RU2301425C1 - Method for determination of input impedances of electric circuit and device for its realization - Google Patents
Method for determination of input impedances of electric circuit and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301425C1 RU2301425C1 RU2005129452/28A RU2005129452A RU2301425C1 RU 2301425 C1 RU2301425 C1 RU 2301425C1 RU 2005129452/28 A RU2005129452/28 A RU 2005129452/28A RU 2005129452 A RU2005129452 A RU 2005129452A RU 2301425 C1 RU2301425 C1 RU 2301425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- frequency
- inputs
- resistance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике. Конкретно - к способам измерения полных входных сопротивлений низкочастотных и высокочастотных электрических цепей и к устройствам для их осуществления.The invention relates to measuring equipment. Specifically, to methods for measuring the input impedances of low-frequency and high-frequency electrical circuits and to devices for their implementation.
Известен способ определения полных входных сопротивлений однопрограммных радиовещательных линий, имеющих емкостную составляющую, заключающийся в подключении к генератору синусоидального напряжения частотой 400 Гц последовательно соединенных входного сопротивления измеряемой линии и эталонного резистора, регулировке выходного напряжения генератора до получения на эталонном резисторе заранее известного переменного напряжения, измерении переменного напряжения на входе радиовещательной линии, определении переменного тока, протекающего через входную цепь по известным значениям напряжения на эталонном резисторе и величине сопротивления этого резистора, последующем измерении входного сопротивления радиовещательной линии постоянному току и расчете емкости входной цепи по известной формуле для двухполюсника, имеющего комплексное сопротивление [1]. Недостатком способа является ограниченная область применения (для однопрограммных радиовещательных линий, имеющих емкостную составляющую входного сопротивления), большая продолжительность измерения (при каждом измерении необходима калибровка прибора) и большая погрешность измерения (±10%).A known method for determining the input impedances of single-program broadcasting lines with a capacitive component, which consists in connecting to the generator a sinusoidal voltage of 400 Hz in series connected input impedance of the measured line and a reference resistor, adjusting the output voltage of the generator to obtain a predetermined alternating voltage on the reference resistor, measuring AC voltage at the input of the broadcasting line, determining the alternating current, leakage present via the input circuit from the known values of voltage on the reference resistor and the resistance value of this resistor, then measuring the input impedance broadcasting dc line and calculating the capacitance of the input circuit according to the known formula for the two-terminal network having a complex impedance [1]. The disadvantage of this method is the limited scope (for single-program broadcasting lines with a capacitive component of the input resistance), a long measurement time (each measurement requires calibration of the device) and a large measurement error (± 10%).
Наиболее близким способом определения полного входного сопротивления электрических цепей по отношению к заявляемому является способ, заключающийся в подключении к генератору синусоидального тока последовательно соединенных входного сопротивления измеряемой цепи и эталонного резистора, измерении напряжений на эталонном резисторе и входном сопротивлении измеряемой цепи, определении тока, протекающего через названную последовательную цепь, в последующем подключении параллельно входной цепи магазина реактивностей, компенсации реактивности входной цепи, определении характера и значения ее реактивности и расчета полного входного сопротивления цепи по известным формулам для двухполюсников, имеющих комплексное сопротивление [2]. Недостатком способа-прототипа является необходимость использования для его осуществления громоздкого магазина реактивностей, сложность и длительность определения полного входного сопротивления цепей, высокая погрешность измерения полного входного сопротивления цепей (до 15%).The closest way to determine the total input impedance of electrical circuits with respect to the claimed one is to connect a series-connected input impedance of the measured circuit and the reference resistor to the sinusoidal current generator, measure the voltage across the reference resistor and input resistance of the measured circuit, and determine the current flowing through the serial circuit, in the subsequent connection parallel to the input circuit of the reactivity store, compensation ciency input circuit, determining the nature and significance of its reactivity and calculating the input impedance circuit according to the known formulas for the two-terminal devices having a complex impedance [2]. The disadvantage of the prototype method is the need to use a bulky reactivity store for its implementation, the complexity and duration of determining the total input circuit resistance, high measurement error of the total input circuit resistance (up to 15%).
