CS272589B1

CS272589B1 - Connection for condenser's capacity measuring

Info

Publication number: CS272589B1
Application number: CS461488A
Authority: CS
Inventors: Milan Ing Rehovsky; Frantisek Ing Reiter
Original assignee: Milan Ing Rehovsky; Frantisek Ing Reiter
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS461488A1

Abstract

The design deals with the connection for capacity measurement by discharging from the operational voltage. The connection evaluates the voltage loss within the parallel combination of the load resistance and measured condenser. Exponential dependency of the voltage loss is used and the capacity of the measured resistance is directly determined from the selected period of time. The connection consists of the load resistance, two comparators, normal frequency counter, two light-emitting diodes and display.<IMAGE>

Description

(57) Řešení se týká zapojení pro měření kapacity kondenzátoru vybíjením z provozního napětí. Zapojením je vyhodnocován pokles napětí na paralelní kombinaci zatěžovacího odporu a měřeného kondenzátoru. Je využito exponenciální závislosti poklesu napětí a ze zvoleného časového úseku závislosti je přímo určena kapacita měřeného kondenzátoru. Zapojení se sestává ze zatěžovacího odporu, dvou komparátorů, čítače normálové frekvence, dvou indikačních svítivých diod a displeje.(57) The solution relates to a circuit for measuring capacitor capacitance by discharging from operating voltage. The voltage drop on the parallel combination of the load resistor and the measured capacitor is evaluated by the connection. The exponential dependence of the voltage drop is used and the capacitance of the measured capacitor is directly determined from the selected time period of the dependence. The wiring consists of a load resistor, two comparators, a normal frequency counter, two LEDs and a display.

obr. 1Fig. 1

CS 272589 Bl .eCS 272589 Bl

CS 272589 BlCS 272589 Bl

Vynález se týká zapojení pro měření kapacity kondenzátorů vybíjením z provozního napětí, například při kontrole správné funkce roznětných'odpalovacích strojků, která je závislá na kapacitě zabudovaného kondenzátoru.The invention relates to a circuit for measuring the capacitance of capacitors by discharging from the operating voltage, for example in checking the correct operation of the igniters, which depends on the capacitance of the capacitor incorporated.

Kapacita kondenzátoru je dána jeho mechanickou konstrukcí a fysikálními vlastnostmi použitých materiálů. Některá zařízení, ve kterých je kondenzátor zabudován, je nutné kontrolovat v pravidelných intervalech. Správná funkce takových nařízení je závislá zejména na stavu a kapacitě kondenzátorů, například u elektrických odpalovacích strojků, určených pro elektrický roznět při trhacích pracích.Capacitor capacity is given by its mechanical construction and physical properties of used materials. Some equipment in which the capacitor is installed must be inspected at regular intervals. The proper functioning of such regulations depends in particular on the condition and capacity of the capacitors, for example, in electric blasting machines intended for electric ignition in blasting operations.

