , два преобразовател код напр жение и два счетчика импуль;сов , причем опорный вход первого преобразовател код - напр жение сое динен с выходом первого фазовращател , управл ющий вход - с выходом первого счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с первым выходом блока сравнени , выход первого преобразовател код - напр жение соединен с опорным входом второго преобразовател код - напр жение и с входом второго фазовращател , выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго преобразовател код - напр жение, второй вход блока сравнени соединен (Л с выходом первого преобразовател ток - напр жение, третий вход - с выходом второго фазовращател , четвертый вход - с выходом первого фазовращател , второй выход блока сравнени соединен со счетным входом второго счетчика И1 1пульсов выход которого соединен с управл ющим входом второго преоб{ азовател код - напр жение , выходы счетчиков импульсов соединены соответственно с входами блока индикации, выход блока управлений соединен с входами установки нул счетчиков импульсов и с входом jустановки исходного состо ни блока сравнени .AUTOMATIC DEVICE FOR MEASURING THE CAPACITY AND TANGLES OF ANGLE LOSS, containing series-connected source of test voltage, terminals for connecting the measurement object and the first current-voltage converter, series-connected reference capacitor, second current-voltage converter and the first phase shifter, and the free terminal of the capacitor is connected to the output of the test voltage source / adder, the output of which is connected to the first input of the comparison unit, the display unit and the To control, characterized in that, in order to increase speed, a second phase shifter, two voltage code converters and two pulse counters are introduced into it, and the reference input of the first code converter is voltage connected to the first phase shifter, the control input - with the output of the first pulse counter, the counting input of which is connected to the first output of the comparator unit, the output of the first converter code - voltage is connected to the reference input of the second converter code - voltage and to the input of the second phase converter The driver whose output is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the second converter, the voltage code, the second input of the comparison unit is connected (L to the output of the first converter, current to voltage, the third input to the output of the second phase shifter, the fourth input to with the output of the first phase shifter, the second output of the comparator unit is connected to the counting input of the second counter I1 1 pulses, the output of which is connected to the control input of the second transducer code - voltage, the outputs of the pulse counters are connected The outputs of the control unit are connected to the inputs for setting zero pulse counters and to the input for setting the initial state of the comparison unit.
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть испол зовано в автоматике дл контрол свойств веществ по емкости и тангенсу угла потерь. Известно устройство дл автоматического измерени емкости и тангенса угла потерь конденсаторов, содержащее генератор питани (источник испытательного напр жени ), включенный в диагональ мостовой схемы, в одной из ветвей которой включен объект измерени , в другой эталонный конденсатор, параллельно мостовой схеме включена цепь формировани опорных напр жений (блок индикации), усилитель разбаланса, выход которого соединен с сигнальны ми входами квадратурных детекторов опорный вход первого квадратурного детектора соединен с выходом цепи формировани опорных напр жений и с входом фазовращател , выход которого соединен с опорным входом второго квадратурного детектора, каждый из выходов первого и второго квадратурных детекторов соединен со ответственно с первым и вторым вход ми блока управлени . Устройство позвол ет осуществить одновременно уравновешивание моста и получить результаты измерени емкости и тангенса угла потерь в цифровой форме fij . Недостатком устройства вл етс низкое быстродействие, обусловленно необходимостью уравновешивани мостовой схемы за несколько циклов вследствие гальванической св зи меж ду элементами моста. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс автоматическое устройство дл измерени емкости и коэффициента потерь конденсаторов, содержащее клеммы дл подключени объекта измерени , выход которого соединен через после довательно соединенные эталонный ко денсатор и первый преобразователь ток - напр жение с опорным входом первого фазочувствительного выпр мител , входом фазовращател и первым входом первого блока умножени , а через последовательно соединенные объект измерени и второй преобразователь ток - напр жение первым входом блока вычитани , второй вход которого соединен с выходо первого преобразов.ател ток - напр жение , с первым входом блока вычитани , второй вход которого сое динен с выходом первого преобразова тел ток - напр жение, выход блока вычитани соединен с первым входом блока сравнени , выход которого соединен с управл ющим входом первого фазочувствительного выпр мител и с управл ющим входом второго фазочувствительного выпр мител , опорный вход которого соединен с выходом фазовращател и с первым входом второго блока умножени ,выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с BTopbfivi входом блока сравнени , выход.первого фазочувствительного выпр мител соединен с вторым вхо|дом первого блока умножени , с первым входом блока индикации и с первым входом арифметического блока, выход которого соединен с вторым входом блока индикации, выход второго фазочувствительного выпр мител соединен с вторым входом второго блока умножени и с вторым входом арифметического блока, а также содержит блок управлени 2 . Недостатком известного устройства вл етс низкое быстродействие обусловленное длительным временем двойного преобразовани напр жени вследствие того, что компенсацию необходимо проводить на переменном токе, а измерение - на посто нном Кроме того, дл получени истинного значени тангенса угла потерь после окончани режима компенсации необходима дополнительна арифметическа операци , осуществл ема в арифметическом блоке, что также снижает быстродействие устройства. Цель изобретени - повышение быстродействи . Цель достигаетс тем, что в автоматическое устройство дл измерени ёмкости и тангенса угла потерь, содержащее последовательно соединенные источник испытательного напр жени , клеммы дл подключени объекта измерени и первый преобразователь ток - напр жение, последовательно соединенные эталонный конденсатор , второй преобразователь ток - напр жение и первый фазовращатель , причем свободный выводконденсатора соединен с выходом источника испытательного напр жени , сумматор , выход которого соединен с первым входом блока сравнени , блок индикации и блок управлени , введены второй фазовращатель, два преобразовател код - напр жение и два счетчика импульсов, причем опорный вход первого преобразовател код напр жеЛ1е соединен с выходом первого фазовращател , управл ющий вход с йыходом первого счетчика импульсов , счетный вход которого соединен с первым выходом блока сравнени , выход первого преобразовател код напр жение соединен с опорным входом второго преобразовател код напр жение и с входом второго фазо- гвращател , выход которого соединенThe invention relates to a measurement technique and can be used in automation to control the properties of substances in terms of capacity and loss tangent. A device for automatically measuring the capacitance and loss tangent of