CS211495B1 - Zapojenie na meranie impedancie pasivných dvojpólov - Google Patents

Description

Vynález sa týká zapojenia ňa, meranie impedancie pasivných dvojplólov.

Doterajšie zariadenia umožňujúce meranie impedanoií neboli dostatočne pružné, čo sa týká dynamiky merania.Pri mostikovýoh metodách, ak sa zmenia poměry v impedanci!, vyžaduje to dodatočné vyváženie, pokial’ nie je daný mostik plnoautomatizovaný. Tak isto merače impedancie, ktoré merajú priamo modul a fázu impedancie, sa vyznačuji! dlhou dobou merania.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojenie na meranie impedancie pasivných dvojpólov podTa vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že pozostáva z oscilátore harmonického napatia, spojeného so zosilňovačom, ktorého výstup je spojený s odporom v sérii.s meranou impedanciou a s fázovaoím článkom, ktorého výstup je spojený s prvým komparátorom.

Výstup zosilňovača je spojený so vstupom druhého komparátora. Výstupy prvého a druhého komparátora sú spojené so vstupnii derivačnýoh obvodov, ktorých výstupy sú spojené so spí načmi v sérii s paměťovými kondenzátormi.

Společný bod odporu a meranej impedancie je spojený so vstupom oddeTovaciehd zosilňovača, ktorého výstup je spojený s ovládacími vstupmi spínačov.

Pokrok zapojenia podTa vynálezu spočívá predovšetkým v plnej automatizácii merania.

V případe zmien pomerov v impedancii máme priamo prehTad o změnách jednotlivých častí impedancie, lebo vyhodnocovanie reálnej a imaginárnej časti impedancie prebieha súčasne.

Bloková sehéma zapojenia podTa vynálezu je znázorněná na obrázku.

Zapojenie podTa vynálezu je tvořené oscilátorom 0 harmonického napatia, spojeným so zosilňovačom Z. Výstup zosilňovača Z je spojený s odporom R v sérii s meranou impedanciou Ž

Na výstup zosilňovača Z je áalej připojený druhý komparátor K2 priamo a prvý komparátor Kl cez fázovací článok fS . Výstupy komparátorov Kl . K2 sú spojené so vstupmi derivačnýeh obvodov DPI. D02. Ich výstupy sú spojené cez spínače St_, S2 s paměťovými kondenzátormi C1 . C2.

Spínače S1 . S2 sú svojimi ovládacími vstupmi připojené na výstup oddeTovacieho zosilňovača OdZ. ktorého vstup je spojený so spoločným bodom odporu R a meranej impedancie Z.

Oscilátor 0 generuje harmonické napatie, ktoré sa v nasledujúcom zosilňovač! Z zosilnuje na potrebnú úroveň. Nech je časový priebeh napatia na výstupe zosilňovača popísaný následovně:

u_Q - U_Q sin ω t (1)

Ak hodnota odporu R spíňa podmienku kde Z_max je maximálně impedancie, w je uhlová rýchlosť a t je čas, potom mSžeme povedať, že hodnota amplitúdy prúdu pretekajúceho impedanciou Z je přibližné konštantná (I = konšt.) v celom rozsahu hodnčt meranej impedancie.

Okamžitá hodnota prúdu pretekajúoeho cez impedanciu Z je teda:

i = I sin ω t, (2)

kde
I	Je	absolútna hodnota prúdu
	je	uhlová rýchlosť
t	je	čas.

Na' hodnota impedanci! Z vznikne v ddsledku pretekania prúdu úbytok napátia, ktorého okamžitá u = U sin (wt i , kde

U je absolútna hodnota napátia γ je uhol vektore U.

Pre impedaneiu Z můžeme písať:

i = y, kde ^I

U je vektorová hodnota napátia

I je vektorová hodnota prúdu

Z je vektorová hodnota impedanoie.

Taktiež pre absolútne hodnoty:

z = · kde ¹

U je absolútna hodnota napátia

I je absolútna hodnota prúdu.

Rovnicu (3) můžeme rozpísať následovně:

u = U (sin ω t cos Φ i cos ω t sin)

Ak dosadíme z'rovnice (5) do rovnice (6), dostáváme u = I (Z cos Φ sin ω t i.Z sin Φ cos ω t), kde

Z je absolútna hodnota impedanoie.

(3) (4) (5) (6) (7)

Vidíme, že okamžitú hodnotu napátia u na impedancii Ž můžeme rozdělit na dve časti:

u = (Z cos Φ sin ω t ± IZ sin Φ cos ω t) (8)

Sálej platí:

Re(Ž) = Z cos Φ Im (Ž) = Z sin Φ, (9) kde

Re(Z) je reálna zložka impedanoie,

Im(Z) je imaginárna zložka impedanoie.