Dosud se toto měření kapacity elektrických odpalovacích strojků provádí například synchroskopem, kde se vybíjecí křivka kondenzátoru fotografuje a graficky se z negativu filmu určuje časová konstanta vybíjeného obvodu a následně se vypočítá měřená kapacita. Tento způsob měření je časově náročný, materiálově nákladný a je zatížen chybou při grafickém vyhodnocování průběhu napětí. Další možný způso~ měření je ten, že průběh vybíjení kondenzátoru je sledován na analogovém voltmetru a ručně je stopkami měřena časová závislost poklesu napětí. Tato metoda je značně zatížena chybou lidského činitele a výpočtem kapacity z naměřených hodnot. Jestliže se pro měření kapacity použije některá z můstkových metod, je kapacita kondenzátoru měřena několikanásobně menším napětím, než je provozní napětí a vyvažování můstku bývá zdlouhavé.So far, this measurement of the capacity of electric launchers has been carried out, for example, by a synchroscope, where the discharge curve of the capacitor is photographed and the time constant of the discharged circuit is graphically determined from the film negative and subsequently the measured capacity is calculated. This method of measurement is time-consuming, materially expensive and is subject to an error in the graphical evaluation of the voltage waveform. Another possible way of measuring is that the course of the capacitor discharge is monitored on an analog voltmeter and the time dependence of the voltage drop is manually measured with a stopwatch. This method is heavily burdened by human error and capacity calculation from the measured values. If one of the bridge methods is used to measure the capacitance, the capacitor capacitance is measured by a voltage that is several times lower than the operating voltage, and the bridge balancing tends to be lengthy.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny zapojením pro měření kapacity kondenzátoru vybíjením z provozního napětí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je použit zatěžovací odpor, který je svými vývody paralelně připojen pomocí měřicího tlačítka k měřenému kondenzátoru. Současně je tento zatěžovací odpor prvním vývodem připojen na bod nulového potenciálu a druhým vývodem na první vstup prvního komparátoru a zároveň na první vstup druhého komparátoru. Na druhý vstup prvniho komparátoru je připojen zdroj prvního konstantního napětí a na druhý vstup druhého komparátoru je připojen zdroj druhého konstantního-napětí. Výstup prvního komparátoru a výstup druhého komparátoru jsou zároveň vstupy čítače. K čítači je připojeno nulovací tlačítko a čítač je dále svými výstupy napojen na indikační světelné diody a displej.The above drawbacks are eliminated by a capacitor capacitor discharge circuit from the operating voltage of the present invention, which is based on the use of a load resistor which is connected in parallel with a measuring button to the capacitor to be measured. At the same time, this load resistor is connected by a first terminal to a zero potential point and a second terminal to the first input of the first comparator and at the same time to the first input of the second comparator. A second constant-voltage source is connected to the second input of the first comparator and a second constant-voltage source is connected to the second input of the second comparator. The output of the first comparator and the output of the second comparator are both counter inputs. The counter is connected to the reset button and the counter is further connected to the indication LEDs and display.

Na připojeném obr. 1 je‘schematicky znázorněno blokové schéma zapojení pro měření kapacity kondenzátoru vybíjením z provozního napětí. Je vyznačen zatěžovací- odpor R, který je svými vývody £, 2 paralelně připojen pomoci měřicího tlačítka Tl k měřenému kondenzátoru £. Současně je tento zatěžovací odpor j? prvním vývodem £ připojen na bod £ nulového potenciálu a druhým vývodem £ na první vstup £ prvního komparátoru Kl a zároveň na první vstup J_ druhého komparátoru K2. Na druhý vstup prvního komparátoru Kl je připojen zdroj Z1 prvního konstantního napětí a na druhý vstup £ druhého komparátoru K2 je připojen zdroj Z2 druhého konstantního napětí. Výstup £ prvního komparátoru Kl a výstup 8. druhého komparátoru K2 jsou zároveň vstupy čítače £. K čítači £ je připojeno nulovací tlačítko T2 a čítač £ je dále svými výstupy napojen na indikační svítivé diody 01, D2 a displej Z.1 is a schematic diagram of a circuit diagram for measuring capacitor capacity by discharging from the operating voltage. A load resistor R is indicated, which is connected in parallel with its terminals 8, 2 via a measuring button T1 to the capacitor to be measured. At the same time this load resistance j? the first terminal 6 is connected to the zero potential point 8 and the second terminal 6 is connected to the first input 8 of the first comparator K1 and simultaneously to the first input J of the second comparator K2. A second constant voltage source Z1 is connected to the second input of the first comparator K1 and a second constant voltage source Z2 is connected to the second input 6 of the second comparator K2. The output 8 of the first comparator K1 and the output 8 of the second comparator K2 are simultaneously the inputs of the counter £. The reset button T2 is connected to the counter 8 and the counter 8 is further connected to the indicating LEDs 01, D2 and the display Z by its outputs.

Na připojeném obr. 2 je graficky vyznačen křivkou průběh měřeného napětí u(t) při vybíjení měřené kapacity kondenzátoru C podle obr. 1, zatěžovacím odporem £, podle obr. 1, z počátečního napětí U_Q, jehož hodnota je shodná s provozním napětím měřeného kondenzátoru £. Dále jsou vyznačeny časy tl a t2 a doba měření dt, to jest doba poklesu měřeného napětí u(t) z hodnoty prvního konstantního napětí Up na hodnotu' druhého konstantního napětí £?·The attached FIG. 2 graphically indicated by waveforms measured voltage u (t) during discharging of the measured capacitance of the capacitor C of FIG. 1, the load impedance £ of Fig. 1, from an initial voltage U _Q whose value is equal to the operating voltage measured of the capacitor £. Furthermore, the times t1 and t2 and the measurement time dt, i.e. the time of the measured voltage drop u (t) from the value of the first constant voltage Up to the value of the second constant voltage?