Известен измеритель комплексных сопротивлений сетей трехпрограммного проводного вещания [1], содержащий батарею гальванических элементов, каскадно соединенные генератор переменного напряжения, вырабатывающий сигналы на четырех частотах первого канала: 0,4; 3; 6 и 10 кГц и на частотах второго и третьего каналов в диапазонах 66-88 кГц и 110-130 кГц, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и трансформатор, имеющий шесть выводов вторичной обмотки, каскадно соединенные трехканальный полосовой фильтр, первый ввод которого соединен с первым выводом трансформатора, усилитель с постоянным коэффициентом усиления, детектор и стрелочный индикатор, делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов и включенный между первым и вторым выводами трансформатора, первый и второй выключатели, магазин реактивностей, первый конец которого соединен с первым вводом измерителя, первый вывод измерителя соединен с точкой соединения резисторов делителя напряжения, а второй вывод - со вторым вводом трехканального полосового фильтра, узел, состоящий из пяти последовательно соединенных эталонных резисторов и соединенный началом первого резистора с первым выводом трансформатора, первый и второй спаренные пятиканальные переключатели, вход второго из которых соединен со вторым вводом измерителя и вводом двухканального переключателя. Выводы первого из пятиканальных переключателей могут поочередно соединяться со вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выводами трансформатора, а выводы второго - поочередно подключаться к точкам соединения первого и второго, второго и третьего, третьего и четвертого, четвертого и пятого и к концу пятого эталонных резисторов, при этом вход первого из пятиканальных переключателей через первый выключатель может соединяться с первым выходом измерителя, а второй конец магазина индуктивностей через второй выключатель может соединяться со входом первого пятиканального переключателя и через первый выключатель - со вторым вводом измерителя. Недостатками прибора являются узкая область применения (прибор предназначен только для измерения сопротивлений сетей трехпрограммного проводного вещания), небольшой диапазон измеряемых сопротивлений, большая погрешность измерения (±10% для модуля полного сопротивления и ±15% для реактивной составляющей этого сопротивления), ручной выбор пределов измерения, низкая помехозащищенность, частая замена источника питания.A well-known complex resistance meter of networks of three-program wire broadcasting [1], containing a battery of galvanic cells, is connected in cascade to an alternating voltage generator that generates signals at four frequencies of the first channel: 0.4; 3; 6 and 10 kHz and at frequencies of the second and third channels in the ranges 66-88 kHz and 110-130 kHz, an amplifier with an adjustable gain and a transformer having six terminals of the secondary winding, cascaded three-channel bandpass filter, the first input of which is connected to the first output transformer, constant-gain amplifier, detector and dial indicator, voltage divider, consisting of two series-connected resistors and connected between the first and second terminals of the transformer, the first and second switches, a reactivity store, the first end of which is connected to the first input of the meter, the first output of the meter is connected to the connection point of the resistors of the voltage divider, and the second output is connected to the second input of a three-channel bandpass filter, a unit consisting of five series-connected reference resistors and connected by the beginning of the first resistor with the first output of the transformer, the first and second paired five-channel switches, the input of the second of which is connected to the second input of the meter and the input of the two-channel switch key switch. The terminals of the first of the five-channel switches can be connected in turn to the second, third, fourth, fifth and sixth terminals of the transformer, and the terminals of the second can be connected in turn to the connection points of the first and second, second and third, third and fourth, fourth and fifth and towards the end of the fifth reference resistors, while the input of the first of the five-channel switches through the first switch can be connected to the first output of the meter, and the second end of the inductance magazine through the second switch can be connected to about the input of the first five-channel switch and through the first switch - with the second input of the meter. The disadvantages of the device are a narrow scope (the device is intended only for measuring the resistances of three-program wire broadcasting networks), a small range of measured resistances, a large measurement error (± 10% for the impedance module and ± 15% for the reactive component of this resistance), manual selection of the measurement limits , low noise immunity, frequent replacement of the power source.