Teda v rovnici (8) máme obsiahnuté obidve časti impedanoie Ž. Ak využijeme taký vhodný čas tj, v ktorom platí:

sin ω t, = 0; cos ω t, = i 1, potom rovnice (8) v čase t₁ nadobúda tvar:

u, = ± IZ sin (10)

Hodnota napátia v čase t,, (u,) je priamoúmerná hodnotě imaginárnej časti impedanoie Z, ak si uvědomíme, že I = konSt. DalSí vhodný čas je t₂, v ktorom platí:

cos to t₂ — Oj sin to t₂ — — 1

Rovnice (8) v čase t₂ nadobúda tvar:

u₂ = í IZ cos (11)

Z toho vyplývá, že. hodnota napatia u₂ v Sase t₂ je priamoúmerná hodnotě reálnej časti impedancie Ž, ak I = konSt. Harmonické napětie, ktorého časový priebeh je nasledovný:

< Ug = Ug cos ω t = Uo K cos ω t (12)

1’ahko získáme zo základného priebehu napatia pomocou fázovacieho článku FČ_>napr. RC článku. Fázový posun článku je 90°. Končtanta K v rovnici (12) je absolátna hodnota přenosu fázovacieho článku:

Harmonické napětie u_Q a Ug privádzame na vstupy napěťových komparátorov Kl . K2. ktoré určujú časy, kedy tieto napatia nadobúdajú nulová hodnotu. Na výstupoch komparátorov Kl. K2 dostáváme pravoúhlé impulzy, ktoré sú privádzané na vstup derivačných obvodov DPI. D02.

Aktívna Sirka impulzu na výstupe derivačného obvodu závisí od časovej konstanty tohto obvodu a je volená tak, že má mengiu hodnotu ako čas odpovedajúci v uhlovej miere 1° priebe hu harmonického napatia oscilátora 0.

Je zřejmé, že ak budeme v čase, keď u_Q - 0, alebo Ug = 0 snímať vzorky z priebehu napatia na impedancii Z do paměťových kondenzátorov C1 . C2, tak sa tieto nabíjajú na hodnoty napětí v čase snímania vzoriek,

Snímanie vzoriek realizujeme pomocou spínačov Sl . S2. ktoré sú ovládané napětím z výstupov derivačných obvodov DPI. DO2. Medzi impedanciou Z a spínačmi Si, S2 je zaradený oddělovací zosilňovač OdZ. Hodnoty jednosměrných napětí na paměťových kondenzátoroch C£, C2 sú teda úměrné reálnej a imaginárnej časti impedancie Z.

Oddělovací zosilňovač OdZ musí mať.velkú hodnotu vstupného odporu, malú hodnotu výstup ného odporu, nulový fázový posun medzi vstupom a výstupom a dostatočná napěťové zosilnenie.

Rozsahy zapojenia podlá vynálezu možno meniť nasledujúcimi spčsobmi:

1. změnou hodnoty odporu R,

2. změnou zosilnenia zosilňovača Z,

3. změnou rozsahu meracích prístrojov merajúcich napětie na paměťových kondenzátoroch Cl., £2.

Na začiatku popisu bol spravený předpoklad (1). K tým istým výsledkom by sme dospěli aj za předpokladu:

u„ = U. cos ω t 0 o (14)

Uvedené zapojenie impedancie pasivných dvojpďlov možno použiť při automatizovanom meraní zmien pomerov reálnej a imaginárnej časti impedancie.

Claims (1)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   Zapojenie na meranie impedancie pasivných dvojpólov, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z oscilátora (O) harmonického napětia, spojeného so zosilňovačom (Z), ktorého výstup je spojený s odporom i.R) v sérii s meranou impedanciou (Z) a 3 fázovacím článkom (FČ), ktorého výstup je spojený s prvým komparátorom (K1), pričom výstup zosilňovača (Z) je spojený tiež so vstupom druhého komparátora (K2), ďalej výstupy prvého a druhého komparátora (ΚΙ, K2) aú spojené so vstupmi derivačných obvodov (DQt, DQ2), ktorých výstupy sú spojené so spínač211495 mi (Sl, S2) v sérii s paměťovými kondenzátormi (C,, C2), zatial Co-spoločný bod odporu (R) a meranej impedanoie (Z) je spojený so vstupom oddělovačieho zosilňovača (OdZ), ktorého výstup je spojený s ovládacími vstupmi spínačov (St, S2).