S popsaným zapojením pro měření kapacity kondenzátoru vybíjením z provozního napětí, zabudovaného například v roznětném odpalovacím strojku, se měření provádí tímto postupem:With the circuit described for measuring capacitor capacitance by discharging from the operating voltage built in, for example, an igniter, the measurement is performed as follows:

CS 272589 BlCS 272589 Bl

Měřený kondenzátor £, nabitý na své počáteční napětí Ug se připojí měřicím tlačítkem Tl paralelně k zatěžovacímu odporu,£. Měřené napětí u(t) na paralelním spojení zatěžovacího odporu £ a kondenzátoru £ má klesající průběh podle exponenciální křivky s časovou konstantou T, rovnající se součinu odporu zatěžovacího odporu £ a kapacity kondenzátoru £, podle obr. 2. Zmenšující se napětí u(t) sledují a vyhodnocují komparátory Kl a K2. První komparátor Kl určí časový okamžik ti shody měřeného napětí u(t) s prvním konstantním napětím U-^ a druhý komparátor K2 určí časový okamžik t2 shody měřeného napětí u(t) s druhým konstantním napětím U^. Počáteční napětí nabitého kondenzátoru £ musí být větší, než první konstantní napětí £^ . Po spojení kondenzátoru £ se zatěžovacím odporem £ měřicím tlačítkem TI je rozsvícena první indikační světelná dioda Dl. Při poklesu měřeného napětí u(t) na hodnotu prvního konstantního napětí £^ dá první komparátor Kl pokyn k zahájení měření. Tímto prvním komparátorem Kl je spuštěn čítač £, který je před měřením vynulován nulovacím tlačítkem T2 a čítá normálovou frekvenci £^. Čítání čítače £ ukončí druhý komparátor K2 po uplynutí doby měření dt, to jest po poklesu měřeného napětí u(t) z hodnoty prvního konstantního napětí £| na hodnotu druhého konstantního napětí £2· Po dobu měření dt je rozsvícena druhá indikační světelná dioda £2. Podmínkou pro správné měření je spojení měřeného kondenzátoru £ se zatěžovacím odporem £ měřicím tlačítkem TI po dobu svícení indikačních světelných diod Dl, £2.The capacitor to be measured, charged to its initial voltage Ug, is connected by the measuring button T1 in parallel to the load resistor, £. The measured voltage u (t) on the parallel connection of the load resistor a and the capacitor má has a decreasing waveform according to an exponential curve with a time constant T equaling the product of the load resistor a and the capacitor £, as shown in Fig. monitor and evaluate comparators K1 and K2. The first comparator K1 determines the instantaneous moment t1 of the matched voltage u (t) with the first constant voltage U1 and the second comparator K2 determines the instantaneous moment t2 of the matched voltage u (t) with the second constant voltage U1. The initial voltage of the charged capacitor musí must be greater than the first constant voltage ^. After the capacitor 8 is connected to the load resistor 6 by the measuring button T1, the first indicator light D1 is lit. When the measured voltage u (t) drops to the value of the first constant voltage ^, the first comparator K1 instructs to start the measurement. With this first comparator K1, the counter 8 is triggered, which is reset to zero by the reset button T2 and counts the normal frequency [beta] before the measurement. The counter counter 6 terminates the second comparator K2 after the measurement time dt has elapsed, i.e. after the measured voltage u (t) has dropped from the value of the first constant voltage £ | to the value of the second constant voltage £ 2 · During the measurement dt, the second indicator light LED 2 is lit. The condition for correct measurement is the connection of the capacitor to be measured with the load resistor ím by the measuring button T1 for the duration of the light-emitting diodes D1, 22.

Závislost poklesu měřeného napětí u(t) na čase £ vyjadřuje matematický vztah:The dependence of the decrease of the measured voltage u (t) on time £ expresses the mathematical relation:

£ u(t) = Ug x e T kde υθ je počáteční hodnota napětí nabitého kondenzátoru £ e je matematická konstanta - základ přirozeného logaritmu t je čas£ u (t) = Ug x e T where υθ is the initial value of the charged capacitor voltage £ e is a mathematical constant - the basis of the natural logarithm t is time

T je časová konstanta vybíjeného obvodu, rovnající se součinu kapacity Q kondenzátoru £ a hodnoty A zatěžovacího odporu £, T = Q x AT is the time constant of the discharged circuit, equal to the product of the capacitance Q of the capacitor a and the value A of the load resistor,, T = Q x A