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для измерения параметров полных входных сопротивлений электрических цепей, содержащее входные клеммы для подключения измеряемого сопротивления, эталонный резистор, соединенный первым концом с первой входной клеммой, генератор синусоидального напряжения, два двухканальных механических переключателя, один из которых выполнен сдвоенным, один амплитудный и два синхронных детектора, на управляющие входы которых подаются синусоидальные напряжения, фазовращатель, усилитель напряжения, блок вычитания, три измерителя отношения напряжений, управляемый масштабный преобразователь и узел сравнения напряжений [3]. Последовательно соединенные вход устройства, оканчивающийся двумя входными клеммами, и эталонный резистор соединены с парой подвижных входных контактов спаренного двухканального переключателя, которые могут соединяться или с первым и вторым, или с третьим и четвертым неподвижными контактами этого переключателя. Вторые и третьи неподвижные контакты переключателя соединены с общим для всего устройства проводником. Выход генератора синусоидальных напряжений соединен с первыми входами узла сравнения напряжений и управляемого масштабного преобразователя. Выход последнего соединен с первым и четвертым неподвижными контактами спаренного двухканального переключателя, входом фазовращателя и сигнальным входом первого синхронного детектора. Выход фазовращателя соединен с сигнальным входом второго синхронного детектора. Точка соединения одной из входных клемм с эталонным резистором соединена со входом амплитудного детектора, управляющим входом второго синхронного детектора и входом усилителя напряжения. Выход усилителя напряжения соединен с управляющим входом первого синхронного детектора. Выход последнего соединен с первым входом блока вычитания. Выход амплитудного детектора соединен со вторым входом блока вычитания, первым входом второго двухканального переключателя и первыми входами первого и второго измерителей отношения напряжений. Второй вход второго двухканального переключателя соединен с выходом второго синхронного детектора и вторыми входами первого и третьего измерителей отношений напряжений. Выход второго двухканального переключателя соединен со вторым входом узла сравнения напряжений. Выход последнего соединен со вторым входом управляемого масштабного преобразователя. Выход блока вычитания соединен с первым входом третьего измерителя отношения напряжений и вторым входом второго измерителя отношений. В устройстве предусмотрены выводы сигналов с выходов обоих синхронных детекторов и выхода амплитудного детектора. Недостатком устройства-прототипа являются узкий диапазон рабочих частот, обусловленный зависимостью фазы выходного напряжения фазовращателя и усилителя напряжения от частоты и высокая погрешность измерения полного сопротивления цепей, обусловленная, в частности, использованием в нем синхронных детекторов, на управляющие входы которых подаются синусоидальные напряжения.Closest to the claimed device is a device for measuring the parameters of the input impedances of electrical circuits, containing input terminals for connecting the measured resistance, a reference resistor connected to the first end with the first input terminal, a sinusoidal voltage generator, two two-channel mechanical switches, one of which is made double one amplitude and two synchronous detectors, to the control inputs of which sinusoidal voltages are supplied, a phase shifter, an amplifier voltages, a subtraction unit, three voltage ratio meters, a controlled scale converter and a voltage comparison unit [3]. Serially connected the input of the device, ending with two input terminals, and the reference resistor are connected to a pair of movable input contacts of a paired two-channel switch, which can be connected either with the first and second, or with the third and fourth fixed contacts of this switch. The second and third fixed contacts of the switch are connected to a conductor common to the entire device. The output of the sinusoidal voltage generator is connected to the first inputs of the voltage comparison unit and the controlled scale converter. The output of the latter is connected to the first and fourth fixed contacts of the paired two-channel switch, the input of the phase shifter and the signal input of the first synchronous detector. The output of the phase shifter is connected to the signal input of the second synchronous detector. The connection point of one of the input terminals with a reference resistor is connected to the input of the amplitude detector, the control input of the second synchronous detector and the input of the voltage amplifier. The output of the voltage amplifier is connected to the control input of the first synchronous detector. The output of the latter is connected to the first input of the subtraction block. The output of the amplitude detector is connected to the second input of the subtraction unit, the first input of the second two-channel switch and the first inputs of the first and second voltage ratio meters. The second input of the second two-channel switch is connected to the output of the second synchronous detector and the second inputs of the first and third voltage ratio meters. The output of the second two-channel switch is connected to the second input of the voltage comparison unit. The output of the latter is connected to the second input of a controlled scale converter. The output of the subtraction unit is connected to the first input of the third voltage ratio meter and the second input of the second ratio meter. The device provides signal outputs from the outputs of both synchronous detectors and the output of the amplitude detector. The disadvantage of the prototype device is the narrow range of operating frequencies due to the dependence of the phase of the output voltage of the phase shifter and voltage amplifier on the frequency and the high error of measuring the impedance of the circuits, due, in particular, to the use of synchronous detectors in it, to the control inputs of which sinusoidal voltages are applied.
Задачами, на достижение которых направлено предлагаемое решение, являются расширение диапазона рабочих частот, в котором производится измерение полных входных сопротивлений электрических цепей, и повышение точности измерения полных входных сопротивлений электрических цепей.The tasks to which the proposed solution is directed are expanding the range of operating frequencies in which the total input impedances of electrical circuits are measured, and improving the accuracy of measuring the full input impedances of electrical circuits.