capacitors, containing a power generator (source of test voltage), included in the diagonal of a bridge circuit, in one of the branches of which the object is measured, is known, the reference voltage circuit is connected in another reference capacitor (display unit), unbalance amplifier, the output of which is connected to the signal inputs of the quadrature detectors; the reference input of the first quadrature detector is connected to the output of the pi generating reference voltages and to the input phase shifter whose output is connected to the reference input of the second quadrature detector, each of the first and second outputs of the quadrature detector connected to responsibly to the first and second input E of the control unit. The device allows simultaneous balancing of the bridge and obtaining the results of measuring the capacitance and loss tangent numerically fij. The drawback of the device is low speed, due to the need to balance the bridge circuit over several cycles due to galvanic coupling between the bridge elements. The closest to the invention to the technical essence is an automatic device for measuring capacitance and capacitor loss coefficient, which contains terminals for connecting a measurement object, the output of which is connected through successively connected reference capacitor and first current-voltage converter to the reference input of the first phase-sensitive rectifier , the input of the phase shifter and the first input of the first multiplication unit, and through the serially connected object of measurement and the second transducer current - for example The first input of the subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first current-voltage converter, to the first input of the subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first current-voltage transducer, the output of the subtraction unit comparison, the output of which is connected to the control input of the first phase-sensitive rectifier and to the control input of the second phase-sensitive rectifier, the reference input of which is connected to the output of the phase shifter and to the first input of the second smart block The output of which is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the BTopbfivi input of the comparison unit, the output of the first phase-sensitive rectifier is connected to the second input of the first multiplication unit, to the first input of the display unit and to the first input of the arithmetic unit whose output is connected with the second input of the display unit, the output of the second phase-sensitive rectifier is connected to the second input of the second multiplication unit and to the second input of the arithmetic unit, and also contains a control unit 2. A disadvantage of the known device is the low speed due to the long time of the double voltage conversion due to the fact that compensation must be made on alternating current and measurement is constant. Moreover, to obtain the true value of the loss tangent after the end of the compensation mode, an additional arithmetic operation is necessary carried out in the arithmetic unit, which also reduces the speed of the device. The purpose of the invention is to increase speed. The goal is achieved in that an automatic device for measuring capacitance and loss tangent, containing a series-connected test voltage source, terminals for connecting the measurement object and the first current-voltage converter, the reference capacitor serially connected, the second current-voltage converter and the first a phase shifter, the free output capacitor connected to the output of the test voltage source, an adder whose output is connected to the first input of the comparison unit , the display unit and the control unit, the second phase shifter is entered, two converters are voltage and two pulse counters, the reference input of the first converter is voltage code connected to the output of the first phase shifter, the control input with the output of the first pulse counter, the counting input of which is connected to the first output of the comparison unit, the output of the first converter, the voltage code is connected to the reference input of the second converter, the voltage code, and the input of the second phase chopper, the output of which is connected
с первым входом сумматора, второй рход которого соединен с выходом второго преобразовател код - напр - жение, второй вход блока сравнени соединен с выходом первого преобразовател ток - напр жение, третий вход - с выходом второго фазовращател , четвертый вход - с выходом первого фазовращател , второй выход блока сравнени соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом второго преобразовател код напр жение , выходы счетчиков импульсов соединены соответственно с входами блока индикации, выход блока управлени соединен с входами установки нул счетчиков импульсов и с входом установки исходного состо ни блока сравнени .The first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the second converter, is the voltage code, the second input of the comparison unit is connected to the output of the first converter, the current is voltage, the third input is connected to the output of the second phase shifter, the fourth input is connected to the output of the first phase shifter, the second the output of the comparison unit is connected to the counting input of the second pulse counter, the output of which is connected to the control input of the second converter, the voltage code, the outputs of the pulse counters are connected respectively to the inputs of the indication unit The output of the control unit is connected to the inputs for setting zero pulse counters and to the installation input for the initial state of the comparison unit.
Врем измерени параметров объек та измерени в известном устройстве состоит из времени преобразовани в блоке компенсации, времени дополнительных преобразований в счетно-решающем блоке и времени анаЛого-цифровых преобразований в блоке индикации .- Введение в предлагаемое устройство дл двух преобразователей код - напр жение двух счетчиков импульсов и второго фазовращател позвол ет осуществить одновременно преобразовани в блоке компенсации и формирование цифрового кода результата измерений. Последовательное включение преобразователей код - напр жение исключает необходимость дополнительных преобразований в счетно - решанхцем блоке .The measurement time of the measurement object parameters in a known device consists of the conversion time in the compensation unit, the additional conversion time in the counting unit, and the time of the analog-digital conversion in the display unit. - Introduction to the proposed device for two converters code - voltage of two pulse counters and the second phase shifter allows simultaneous conversions in the compensation unit and the formation of a digital code of the measurement result. The sequential inclusion of code-voltage transducers eliminates the need for additional transformations in a countable-resanch block.
Использование предлагаемого технического решени в системах автоматики дл контрол свойств веществ повышает быстродействие автоматического устройства дл измерени емкости и тангенса угла потерь в 1,6-2 раза в зависимости от точности измерени .The use of the proposed technical solution in automation systems for controlling the properties of substances increases the speed of the automatic device for measuring the capacitance and the tangent of loss angle by 1.6–2 times, depending on the measurement accuracy.
