SU1406517A1 - Цифровой измеритель резистивных параметров кабел - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Цифровой из меритель резистивньк параметров (ЦИРП) кабел  содержит источники 1,15 посто нного тока, образцовый и измер емый резисторы 2 и 4 соответственно , переключатели 5,10, интеграторы 3,7, блоки 8,12 сравнени , селектор 13, генератор 16 импульсов, счетчики 17,18, дешифраторы 20,21, индикатор 19, усилитель 6 с переменным коэффициентом усилени , ключи 11,14, делитель 9 на два ЦИРП поэ- вол ет снизить объем расходуемых аппаратных средств за счет того, что общие блоки принимают участие в трех различных режимах; измерении сопротивлени  шлейфа, вводе длины линии и определении рассто ни  до места повреждени  изол ции, 3 ил. с

Description

(Л

Од

ел

Фиг. 1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем измерени  как сопротивлени  шлейфа так и рассто ни  до места повреждени  изол ции кабел ,

; На фиг.1 приведена структурна  I схема предлагаемого устройства; на I фиго2 - схема блока сравнени ; на I фиг,3 - схема селектора,

В цифровом измерителе резистив- ных параметров кабел  первый выход первого, источника Г посто нного тока подключен к образцовому резистору 2 (R(j) и первому входу второго ин- тегратора 3, а второй выход первого I источника, посто нного тока - к изме- |р емому резистору Д (сопротивлению I шлейфа t() клемма А) и первому входу переключател  5, Вторые вьюо- |ды образцового резистора и сопротив- |лени  4 шлейфа (клемма Б) объединены и соединены с общей шиной измерител . Второй вход переключател  5 соединен с клеммой дл  подключени  ие- |исправной жилы кабел  (клемма В), исправна  жила с сопротивлением R и втора  неисправна  жила с сопротивлением R „ + (R л )

. f соединена на противоположном конце кабе- |п  с исправной жилой, где R jc соп- Ьотивление жилы кабел  от пункта из- ёрени  до места повреждени , I Выход первого переключател  5 Соединен через усилитель 6 и первый Интегратор 7 с входом первого блока $ сравнени . Выход последнего св зан С входом делител  9 на два, первым входом второго переключател  10 и управл ющим входом первого ключа 11,

Выход второго интегратора 3 через йторой блок 12 сравнени  соединен 6 вторым входом селектора 13 и управл ющим входом второго ключа 14,

Выход второго источника 15 пос- to ннoгo тока через ключ 11 соединен с вторым входом первого интегратора 7 и через ключ 14 - с вторым Входом второго интегратора 9, Выход генератора 16 импульсов подключен к тактовым входам первого 8 и второго 12 блоков сравнени .

Выход делител .9 на два св зан с Вторым входом второго переключател  10, а выход последнего - с первым выходом селектора 13, Первый и второй выходы селектора 13 через счетчики 17 и 18 соответственно подключены к первому и второму входам индикатора 19,

Второй выход первого счетчика 17 через первый дешифратор .20 соединен вторым входом второго дешифратора 21 Выход второго счетчика 18 через второй дешифратор 21 подключен к управл ющему входу селектора 13,

Блок сравнени  (фиг,2) содержит компаратор 22, D-триггер 23, информационный вход которого св зан с выходом компаратора.

Функциональна  схема селектора (фиГвЗ) содержит две двухвходовые схемы 24 и 25 -совпадени , объединенные входы которых образуют управл ющий вход селектора 13,