Hodnota měřeného napětí u(t) v čase tl je vyjádřena vztahem:The value of the measured voltage u (t) at time tl is expressed by:

u(tl) = U_Q X e ’ yiu (tl) = U _Q X e 'yi

Hodnota měřeného napětí u(t) v čase tl je shodná s hodnotou prvního konstantního napětí £^. u(tl) = υ_χ The value of the measured voltage u (t) at time t1 is equal to the value of the first constant voltage ^. u (tl) = υ _χ

Hodnota měřeného napětí u(t) v čase £2 je vyjádřena vztahem:The value of the measured voltage u (t) at time £ 2 is expressed by:

£2 u(t2) = Ug X e γ2 2 u (t2) = Ug X e γ

Hodnota měřeného napětí u(t) v čase £2 je shodná s hodnotou druhého konstantního napětí u₂u(t2) = U₂ The value of the measured voltage u (t) at time £ 2 is equal to the value of the second constant voltage u ₂ u (t2) = U ₂

Doba měření dt je rovna rozdílu časů tl a ££.The measurement time dt is equal to the difference in times t1 and £.

dt = t2 - tldt = t2 - th

Podíl měřeného napětí u(t) v čase £2 a tl vyjadřuje vztah:The ratio of the measured voltage u (t) at time £ 2 and tl expresses the relation:

d£d £

TT

CS 272589 Bl *CS 272589 Bl *

Z uvedených závislostí vyplývá vztah pro kapacitu Q měřeného kondenzátorů £:The following dependences show the relation for the capacitance Q of the capacitors to be measured:

A kde Q je kapacita měřeného kondenzátorů £A where Q is the capacitance of the capacitors to be measured

A je hodnota zatěžovacího odporu £ ln je přirozený logaritmusA is the value of the load resistor l ln is the natural logarithm

Za předpokladu konstantních hodnot zatěžovacího odporu £, prvního konstantního napětí a druhého konstantního napětí £^ Š^e kapacita Q měřeného kondenzátorů £ úměrná době měření dt.Assuming constant values £ load resistor, the first and second constant voltage constant voltage £ ^ ^e capacity Q £ the measured capacitor proportional to the time measurement dt.

Výhodou popisovaného zapojení pro měření kondenzátorů vybíjením z provozního napětí je jednoduchost měření, které vylučuje možnost chyby způsobené výpočtem kapacity z naměřených hodnot a úplné vyloučení lidského činitele při měření. 3e zvýšena rychlost a přesnost měření. Popsané zapojení se využije například při pravidelných kontrolách roznětných odpalovacích strojků v autorizovaných zkušebnách. Je zároveň vyzkoušen generátor odpalovacího roznětného strojku nabíjející kondenzátor a kondenzátor je při měření přezkoušen vybíjením, jehož průběh je podobný s průběhem vybíjení v provozních podmínkách. Tím je zvýšena bezpečnost uživatele odpalovacích strojků.The advantage of the described circuit for measuring capacitors by discharging from the operating voltage is the simplicity of measurement, which eliminates the possibility of errors caused by the capacity calculation from the measured values and the complete elimination of the human factor in the measurement. 3e increased measurement speed and accuracy. The described connection will be used for example during regular inspections of firing launchers in authorized testing laboratories. At the same time, the generator of the launcher charging the capacitor is tested and the capacitor is tested during the measurement by the discharge, the course of which is similar to the course of the discharge under operating conditions. This increases the safety of the user of the launchers.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

Circuit for capacitor capacitance discharging from operating voltage, characterized in that a load resistor (CR) is used.)> Which is connected by its terminals (1, 2) in parallel to the capacitors (C) by means of a measuring button (Tl). a load resistor (R) connected by a first terminal (1) to the zero potential point (P) and a second terminal (2) to the first input (4) of the first comparator (K1) and to the first input (7) of the second comparator (K2) a second constant voltage source (Z1) is connected to the second input (3) of the first comparator (K1) and a second constant voltage source (Z2) is connected to the second input (fi) of the second comparator (K2); K1) and output (8) of the second comparator (K2) are simultaneously inputs of counter (Č) and counter (Č) is connected to reset button (T2) and counter (Č) is further connected to indicator light diodes (D1, D2) and display (Z).

1 drawing

CS 272589 Bl

FIG