На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - блок-схема блока сравнени ; на фиг. 3 - временные диаграммы работы блока сравнени при измерении емкости: а - последовательность импульсов на выходе компаратора 30; б - последовательность импульсов на выходе компаратора 36; в - сигнал на выходе формировател 35 импульсов г - сигнал д - сигнал на выходе R5 -триггера 32; е - последовательность импульсов на счетном входе первого счетчика 14 импульсов; ж - сигнал на выходе Логической схемы И 31 .FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; in fig. 2 is a block diagram of a comparison block; in fig. 3 - timing diagrams of the operation of the comparator when measuring capacitance: a - a sequence of pulses at the output of the comparator 30; b - a sequence of pulses at the output of the comparator 36; in - the signal at the output of the imaging unit 35 pulses; g - the signal g - the signal at the output of R5-Trigger 32; e is a sequence of pulses at the counting input of the first counter of 14 pulses; W - signal at the output of the logic circuit 31.
На фиг. 4 представлены временные диаграммы работы блока сравнени при измерении тангенса угла потерь:FIG. Figure 4 shows the timing diagrams of the operation of the comparator when measuring the loss tangent:
а - последовательность импульсов ha выходе компаратора 30; б - последовательность импульсов на выходе компаратора 37; в - сигнал на выходе формировател 38 импульсов; г - сиг5 нал на выходе формировател 42 импульсов; д - сигнал на выходе -триг гера 41; е - последовательность импульсов на счетном входе второго счетчика 16 .импульсов; ж - сигналa - sequence of pulses ha output of comparator 30; b - a sequence of pulses at the output of the comparator 37; in - the signal at the output of the imaging unit 38 pulses; (d) signal at the output of the driver 42 pulses; d - the output signal is triggera 41; e is a sequence of pulses at the counting input of the second counter 16. pulses; W - signal
0 на вькоде логической схемы И 39.Автоматическое устройство Дл измерений емкости ri тангенса угла потерь (фиг, 1) содержит источник0 on the logic of the logic circuit 39. Automatic device For measuring the capacitance ri of the loss tangent (FIG. 1) contains the source
5 1 испытательного напр жени , выход которого соединен через объект 2 измерени с входом первог.о преобразовател 3 ток - напр жение и через эталонный конденсатор 4 - с вхо- дом второго преобразовател 5 ток .напр жение. Выход первого преобразовател 3 ток - напр жение соединен ;С входом 6 компенсатора 7, выход второго преобразовател 5 ток - напр жение - с входом 8 компенсатора 7.5 1 of the test voltage, the output of which is connected through the object 2 of measurement to the input of the first converter 3 current - voltage and through the reference capacitor 4 - with the input of the second converter 5 current. The output of the first converter 3 is current - the voltage is connected; With the input 6 of the compensator 7, the output of the second converter 5 is current - voltage - with the input 8 of the compensator 7.
-Выход 9 компенсатора 7 соединен с первым входом .блока 10 индикации, выход 11 компенсатора 7 - с вторым входом блока 10 индикации.The output 9 of the compensator 7 is connected to the first input of the display unit 10, the output 11 of the compensator 7 is connected to the second input of the display unit 10.
Компенсатор 7 содержит первый фа0 зовращатель 12, вход которого вл етс входом 8 компенсатора 7, выход фазовращател 12 соединен с опорным входом первого преобразовател 13 код - напр жение, вьтолненного, на5 пример, в виде управл емой резистивной матрицы -2R, управл ющий вход первого преобразовател 13 код напр жение соединен с выходом первого счетчика 14 импульсов, второйThe compensator 7 contains the first phase shifter 12, whose input is the input 8 of the compensator 7, the output of the phase shifter 12 is connected to the reference input of the first converter 13 code - voltage, fulfilled, for example, in the form of a controlled resistive matrix -2R, the control input of the first Converter 13, the voltage code is connected to the output of the first counter of 14 pulses, the second
0 преобразователь 15 код - напр жение, опорный вход которого соединен с выходом перйого преобразовател 13 код - напр жение, управл ющий вход с выходом второго счетчика 16 им5 пульсов, второй фазовращатель 17, вход которого, соединен с выходом первого преобразовател 13 код - навпр жение , выход второго фазовращател 17 соединен с первым входом0 converter 15 code - voltage, the reference input of which is connected to the output of the first converter 13 code - voltage, control input with the output of the second counter 16 and 5 pulses, second phase shifter 17, the input of which is connected to the output of the first converter 13 code - voltage , the output of the second phase shifter 17 is connected to the first input
л сумматора 18, второй вход которого соединен с выходом второго преобразовател 15 код - напр жение. Выход первого преобразовател 3 ток - напр жение через вход 6 компенсатора 7 соединен с вторым входом 19 блока .l adder 18, the second input of which is connected to the output of the second converter 15 code - voltage. The output of the first current-to-current converter 3 is through the input 6 of the compensator 7 connected to the second input 19 of the unit.