Измеритель работает в трех режн- махг 1) измерение сопротивлени  шлейфа; 2) ввод длины линии; 3) измерение рассто ни  до места повреждени  изол ции. В первом режиме первый переключатель соедин ет вход усилител  с выходом первого источника посто нного тока, а второй переключаг тель - выход первого блока сравнени  с первым входом селектора. Коэффициент усилени  устанавливаетс  равным единице. Во втором режиме первый переключатель находитс  в том же положении , а второй переключатель соедин ет выход делител  на два с первым входом селектора. Изменением коэффициента усилени  усилител  добиваютс  показаний индикатора, равных длине измер емой линии, В третьем режиме первый переключатель соедин ет вход усилител  с клеммой дл  неисправной жилы, а коэффициент усилени  усилител  сохран етс  таким же, как во втором режиме. При зтом показани  индикатора равны рассто нию до места повреждени  изол ции. Ток в цепи первого источника посто нного тока с ЭДС Е равен

I (

«о шл Напр жени  на образцовом резисторе

Up, на сопротивлении шлейфа на неисправной жиле (U) равнь

и,

I-R«

I-R

шл

(2)

и, I-R,

Интегратор 7, блок 8 сравнени  источник 15 посто нного тока, ключ 11 и генератор 16 тактовых импульсов образуют первый преобразователь нап-; р жени  в частоту f, , равную

к„и,.

где К - коэффициент преобразовани ; и - напр жение на первом входе

интегратора 7,

Интегратор 3,.блок 12 сравнени , ключ 14, источник 15 посто нного тока и генератор 16 тактовых импульсов образуют второй преобразователь напр жени  в частоту f2, равную

-.к„и, ,

где и - напр жение на втором входе

интегратора 3, . В первом режиме (измерение RU,), коэффициент усилени  усилител  6 устанавливаетс  равным 1 и

V

f, - Knui, .RU.. (5)

Частота f во всех режимах измерени  равна

f, KpUo Kn-I-R

С помощью блоков 13, 17, 18, 20 и

21 осуществл етс  деление значени  -частоты f на значение частоты г

таким образом, что на индикаторе отражаетс  число N, равное

N

К , f,

где Кд - коэффициент пропорциональности при делении,

При измерении Ящл с учетом (5), (6 и (7)45

N

V %i

R,

(8)

Величина К выбираетс  равной R,

так что на индикаторе отражаетс  из- gQ

меренное значение R цд в Ом

N RU,A. (9)

Во втором режиме (ввод длины линии) на первый вход интегратора 7 подаетс  напр жение на сопротивление R, через усилитель 6, коэффициент усилени  которого К у подбираетс  таким

;

Q

15 образом , чтобы н& индикаторе 19 от- разилась длина линии в метрах. При этом напр жение на первом входе интегратора 7 равно

и, - K,-I.RU, ,00)

частота f принимает значение

f, - к„-к,, I.R, (11)

а результат на индикаторе с учетом (11), (5), (6) и (7)

N

т, у

Л R

(12)

20

25

Во втором режиме выход блока 8 сравнени  подключаетс  к входу селектора 13 через делитель 9 на два и контакты переключател  10 При этом на вход селектора подаютс  импульсы не с частотой f, а с частотой

fi

, Это эквивалентно снижению вдвое

коэффициента Кд, который становитс  соответственно равным

v 0

А 2

(13)

(6)

Усиление усилител  К при вводе длины линии подбираетс  равным

,, 21л

ША

(1А)

где 1. - длина линии.

40

Отсюда следует, что К равно величине, обратной километрическому сопротивлению кабел . При этом с учетом (12), (13) н (14)

N

л

(15)

Подбор Kj контролируетс  по индикатору и продолжаетс  до тех пор, пока показани  индикатора не станов тс  равными длине линии.

В третьем режиме ( определение рассто ни  до места повреждени  изол ции) на первый вход интегратора 7 через усилитель 6 с коэффициентом усилени  Ку, подобранным во втором режиме, подаетс  напр жение на сопротивление этом

и

К V/ -1 R X )

(16)

f.

