CS238405B1

CS238405B1 - Insulated conductor capacity continuous measuring connection

Info

Publication number: CS238405B1
Application number: CS819810A
Authority: CS
Inventors: Andrej Illes
Original assignee: Andrej Illes
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1981-12-28
Publication date: 1985-11-13
Also published as: CS981081A1

Abstract

Elektrické zapojenie obvodov priebežného merača malých zmien prevádzkovej kapacity koaxiálnych káblov v procese ich výroby, ktorého vstupné obvody sú zapojené ako izolované — plávajúce voči zemnému potenciálu, pozostáva z izolovaného tónového generátora (1), na ktorého výstup je dvomi vstupmi (41, 42 j připojený izolovaný selektívny diferenciálny zosilňovač (4) tak, že prvým vstupom (41) je připojený cez izolovaná na dve časti delenň elektrodu (2] pre snímanie kapacity izolovaného vodiča (9) a druhým vstupom (42) je zapojený cez izolovaný vyvažovači kondenzátor (3). Na výstup izolovaného selektívneho diferenciálneho zosilňovača (4) je cez transformátor (5) připojený usměrňovač (6), na ktorého výstup je zapojený blok (7) analogového vyhodnotenia a/alebo blok (8) digitálneho vyhodnotenia.Electrical connection of continuous circuits a small change in operating capacity coaxial cables in the process of their production, whose input circuits are connected as isolated - floating to earth potential, consists of isolated tone the generator (1) to which it is output two inputs (41, 42 j connected isolated) selective differential amplifier (4) so that the first input (41) is connected via insulated in two parts of the electrode (2) for capacitance sensing of insulated wire (9) and the second input (42) is connected via an isolated balancing capacitor (3). On the isolated selective differential output the amplifier (4) is through a transformer (5) a connected rectifier (6) on which it is mounted the output is connected analog block (7) and / or digital block (8) evaluation.

Description

Vynález sa týká elektrického zapojenia na prlebežné meranie kapacity izolovaných vodičov.The invention relates to an electrical circuit for the temporary measurement of the capacity of insulated conductors.

Doteraz používané zapojenia pre meranie zmien prevádzkovej kapacity izolovaných vodičov sú založené na aplikácii diferenciálnych transformátorov na vstupe meracieho systému v spojení s elektrodovým systémom a kapacitným normálom. Ďalej pozostávajú uvedené systémy z blokov: selektívneho zosilňovača, posúvača fáze a fázového detektora, ktorého vefkosť výstupného napatia je úměrná velkosti zosilneného napatia, t. j. velkosti nerovnováhy na diferenciálnom transformátore a ktorého polarita závisí od fázy napátia na výstupe diferenciálneho transformátora. Napájanie je z oscilátora napatím o velkosti niekoTko desiatok voltov a frekvencie řádové 20 až 500 kHz.The hitherto used circuits for measuring changes in the operating capacity of insulated conductors are based on the application of differential transformers at the input of the measuring system in conjunction with the electrode system and capacitance normal. Furthermore, said systems consist of blocks: a selective amplifier, a phase shifter, and a phase detector whose output voltage size is proportional to the magnitude of the amplified voltage, i. j. the magnitude of the imbalance on the differential transformer and whose polarity depends on the voltage phase at the output of the differential transformer. Power is from the oscillator voltage of several tens of volts and frequencies of the order of 20 to 500 kHz.

Zapojenie na priebežné meranie kapacity izolovaných vodičov s diferenciálnym transformátorom majú nedostatky, ktoré sa prejavujú jednak v tom, že diferenciálně transformátory sú výrobně vel'mi zložité a tým aj nákladné, ale najma v tom, že sú kmitočtové i tepelne značné závislé a vyžadujú dokonalé elektromagnetické tienenie voči vonkajším elektromagnetickým poliam. Pričom symetria vinutí diferenciálneho transformátora sa dá len ťažko kompenzovat', a to len pre úzké kmitočtové a tepelné pásmo. To zároveň obmedzuje ich použitie pre merania v procese výroby izolovaných vodičov. Pracovný kmitočet týchto zapojení spósobuje navýše problémy s elimináciou vysokofrekvenčného vyžarovanla do okolia.The connection to the continuous measurement of the capacity of insulated conductors with differential transformer has drawbacks, which are manifested in the fact that the differential transformers are very complicated in production and thus expensive, but also in that they are frequency and temperature considerably dependent and require perfect electromagnetic shielding against external electromagnetic fields. The symmetry of the differential transformer windings is difficult to compensate for narrow frequency and heat bands only. This also limits their use for measurements in the production process of insulated conductors. In addition, the operating frequency of these connections causes problems in eliminating high-frequency radiation to the environment.