20 сравнени , выход сумматора 1820 comparison, the output of the adder 18
соединен с первым входом 21 блока 20 сравнени , выход второго фазовращател 17 соединен с третьим входом 22 блока 20 сравнени . Выходconnected to the first input 21 of the comparator unit 20, the output of the second phase shifter 17 is connected to the third input 22 of the comparator unit 20. Output
0 первого фазовращател 12соединен с четвертым входом 23 блока 20 срав нени , первый выход 24 которого соединен со счетным входом первого счетчика 14 импульсов, выход которого0 of the first phase shifter 12 is connected to the fourth input 23 of the comparison unit 20, the first output 24 of which is connected to the counting input of the first counter of 14 pulses, the output of which
5 вл етс выходом 9 компенсатора 7. Второй выход 25 блока 20 сравнени соединен со счетным входом второго счетчика 16 импульсов, выход которого вл етс выходом 11 компенсатора 7. Выход блока 26 управлени соединен с входом 27 установки исходного состо ни блока 20 сравнени , с входом 28 установки нул первого счетчика 14 импульсов и с входом 29 установки нул второго .счетчика 16 импульсов, Блоп 20 сравнени (фиг. 2) содержит два канала. Первый канал содержит компаратор 30, первый и второй входы которого соединены соответственно с 15 входами 19 и 21 блока 20 сравнени , логический элемент И 31, первый вход которого соелинен с выходом компаратора 30, RS -триггер 32, R -вход которого соединен с выходом 20 логического элемента И 31, выход RS-триггера 32 соединен с вторым входом логического элемента и 33, первый вход которого соединен с выходом генератора 34 импульсов, а выход 25 логического элемента И 33 соединен с первым выходом 24 блока 20 сравнени , при этом второй вход логического элемента И 31 соединен с выходом формировател 35 импульсов, вход OQ которого соединен с выходом компаратора 36, первый вход которого соединен с входом 22 блока 20 сравнени , а второй вход заземлен, Второй канал содержит компаратор 37, первый вход которого соединен с входом 23 блока 20 сравнени , второй вход заземлен, а выход соединен с входом формировател 38 импульсов, выход которого соединен с вторым входом логического элемента и 39, пер- 40 вый вход которого соединен с выходом компаратора 30, а выход логиче .ского элемента И 39 соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ 40, первый вход которого соеди- 45 нен с 5 -входом R5 -триггера. 32 и входом 27 установки исходного состо ни блока 20 сравнени , а выход логического элемента ИЛИ 40 соедине с R -входом RS -триггера 41,5 -вход 50 которого соединен с выходом формировател 42 импульсов, вход которого соединен с выходом RS -триггера 32, выход триггера 41 соединен с вторым входом логического элемента И 43, 55 первый вход которого соединен с выходом генератора 34 импульсов, а выход логического элемента И 43 соединен с выходом 25 блока 20 сравнени . Устройство (фиг. 1) работает 60 следующим образом. Синусоидальное напр жение с частотой , например, 50 Гц с выхода генератора 1 испытательного напр жени поступает на вход объекта 65 2 са па пр щи та пер пр пре ку рав где обр пор где зов нос рио зов пер нап пер нап му код 14 где измерени и на эталонный кондентор 4. Ток через объект 2 измерени при раллельной схеме замещени можно едставить в виде двух соста-вл юх - емкостной и активной IrUriwCx+g r (1) испытательное напр жение; оператор сдвига фазы; кругова частота; емкость в параллельной схеме замещени ; RX - сопротивление в параллельной схеме замещени . Сигнал в виде тока с в лхода объек2 измерени поступает на вход вого преобразовател 3 ток - нажение . Напр жение на выходе этого образовател пропорционально тоix S UnriUTi Cx -Xn,, (2) - коэффициент преобразовани первого преобразовател 3 ток - напр жение. Ток через эталонный конденсатор 4 ен 1«-ит1 С«7 -(3) Сц - емкость эталонного конденсатора 4. Напр жение на выходе второго преазовател 5 ток - напр жение проционально току IK S Un;,-UTlUCN-Kn,, Кр - коэффициент преобразовани второго преобразовател 5 ток - напр жение. Напр жение на выходе первого фаращател , 1 2 сдвинуто по фазе отительно Up на 90° (четверть педа ) Напр жение на выходе первого фаращател 12 служит опорным Щ1Л вого преобразовател 13 код р жение . Напр жение на выходе вого преобразовател 13 код р жение пропорционально опорнонапр жению , а также цифровому у, записанному в первом счетчике импульсов: I т1| .JlL on, Ugn - опорное напр жение первого преобразовател код - напр жение 13;5 is the output 9 of the compensator 7. The second output 25 of the comparator unit 20 is connected to the counting input of the second counter 16 pulses, the output of which is the output 11 of the compensator 7. The output of the control unit 26 is connected to the input 27 of the initial state setting of the comparator 20, to the input 28 setting the zero of the first counter 14 pulses and with the input 29 setting the zero of the second counter 16 pulses, Comparison Flop 20 (FIG. 2) contains two channels. The first channel contains a comparator 30, the first and second inputs of which are connected respectively to the 15 inputs 19 and 21 of the comparison unit 20, the logical element I 31, the first input of which is connected to the output of the comparator 30, RS is the trigger 32, the R input of which is connected to the output 20 AND 31, the output of the RS flip-flop 32 is connected to the second input of the logic element and 33, the first input of which is connected to the output of the pulse generator 34, and the output 25 of the AND 33 logic element is connected to the first output 24 of the comparator unit 20, while the second input of the logical element and 31 Connected to the output of pulse generator 35, the OQ input of which is connected to the output of the comparator 36, the first input of which is connected to the input 22 of the comparison unit 20, and the second input is grounded, The second channel contains the comparator 37, the first input of which is connected to the input 23 of the comparison unit 20, the second the input is grounded and the output is connected to the input of the pulse generator 38, the output of which is connected to the second input of the logic element and 39, the first input of which is connected to the output of the comparator 30, and the output of the logical element AND 39 is connected to the second input of the logical the element OR 40, the first input of which is connected to the 5-input of the R5-trigger. 