K«-KV-I-R;

(17)

Коэффициент пропорциональности при делении К при этом такой же, как и 8 первом режиме

Кд -RO

(18)

: с. учетом (7), (6), (17), (18) и р4) показани  индикатора равны рассто нию до места повреждени  иэол - ии 1

г« г .1

- 1 o ША

г

Л

напр жени  в час х (19)

фоту (блоки 15, 11, 7, 8 и 16) рабо- следугацим образом. I В начальный момент времени нап- Ji жeниe на выходе интегратора 7 рав- цо нулю, на выходе компаратора 22 - 4диничный сигнал, который записывает в триггер 23 очередным тактовым фтульсом генератора 16о Единичный Сигнал с выхода триггера открывает к|люч 11 о При этом напр жение источни KJa посто нного 15 тока поступает на В|торой вход интегратора 7 и он начи- н|ает зар жатьс , причем напр жение н выходе интегратора становитс  оЬ рицательным, При этом на выходе кЬмпаратора 22 по вл етс  нулевой сЦгнал, который записываетс  в триг- г|ер 23 следующим импульсом генерато- pia 16. После этого нулевой сигнал триггера закрывает ключ 11. Таким образом, зар д интегратора 7 проис- хЬдит в течение отрезка времени i)j равного периоду генератора 16 импуль сбв.

После выключени  ключа I1 интегратор 7 разр51жаетс  напр жением, пос топающим на первый вход интегратора В момент, когда в процессе разр да напр жение на выходе интегратора 7 сфанет нулевым (или положительным), ни выходе компаратора 22 по витс  единичный сигнал, который очередным ТАКТОВЫМ импульсом запишетс  в триг- гбр 23, Вновь откроетс  ключ 11 и начнетс  новый цикл зар да разр да За врем  зар да интегратор получает отрицательный зар д, равньй

EI X,

- R:

(20)

К.

где EJ - ЭДС источника 15 посто нного тока;

ij - входное сопротивление интегратора 7 по второму входу. За врем  Т разр да интегратор отдает зар д, равный

и J- . т

Ri

(21)

где и .- - напр жение на первом входе

1

интегратора 7j

R - входное сопротивление интегратора по первому входу. За цикл зар да - разр да итоговый зар д интегратора 7 равен нулю, т.е. q q, С учетом этого из (20) (21) следует

и

Т EiiR

Ra-U/

откуда частбта импульсов на выходе первого блока сравнени  равна

- 1 - Т

R

RI-E,

и, - К„и, .(22)

Из этого выражени  следует, что коэффициент преобразовани  равен

К,

R-z

RI-E,

Второй преобразователь напр жение- частота (блоки 15, 14, 3, 12 и 16) работает аналогично первому, Интеграторы 7 и 3 могут быть выполнены на операционном усилителе с двум  суммирующими входами.

Деление значени  частоты f на значение частоты fj осуществл етс  блоками 13, 17, 18, 19, 20 и 21 следующим обрадоМо В начальный момент времени счетчики 17 и 18 устанавливаютс  в исходное состо ние, единичный Сигнал на выходе второго дешифратора 21 разрешает прохождение импульсов с входов на выходы селектора 13, Счетчики 17 и 18 начинают счет поступающих на их входы импульсов. Показани  N;, первого счетчика 17 пропорциональны частоте f ,, показани  Nj второго счетчика 18 пропорциональны частоте f. Процесс измерени  организуетс  таким образом, чтобы значение N было кратно 10. Тогда N, определ ет значащие цифры результата, а N - пор док измер емой величины Конец измерени  определ етс  следующим образом. Пусть требуема  погрешность дискретности составл ет

« 10. Чтобы получить требуемую погрешность дискретности, измерение заканчиваетс  не раньше, чем N пре1 высит величину -г.