Uvedené nedostatky súčasných zapojení pre meranie kapacity odstraňuje elektrické zapojenie na priebežné meranie kapacity izolovaných vodičov podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že na výstup izolovaného tónového generátora je dvomi vstupmi připojený izolovaný selektívny diferenciálny zosilňovač. Prvý vstup izolovaného selektívneho diferenciálneho zosilňovača je připojený cez izolovanú na dve častidelenú elektrodu pre snímanie izolovaného, vodiča a druhým vstupom je připojený cez izolovaný vyvažovači kondenzátor. Na výstup izolovaného selektívneho diferenciálneho zosilňovača je cez izolačný člen zapojený usměrňovač, na ktorého výstup je zapojený blok analogového alebo digitálneho vyhodnotenia.These drawbacks of the current capacitance circuitry eliminate the electrical circuitry for continuously measuring the capacitance of the insulated conductors of the present invention, which is based on an isolated selective differential amplifier connected to the output of the isolated tone generator. The first input of the isolated selective differential amplifier is connected via the insulated to the two divided electrode for sensing the isolated, conductor and the second input is connected through the insulated balancing capacitor. A rectifier is connected to the output of the isolated selective differential amplifier, the output of which is connected to an analog or digital evaluation block.

Výhodou zapojenia je, že elektrickým zapojením vstupných obvodov ako izolovaných voči zemnému potenciálu a vylúčením diferenciálneho transformátora zo vstupných obvodov meracieho systému odstraňuje sa kmitočtová i- tepelná závislost v širokom rozsahu.The advantage of wiring is that by electrically connecting the input circuits as isolated from the ground potential and eliminating the differential transformer from the input circuits of the measurement system, the frequency dependence of i-heat is removed in a wide range.

Ďalšou výhodou je skutočnosť, že na výsledok merania nemá vplyv ani to, či je meraný izolovaný vodič uzemněný alebo nie je. Zapojenie podlá vynálezu pracuje s kmitočtom v rozsahu 1 až 10 kHz, čo má priaznivý vplyv na velkost geometrických rozmerov elektrodového systému — delenej elektrody a nekladie ani extrémně požiadavky na súčiastkovú základňu pri zachovaní vysokej citlivosti, stability a přesnosti merania kapacity izolovaných vodičov.Another advantage is that the measurement result is not influenced by whether the measured insulated conductor is grounded or not. The circuitry of the present invention operates at a frequency in the range of 1 to 10 kHz, which has a beneficial effect on the size of the geometric dimensions of the electrode system -divided electrode and does not impose extreme requirements on the component base while maintaining high sensitivity, stability and accuracy.

Na priloženom obrázku je celková bloková schéma zapojenia podl'a vynálezu.The attached figure is an overall block diagram of the circuit according to the invention.

Podl'a příkladu zapojenia pozostáva toto z izolovaného tónového generátora 1, na ktorého výstup je připojený svojimi dvomi vstupmi 41, 42 izolovaný selektívny diferenciálny zosilňovač 4. Prvý vstup 41 je přitom připojený cez izolovanú na dve časti delenú elektrodu 2 upravená pre snímanie izolovaného vodiča 9 a druhý vstup 42 je zatial' připojený cez izolovaný vyvažovači kondenzátor 3. Na výstup izolovaného selektívneho diferenciálneho zosilňovača 4 je cez izolačný člen, v našom příklade výhodné transformátor 5, připojený usměrňovač 8. Na výstup usměrňovače 6 sú zapojené blok 7 analogového vyhodnotenia, ktorý može obsahovat analogový indikátor tolerancie prevádzkových kapacit izolovaného vodiča alebo komparátory s předvolbami, pre reguláciu výrobného procesu alebo i výstup pre pripojenie liniového zapisovača. Súčasne alebo alternativně je možné připojit na výstup usmerňovača 6 blok 8 digitálneho vyhodnotenia.According to the wiring example, this consists of an isolated tone generator 1, to whose output is connected by its two inputs 41, 42 an isolated selective differential amplifier 4. The first input 41 is connected via an insulated two-part split electrode 2 adapted for sensing the insulated conductor 9 and the second input 42 is currently connected via an isolated balancing capacitor 3. A rectifier 8 is connected to the output of the isolated selective differential amplifier 4 via an insulating member, in this example a transformer 5, connected to the output of the rectifier 6. contain an analog indicator of the operating capacitance of the insulated conductor or comparators with presets, for controlling the production process or even an output for connecting a line recorder. Simultaneously or alternatively, it is possible to connect a digital evaluation block 8 to the output of the rectifier 6.