32 and the installation input 27 of the initial state of the comparison unit 20, and the output of the logic element OR 40 is connected to the R input of the Trigger RS 41.5, input 50 of which is connected to the output of the pulse shaper 42 whose input is connected to the RS output of the trigger 32, the output of the trigger 41 is connected to the second input of the logic element And 43, 55 whose first input is connected to the output of the pulse generator 34, and the output of the logic element And 43 is connected to the output 25 of the comparison unit 20. The device (Fig. 1) operates 60 as follows. A sinusoidal voltage with a frequency of, for example, 50 Hz from the output of the generator 1 of the test voltage is fed to the input of the object 65 2 on the right side of the projectile where the sample is where the nose of the perpendicular code is 14 and to the reference capacitor 4. The current through the measurement object 2 with a parallel replacement circuit can be represented in the form of two components: yx - capacitive and active IrUriwCx + gr (1) test voltage; phase shift operator; circular frequency; capacity in parallel replacement circuit; RX is the resistance in a parallel replacement circuit. The signal in the form of current c in the measuring object 2 is fed to the input current transducer 3 - pressure. The voltage at the output of this generator is proportional to ix S UnriUTi Cx -Xn ,, (2) is the conversion coefficient of the first converter 3 current-voltage. The current through the reference capacitor 4 en 1 "-it1 C" 7 - (3) Sc is the capacitance of the reference capacitor 4. The voltage at the output of the second device 5 current - voltage is proportional to the current IK S Un; - UTlUCN-Kn ,, Kr - the conversion factor of the second current-to-current converter 5 is voltage. The voltage at the output of the first faceplate, 1 2 is phase shifted relative to Up by 90 ° (quarter of the pedal). The voltage at the output of the first faceplate 12 serves as the reference transducer 13. The voltage at the output of the transducer 13 code is proportional to the reference voltage, as well as the digital y recorded in the first pulse counter: I T1 | .JlL on, Ugn - reference voltage of the first converter code - voltage 13;
N4 - текущее значение цифрового г кода в первом счетчике 14 импульсов; т - максимальное значение цифрового кода в первом счётчике 14 импульсов. Подставл значение UQH равное напр жению на выходе первого фазовращател 12, из уравнени (5) в уравнение (6), получимN4 - the current value of the digital g code in the first counter 14 pulses; t - the maximum value of the digital code in the first counter is 14 pulses. Substituting the value UQH equal to the voltage at the output of the first phase shifter 12, from equation (5) to equation (6), we obtain
иаыхпкн; т Сн-оай; - (7)Iohpkn; t Sleep; - (7)
На опорный вход второго преобразвател 15 код - напр жение поступает сигнал в виде напр жени с выхода первого преобразовател 13 код напр жение . Это напр жение вл етс опорным дл второго преобразовател 15 код - напр жение.The reference input of the second converter 15 is a voltage-voltage signal in the form of a voltage from the output of the first converter 13 voltage code. This voltage is the reference for the second code-converter voltage-15.
На управл ющий вход.второго преобразовател 15 код - напр жение потупает сигнал в виде цифрового кода с выхода второго счетчика 16 импульсов . Тогда выходное напр жение второго преобразовател 15 код напр жение равно:On the control input.second converter code 15 - the voltage drops the signal in the form of a digital code from the output of the second counter of 16 pulses. Then the output voltage of the second converter 15 is the voltage code equal to:
N-1N-1
.П1,и-УВЫКПКН/М 7 .P1, and-UYKPKN / M 7
JebiifnKHj BbixnKH, JebiifnKHj BbixnKH,
N,N,
- текущее значение цифрогде вого кода во втором счетчике 16 импульсов; - the current value of the digital code in the second counter is 16 pulses;
N - максимальное значение N - maximum value
171 цифрового кода во втором счетчике 16 импульсов. Подставл в уравнение (8) значе выхпкн уравнени (7), получим171 digital codes in the second counter 16 pulses. Substituting the value of the equation (7) into equation (8), we get
e,.xa.H,U,iwC,.k,-j. (9)e, .xa.H, U, iwC, .k, -j. (9)
Сигнал в виде напр жени с выхода первого преобразовател 13 код напр жение поступает на вход второго фазовращател 17, где осуществл етс сдвиг напр жени по фазе на -90°. Тогда дл выходного напр жени второго фазовращател 17 можно записатьThe signal is in the form of a voltage from the output of the first converter 13, the voltage code is fed to the input of the second phase shifter 17, where the phase voltage is shifted by -90 °. Then for the output voltage of the second phase shifter 17 you can write
N,N,
. (10). (ten)
U ji ebixnkH UT-OCN KnjU ji ebixnkH UT-OCN Knj
Сигнал в виде напр жени с выхода второго фазовращател 17 поступает на первый вход сумматора 18, сигнал в виде напр жени с выхода второго преобразовател 15 код - напр жение поступает на второй вход сумматора 18. На выходе сумматора 18 получаетс напр жение, равноеThe signal in the form of voltage from the output of the second phase shifter 17 is fed to the first input of the adder 18, the signal in the form of voltage from the output of the second converter 15 code - the voltage is fed to the second input of the adder 18. At the output of the adder 18, a voltage equal to
u, U/jO)C,.K,.U,uC,.,.J-l.,b.ni)u, U / jO) C, .K, .U, uC,.,. J-l., b.ni)
На первый вход компаратора 30 (фиг. 2), соединенный с входом 19At the first input of the comparator 30 (Fig. 2), connected to the input 19
блока 20 сравнени , поступает измер емое напр жение с выхода первого преобразовател 3 ток - напр жение , на второй вход компаратора 30, соединенный с входом 21 блока 20 5 сравнени , поступает компенсационное напр жение Uj с выхода сумматора 18. Компаратор 30 сравнивает указанные синусоидальные напр жени и формирует последовательность пр моугольныхof the comparison unit 20, the measured voltage from the output of the first converter 3 current is supplied to the voltage, the second input of the comparator 30 connected to the input 21 of the comparison unit 20 5 receives the compensation voltage Uj from the output of the adder 18. The comparator 30 compares the specified sinusoidal voltages generates a sequence of rectangular