N,7l

10Это одно из условий, которое должно быть выполнено в npottecce измерени . Второе заключаетс  в том, что измерение заканчиваетс  в момент, да N становитс  кратным 10, Вьтол нение этих двух условий обеспечиваетс  с помощью дешифраторов 21 и 20, Первый следит за состо нием счетчн- ка 17 и вырабатывает на своем выходе единичный сигнал, когда в счетчик записано число N,7/ 10, Второй дешифратор 21 следит за состо нием счетчика 18. Нулевой сигнал на выходе дешифратора 21 по вл етс  только тогда, когда в счетчике 18 записано число 10, 100, 1000,,,,, а с выхода дешифратора 20 на второй вход дешифратора 21 поступает единичный сигнал. Нулевой сигнал с выхода дешифратора 21 запирает селектор и счетчики 17 и 18 прекращают счет. Состо ние счетчика 17 отображаетс  на индикаторе 19 в виде значащих цифр результата измерени , а состо ние счетчика 18 управл ет положением зап той.

Включение предлагаемого-устройст- „,. причем первый вход первого интегра-

ва в состав кабельного прибора, предназначенного дп  измерени  электрических параметров кабел  и определени  мест повреждени , позвол ет снизить объем расходуемых аппаратнь1К средств за счет того, что общие блоки принимают участие в трех различных режимах: измерении сопротивлени  шлейфа, вводе длины линии и определеиии рассто ни  до места повреждени  изол ции.

45

тора соединен через усилитель с выходом первого переключател , второй вход первого интегратора через пер вый ключ соединен с выходом второго дд источника посто нного тока, первый вход второго интегратора соединен с первым выходом первого источника пос то нного тока, второй вход второго интегратора через второй ключ св зан с выходом второго источника посто нного тока, тактовый вход второго блока сравнени  соединен с выходо генератора импульсов, выход первого блока сравнени  подключен к входу делител  на два, управл ющему входу первого ключа и первому входу второго переключател , выход которого сое динен с первым входом селектора, . .выход второго блока сравнени  соединен с управл ющим входом второго ключа и вторым входом селектора, а выход делител  на два подключен к второму входу второго переключател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой измеритель резистивных параметров кабел , содержащий первый источник посто нного тока, образцовый и измер емый резисторы, первый переключатель, первьй интегратор, первый блок сравнени , селектор, генератор импульсов, подключенный к тактовому входу первого блока срав- нени , два счетчика, два дешифратора и индикатор, причем первый выход пер-

   вого источника посто нного тока соединен с первым вьтодом образцового резистора, второй выход этого источника св зан с первым выводом измер емого резистора и первым входом пер- вого переключател , вторые выводы резисторов соединены между собой и с общей шиной измерител , выход первого интегратора св зан с входом первого блока сравнени , первый выход селектора через первый счетчик соединен с первым входом индикатора, второй выход селектора через второй

   счетчик соединен с вторым входом индикатора , второй выход первого счетчика через первый дешифратор соединен с вторым входом второго дешифратора , второй выход второго счетчика

   через второй дешифратор соединен с управл ющим входом селектора, о т - . личающийс  тем, что, с целью расширени  функциоиальных возможностей путем измерени  как сопротивлени  шлейфа, так и рассто ни  до места повреждени  изол ции кабел , в него введены усилитель с переменным коэффициентом усилени , второй иитег- ратор, второй блок сравнени , второй

   источник посто нного тока, два ключа , делитель на два, второй переклю- ча1тель и клемма дл  подключени  неисправной жилы кабел , св занна  с вторым входом первого переключател .

   «jb

   45

   тора соединен через усилитель с выходом первого переключател , второй вход первого интегратора через пер вый ключ соединен с выходом второго дд источника посто нного тока, первый вход второго интегратора соединен с первым выходом первого источника посто нного тока, второй вход второго интегратора через второй ключ св зан с выходом второго источника посто нного тока, тактовый вход второго блока сравнени  соединен с выходом генератора импульсов, выход первого блока сравнени  подключен к входу делител  на два, управл ющему входу первого ключа и первому входу второго переключател , выход которого соединен с первым входом селектора, . .выход второго блока сравнени  соединен с управл ющим входом второго ключа и вторым входом селектора, а выход делител  на два подключен к второму входу второго переключател .

   50

   55

   Фм.г

   Фиг.Ъ