Funkcia zapojenia podl'a vynálezu je následovně: z izolovaného tónového generátora 1 sa privádza napatie sinusového tvaru na prvá část delenej elektrody 2, ktorá obklopuje izolovaný vodič 9, čím vzniká kapacita Ci medzi prvou častou delenej elektrody 2 a vnútorným jadrom izolovaného vodiča 9 a tiež kapacita C2 medzi druhou častou delenej elektrody 2 a jadrom vnútorným izolovaného vodiča 9. Obe kapacity Ci a C2 sú zapojené v sérii a umožňujú priviesť striedavý signál z izolovaného tónového generátora 1 na prvý vstup Izolovaného selektívneho diferenciálneho zosilňovača 4. Pričom výstupný signál z izolovaného tónového generátora 1 sa zároveň privádza cez vyvažovači kondenzátor 3 na druhý vstup izolovaného selektívneho diferenciálneho zosilňovača 4. Vyvažovači kondenzátor 3 je přitom tepelne kompenzovaný a umožňuje pri nezasunutom izolovanom vodiči v delenej elektróde 2 nastavit' nulové napátie na výstupe izolovaného diferenciálneho selektívneho zosilňovača 4. Z výstupu je elektrický signál ďalej vedený izolované cez izolačný člen — například transformátor 5 na usměrňovač 6 a po usměrnění sa obvyklým sposobom spracúva a vyhodnocuje buď analogovo, alebo digitálně v príslušnom bloku 7 nebo 8 vyhodnotenia. Změna prevádzkovej kapacity izolovaného vodiča 9 sa pri přechode cez delenú elektrodu 2 prejaví ako změna parametrov signálu izolovaného tónového generátora 1 na prvom vstupe izolovaného selektívneho diferenciálneho zosilňovača 4, ktorá sa po zosilnení a usmer6The wiring function according to the invention is as follows: sinusoidal voltage is applied from the insulated tone generator 1 to the first part of the split electrode 2, which surrounds the insulated conductor 9, creating a capacitance Ci between the first part of the split electrode 2 and the inner core of the insulated conductor 9 the capacitance C2 between the second part of the split electrode 2 and the core of the inner insulated conductor 9. Both capacities C1 and C2 are connected in series and allow to alternate the signal from the isolated tone generator 1 to the first input of the Isolated Selective Differential Amplifier 4. 1 is also fed via the balancing capacitor 3 to the second input of the insulated selective differential amplifier 4. The balancing capacitor 3 is thermally compensated and allows zero voltage at the insulated output to be set when the insulated conductor is not inserted. From the output, the electrical signal is further isolated via an insulating member - for example a transformer 5 to the rectifier 6 and after rectification it is processed and evaluated in the usual way either analogously or digitally in the respective evaluation block 7 or 8. A change in the operating capacity of the insulated conductor 9 when passing through the split electrode 2 results in a change in the signal parameters of the insulated tone generator 1 at the first input of the isolated selective differential amplifier 4, which after amplification and direction 6

23840S není vyhodnotí v blokoch 7 nebo 8 vyhodnotenia. Zapojenie vstupných obvodov — izolovaného tónového generátora 1, delenej elektrody 2, vyvažovacieho kondenzátora 3 a izolovaného selektívneho diferenciálneho zosilňovača 4 ako izolovaných — plávajúcich voči zemnému potenciálu umožňuje vylúčiť vplyv okolitého elektromagnetického pol'a a rušivých signálov a spracovávať a vyhodnocovat signály s úrovňou, kde už drift a šum tak nehrajú rolu. Přitom izolačný člen vyžaduje len elektrostatické tienenie. To umožňuje přesné meranie aj malých zmien prevádzkových kapacit, například ako u malých koaxiálnych káblov řádové + 0,02 pF.23840S is not evaluated in blocks 7 or 8 of the evaluation. Connecting the input circuits - isolated tone generator 1, divided electrode 2, balancing capacitor 3, and isolated selective differential amplifier 4 as isolated - floating to earth potential makes it possible to eliminate the influence of the surrounding electromagnetic field and interfering signals and to process and evaluate signals with drift and noise do not play a role. The insulating element only requires electrostatic shielding. This allows accurate measurement of even small variations in operating capacities, such as small coaxial cables of the order of + 0.02 pF.

Predmet vynálezu nachádza uplatnenle v kábelárskom priemysle pri výrobě izolovaných vodičov.The present invention is applicable in the cable industry in the manufacture of insulated conductors.

Claims

Connection for continuous capacity measurement of insulated conductors characterized in that an isolated selective differential amplifier (4) is connected to the output of the isolated tone generator (1j by two inputs (41, 42), which is connected via an insulated two-part electrode through the first input) (2) for sensing the capacity of the insulated wire (9) and the second input (42) is

BACKGROUND OF THE INVENTION connected via an insulated balancing capacitor (3), while at the output of the isolated selective differential amplifier (4j) a rectifier (6) is connected via an insulating member, for example a transformer (5), to which an analog evaluation block (7) is connected. a digltal evaluation block (8).