0 импульсов (меандр) с посто нной амплитудой (фиг. За, 4а), достаточной дл срабатывание последующих логических схем (обычно это 5 В), причем фаза сформированной последо5 ватель.ности пр моугольных импульсов зависит от величины и фазы, измер емо го Ufj и компенсационного-иj; напр жений . На первый вход компаратора 36, соединенный с входом 22 блока 200 pulses (square wave) with a constant amplitude (Fig. 3a, 4a), sufficient to trigger subsequent logic circuits (usually 5 V), and the phase of the formed sequence of rectangular pulses depends on the size and phase measured by Ufj and compensation-ij; stress At the first input of the comparator 36, connected to the input 22 of block 20
0 сравнени , поступает напр жение с выхода второго фазовращател 17, на первый вход ко таратора 37, соединенный с входом 23 блока 20 сравнени , поступает напр жение Unj0 comparison, the voltage is supplied from the output of the second phase shifter 17, the first input of the comparator 37, connected to the input 23 of the comparison unit 20, is supplied with the voltage Unj
5 с выхода второго преобразовател 5 ток - напр жение. Последние два напр жени сдвинуты одно относительно другого на 90. Компараторы 36 и 37 преобразуют, синусоидальные наQ пр жени 0(.р и Ung в последовательности пр моугольных импульсов (меандр) с посто нной амплитудой (соответственно фиг. 36 и 46). Последовательности пр моугольных импульсов на выходах компараторов 365 from the output of the second converter 5 current - voltage. The last two voltages are shifted by one relative to the other by 90. Comparators 36 and 37 transform sinusoidal QQ spindle 0 (.p and Ung in a sequence of rectangular pulses (meander) with a constant amplitude (Fig. 36 and 46, respectively). Coal pulses at the outputs of the Comparators 36
и 37 также сдвинуты одна относительно другой на 90. По спаду пр моугольных импульсов с выходов компараторов 36 и 37 с помощью формирователей 35 и 38 импульсов форми0 руютс короткие пр моугольные импульсы (соответственно фиг. Зв и 4в). and 37 are also shifted one relative to the other by 90. From the decay of rectangular pulses, short rectangular pulses are generated from the outputs of comparators 36 and 37 using shapers 35 and 38 of impulses (respectively, Fig. 4v and 4c).
В момент времени i( (начало измерени ) по команде Пуск, подаваемой с выхода блока 26 управлени At time i ((start of measurement) on the Start command supplied from the output of control block 26
5 (фиг. Зш), производитс установка RS -триггеров 32 и 41 и счетчиков 14 и 16 импульсов в исходное состо ° ние. При этом RS -триггер 32 устанавливаетс в состо ние 1 (фиг.Зд)5 (Fig. 3), the installation of the RS-triggers 32 and 41 and the counters 14 and 16 pulses to the initial state is carried out. In this case, the RS-trigger 32 is set to state 1 (FIG. 3).
0 R5 -триггер 41 - в состо ние О и счетчики 14 и 16 импульсов - в состо ние О.0 R5-trigger 41 - to the state O and counters 14 and 16 pulses - to the state O.
Сигнал на выходе R5 -триггера 32 разрешает прохождение импульсовThe signal at the output of the R5 trigger 32 allows the passage of pulses
5 с выхода генератора 34 импульсов через логическую схему И 33 на счетный вход первого счетчика 14 импульсов (фиг. Зе). Сигнал на выходе RS триггера 41 запрещает прохождение импуль0 сов с выхода генератора 34 импульсов . через логический элемент И 4.3 на счетный вход второго счетчика 16 импульсов. Происходит Накопление импульсов (счет) в первом счетчике 5 И импульсов и пропорциональное увеличение амплитуды напр жени ивыхп ;н на выходе первого преобразовател 13 код - напр жение, которое вл етс емкостной составл ющей компен сационного напр жени . Напр жение enxntHt выходе второго преобразовател 15 код - напр жение, подава мое на второй вход сумматора 18, равно нулю, поскольку счетчик 16 импульсов находитс в состо нии О Таким образом, на второй вход комп ратора-30 и на первый вход компара тора 36 поступает напр жение Uj , личина которого пропорциональна ци ровому коду на выходе первого счет чика 14 импульсов. При увеличении напр жени Uj- на выходе второго фазовращател 17 происходит измене ние фазы последовательности пр моугольных импульсов на выходе компар тора 30 по отношению к фазе последо вательности пр моугольных импульсо на выходе компаратора 36 (не показано ) . В момент времени 2 Р равенств емкостных составл ющих измер емого и компенсационного напр жений (с точностью до погрешности измерени остаетс активна составл кица из1У1ер емого напр жени . При этом последовательность пр моугольных импульсов на выходе компаратора 30 по фазе совпадает с последовательностью пр моугольных импульсов на выходе компаратора 36 (фиг.За,в tg ) Момент времени 2 Фиксируетс прохождением через логический элемент И 31 короткого одиночного импульса (фиг. Зж, {,1 ) с выхода формировател 35 импульсов. Одиночный импульс переводит RS -триггер 32 в состо ние О, при этом сигнал с выхода R5 -триггера 32 запрещает прохождение импульсов с выхода генератора 34 импульсов на счетный вход пер вого счетчика 14 импульсов. Таким образом, в момент времени справедливо следующее равенство: Подставл значени этих напр же НИИ из уравнений (2) и (11), получи ilT-iuC k,t-g.k,.UTjwCN.Kn2 (1 N, N/1 Ur-tO.CH-Kn,j; j Приравнива активные составл ющи напр жений, получим N, Cx-Kni CNX j-f--, (14)5 from the output of the generator 34 pulses through the logic circuit And 33 to the counting input of the first counter of 14 pulses (Fig. Ze). The signal at the output of the RS flip-flop 41 prohibits the passage of pulses from the generator output 34 pulses. through the logical element And 4.3 on the counting input of the second counter 16 pulses. There is an accumulation of pulses (counting) in the first counter 5 of pulses and a proportional increase in the amplitude of the voltage and output, and at the output of the first converter 13 the code is the voltage that is the capacitive component of the compensation voltage. The enxntHt voltage of the output of the second converter 15 code — the voltage applied to the second input of the adder 18 is zero, since the pulse counter 16 is in the state O. Thus, the second input of the comprator 30 and the first input of the comparator 36 voltage Uj, whose shape is proportional to the cyan code at the output of the first counter of 14 pulses. As the voltage Uj- is increased at the output of the second phase shifter 17, the phase of the sequence of rectangular pulses at the output of the comparator 30 changes with respect to the phase of the sequence of rectangular pulses at the output of comparator 36 (not shown). At time 2 P, the equalities of the capacitive components of the measured and compensating voltages (up to the measurement error, the component of 1 U1 of the tested voltage remains active. At the same time, the sequence of square pulses at the output of the comparator 30 coincides in phase with the sequence of square pulses at the output comparator 36 (fig.Za, in tg) Time 2 is recorded by passing a short single pulse (Fig. Зж, {, 1) through the logic element And 31 from a pulse 35 of a pulse. converts the RS-trigger 32 into the state O, and the signal from the output of the R5-trigger 34 prohibits the passage of pulses from the generator output 34 pulses to the counting input of the first counter of pulses 14. Thus, the following equation is true at the moment of time: the same scientific research institutes from equations (2) and (11), get ilT-iuC k, tg.k, .UTjwCN.Kn2 (1 N, N / 1 Ur-tO.CH-Kn, j; j Equating the active components of the stresses , we get N, Cx-Kni CNX jf--, (14)
отсюдаfrom here
Jb. ,Jb ,
(15)(15)
n/i N2 n / i N2
СхCx
- -cj-r kr g -JCxXnj с;; о i Как видно из уравнени (15), значение цифрового кода ада выходе первого счетчика 14 импульсов в момент времени tj пропорционально значению эквивалентной емкости объекта 2 измерени . Одновременно, в момент времениtg по спаду напр жени на выходе RS -триггера 32, формирователь 42 импульсов формирует короткий одиночный импульс (фиг.4г,t2 ), который устанавливает RS -триггер 41 в состо ние 1 (фиг. 4д,12 ). Сигнал на выходе R5 -триггера 41 разрешает прохождение импульсов с выхода генератора 34 импульсов через логический элемент и 43 на счетный вход второго счетчика 16 импульсов (фиг. 4е). Происходит накопление импульсов во втором счетчике 16 импульсов и пропорциональное увеличение напр жени йа ,, пкн выходе второго преобразовател 15 код 7 напр жение. Увеличение напр жени йвмкпкн4 подаваемого на второй вход сумматора 18, влечет за собой изменение напр жени Uj на выходе сумматора 18, что приводит, в свою очередь, к изменению фазы пр моугольных импульсов на выходе компаратора 30 по отношению к фазе импульсов на выходе компаратора 37. В момент времени t равенства .активных составл ющих измер емогобп , и компенсационного 6j. напр жени фазы пр моугольных импульсов на выходах компараторов 30 и 37 совпадут (фиг. 4а, 6,1). Момент времени tj фиксируетс прохождением короткого одиночного импульса с выхода формировател 38 импульсов через логический элемент И 39, логический элемент ИЛИ 40 на вход R5 -триггера 41 (фиг. 4ж,tз) (5 -триггер 41 устанавливаетс в соаг то ние О (фиг. 4д). Сигнал с выхода R5 -триггера 41 запрещает прохождение импульсов с выхода генератора 34 импульсов на счетный вход второго счетчика 16 импульсов (фиг. 4e,tj). На втором счетчике 16 импульсов записан цифровой код, соответствук ций числу импульсов, накопленных за врем . Таким образом, в момент времени iзcпpaвeдливы равенства (12) и (13). Приравнива активные составл ющие напр жений, получим (16). Кщ и N, --(jOCu-Kn Tr RX т, rimj Подставл в уравнение (16) знаJll . из уравнени (15), получим- -cj-r kr g -JCxXnj with ;; о i As can be seen from equation (15), the value of the digital code hell for the output of the first pulse counter 14 of pulses at time tj is proportional to the value of the equivalent capacitance of the measurement object 2. At the same time, at the time tg of the voltage drop at the output of the RS-trigger 32, the pulse shaper 42 generates a short single pulse (fig.4g, t2), which sets the RS-trigger 41 to state 1 (fig. 4e, 12). The signal at the output of the R5 trigger 41 allows the passage of pulses from the output of the generator 34 pulses through the logic element and 43 to the counting input of the second counter 16 pulses (Fig. 4e). There is an accumulation of pulses in the second counter of 16 pulses and a proportional increase in voltage ya ,, pkn output of the second converter 15, code 7 voltage. An increase in the voltage yvmpcn4 supplied to the second input of the adder 18 entails a change in the voltage Uj at the output of the adder 18, which in turn leads to a change in the phase of the rectangular pulses at the output of the comparator 30 relative to the phase of the pulses at the output of the comparator 37. At the moment of time t, the equality of the active components of the capacitor and compensatory 6j. the phase voltages of the rectangular pulses at the outputs of the comparators 30 and 37 will coincide (Fig. 4a, 6,1). The time tj is recorded by passing a short single pulse from the output of the pulse generator 38 through the logical element AND 39, the logical element OR 40 to the input of the R5 trigger 41 (Fig. 4g, t3) (5 -thrigger 41 is set to co-act O (Fig. 4e). The signal from the output of the R5 trigger 41 prohibits the passage of pulses from the output of the pulse generator 34 to the counting input of the second counter 16 pulses (Fig. 4e, tj). On the second counter of 16 pulses a digital code is recorded corresponding to the number of pulses accumulated over time Thus, at the moment of time Equations (12) and (13) are equal. Equating the active components of the stresses, we obtain (16). Ksch and N, - (jOCu-Kn Tr RX t, rimj Substitute the equation (16) into JJ from equation (15) get
отсюдаfrom here
NINi
(18)(18)
ЧH
CxR CxR
Как видно из уравнени (18), значение цифрового кода на выходе второго счетчика 16 импульсов в момент времени , пропорционально тангенсу угла потерь. Момент времени t} соответствует окончанию измерени емкости и тангенса угла потерь.As can be seen from equation (18), the value of the digital code at the output of the second counter of 16 pulses at a time is proportional to the tangent of the loss angle. Time t} corresponds to the end of the measurement of the capacitance and the tangent of loss angle.
Одновременно сигнал в виде цифрового хода с выхода первого счетчика 14 импульсов через выход 9 компен сатора 7 подаетс на первый вход блока 10 индикации, сигнал в виде цифрового хода с выхода второго счетчика 16 импуЛьсов через выход 11 компенсатора 7 подаетс на второй вход блока 10 индикации.At the same time, the signal in the form of a digital stroke from the output of the first counter 14 pulses through output 9 of the compensator 7 is fed to the first input of the display unit 10, the signal in the form of a digital stroke from the output of the second counter 16 pulses through the output 11 of the compensator 7 is fed to the second input of the display 10.
Врем измерени параметров объекта .измерени в известном устройстве состоит из времени преобразований в блоке компенсации, времени дополнительных преобразований в блоке компенсации, времени дополнительных преобразований в счетно-решающем блоке и времени аналого-цифровых преобразований в блоке индикации . Введение в предлагаемое устройство двух преобразователей код напр жение , двух счетчиков импульсов и второго фазовращател позвол ет осуществить одновременно преобразовани в блоке компенсации и формирование цифрового кода результата измерений. Последовательное включение преобразователей код - напр жение исключает необходимостьThe measurement time of an object's parameters measured in a known device consists of the conversion time in the compensation block, the additional conversion time in the compensation block, the additional conversion time in the counting-decisive block and the analog-to-digital conversion time in the display unit. Introduction to the proposed device of two transducers, a voltage code, two pulse counters and a second phase shifter allows simultaneous conversions in the compensation unit and the formation of a digital code of the measurement result. Sequential inclusion of transducers code - voltage eliminates the need
дополнительных преобразований в счетно-решающем блоке.additional transformations in the calculating block.
Использование предлагаемого технического решени в системах автоматики дл контрол свойств веществ повьвпает быстродействие автоматического устройства дл измерени емкости и тангенса угла потерь в 1,6-2 раза в зависимости от точности измерени . За одинаковое врем обеспечиваетс возможность увеличить число объектов измерени в 1,6 - 2 раза по сравнению с исползованием известного устройства измерени . При сохранении одинакового числа объектов измерени увеличиваетс частота опроса каждого объекта измерени также в 1,6-2 разThe use of the proposed technical solution in automation systems for controlling the properties of substances increases the speed of an automatic device for measuring capacitance and loss tangent 1.6–2 times, depending on the measurement accuracy. At the same time, it is possible to increase the number of objects to be measured by a factor of 1.6-2 compared with the use of a known measuring device. When you save the same number of measurement objects, the frequency of polling of each measurement object also increases 1.6-2 times.
2Ц К первому счетчику инпульсов2Ц To the first counter of impulses
{ К Впюрону с егпчикд tn i flbcoS{To Vpuron with him tch i flbcoS
еe
..
Фиг.ЗFig.Z
II
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833549992A SU1093992A1 (en) | 1983-02-07 | 1983-02-07 | Automatic device for measuring capacity and loss angle tangent |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833549992A SU1093992A1 (en) | 1983-02-07 | 1983-02-07 | Automatic device for measuring capacity and loss angle tangent |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1093992A1 true SU1093992A1 (en) | 1984-05-23 |
Family
ID=21048805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU833549992A SU1093992A1 (en) | 1983-02-07 | 1983-02-07 | Automatic device for measuring capacity and loss angle tangent |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1093992A1 (en) |
-
1983
- 1983-02-07 SU SU833549992A patent/SU1093992A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР № 443336, кл. G 01 R 27/26, 1974. 2. Экспресс-информаци , сер. Контрольно-измерительна техника, вып. 24, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1093992A1 (en) | Automatic device for measuring capacity and loss angle tangent | |
US3493963A (en) | Analog-digital converter for direct voltages or direct currents with logarithmic valuation of the input magnitude | |
US4181949A (en) | Method of and apparatus for phase-sensitive detection | |
SU920743A1 (en) | Device for measuring random process voltage amplitude | |
RU2028635C1 (en) | Device for measuring transient and frequency characteristics of electric instruments | |
RU1807455C (en) | Device for static testing of functional elements of automatic systems | |
SU1425834A1 (en) | Device for measuring ratio of time intervals | |
SU1292171A1 (en) | Device for determining extremum point | |
SU1002978A1 (en) | Digital meter of frequency | |
SU1111188A1 (en) | Displacement encoder | |
SU439915A1 (en) | Digital compensator | |
SU1649465A1 (en) | Frequency deviation meter | |
SU1705801A1 (en) | Pulse time delay measuring method | |
SU1112292A1 (en) | Device for automatic selection of measurement limit | |
SU789814A1 (en) | A.c. voltage amplitude digital meter | |
SU1566317A1 (en) | Apparatus for phase correction of sequence of time signals | |
SU1665220A1 (en) | Displacement-to-electrical signal transducer | |
RU1775619C (en) | Vibration meter | |
SU1621052A1 (en) | Device for integrating electric signals with background component | |
SU1140060A2 (en) | Device for digital representation of electric pulse shape | |
SU1626177A1 (en) | Harmonic signal frequency meter | |
RU2149436C1 (en) | Recycle meter of pulse duration | |
SU1458835A1 (en) | Apparatus for tolerance frequency monitoring | |
SU1467395A1 (en) | Device for measuring portion of interference band | |
RU2020579C1 (en) | Device for measuring relations of amplitudes of quasisinusoidal signals |