Это достигается тем, что в способе определения полных входных сопротивлений электрических цепей, включающем определение на измеряемой частоте значения модуля полного сопротивления последовательно соединенных входного сопротивления измеряемой цепи и эталонного резистора и расчет полного входного сопротивления измеряемой цепи, предварительно определяют входное сопротивление измеряемой цепи постоянному току и значение названного модуля на другой частоте, находящейся в диапазоне рабочих частот измеряемой цепи, затем определяют характер реактивности входного сопротивления цепи по увеличению или уменьшению значения названного модуля, считая, что входное сопротивление цепи содержит индуктивную составляющую, если значение модуля увеличивается с ростом частоты, или емкостную составляющую, если значение модуля уменьшается с ростом частоты, а расчет полного входного сопротивления на измеряемой частоте производят используя соотношение:This is achieved by the fact that in the method for determining the input impedances of electrical circuits, including determining on the measured frequency the values of the impedance module of the series-connected input impedance of the measured circuit and the reference resistor and calculating the total input resistance of the measured circuit, the input resistance of the measured circuit to DC and the value are preliminarily determined named module at a different frequency, which is in the range of operating frequencies of the measured circuit, then determine kter of the reactance of the input resistance of the circuit to increase or decrease the value of the named module, assuming that the input resistance of the circuit contains an inductive component if the value of the module increases with increasing frequency, or a capacitive component if the value of the module decreases with increasing frequency, and the calculation of the total input resistance is measured frequency produced using the ratio:
где Uо - напряжение на последовательно соединенных входном сопротивлении измеряемой цепи и эталонном сопротивлении; Uэ - напряжение на эталонном резисторе; Rэ - сопротивление эталонного резистора; R и X - активная и реактивная составляющие полного входного сопротивления измеряемой цепи Z=R±jX.where U about - voltage across the input resistance of the measured circuit and the reference resistance; U e - voltage across the reference resistor; R e is the resistance of the reference resistor; R and X are the active and reactive components of the total input impedance of the measured circuit Z = R ± jX.
Это достигается также тем, что в устройстве для измерения полных входных сопротивлений электрических цепей, содержащем две входные клеммы для подключения измеряемого сопротивления цепи, генератор синусоидальных напряжений, эталонный резистор, первый конец которого соединен с первой входной клеммой, усилитель переменного напряжения, первый и второй синхронные детекторы, первый и второй двухканальные переключатели и источник питания, генератор синусоидальных напряжений выполнен в виде каскадно соединенных микроконтроллера, к первому и второму входам которого подключен частотозадающий элемент, синтезатора частот, вход которого подключен к первому выходу микроконтроллера, сдвигового регистра с обратной связью, цифроаналогового преобразователя, и названного усилителя переменного напряжения, синхронные детекторы выполнены ключевыми, двухканальные переключатели - электрически управляемыми и в состав устройства введены источник постоянного тока, выход которого подключен к первому входу первого двухканального переключателя, дополнительный резистор, первый вывод которого соединен с выходом усилителя переменного напряжения, а второй вывод - со вторым входом первого двухканального переключателя, первый и второй фильтры нижних частот, входы которых подключены к выходам первого и второго ключевых синхронных детекторов, а их выходы соединены с третьим и четвертым входами микроконтроллера, буквенно-цифровой индикатор, три входа которого соединены со вторым - четвертым выходами микроконтроллера, пульт ручного управления, выходы которого соединены с пятым - десятым входами микроконтроллера, выход первого двухканального переключателя соединен со второй входной клеммой и входом второго ключевого синхронного детектора, первый и второй входы второго двухканального переключателя соединены соответственно с одним из выходов источника питания и одним из выводов сдвигового регистра с обратной связью, выход второго двухканального переключателя - с управляющими входами обоих ключевых синхронных детекторов, управляющие входы первого и второго двухканальных переключателей - с пятым выходом микроконтроллера, вход первого ключевого синхронного детектора подключен к первой входной клемме, а второй конец эталонного резистора соединен с общим для всего устройства проводником.This is also achieved by the fact that in the device for measuring the input impedances of electrical circuits, containing two input terminals for connecting the measured circuit resistance, a sinusoidal voltage generator, a reference resistor, the first end of which is connected to the first input terminal, an alternating voltage amplifier, the first and second synchronous detectors, the first and second two-channel switches and a power source, a sinusoidal voltage generator is made in the form of cascade-connected microcontrollers, to the first and the second inputs of which a frequency-sensing element is connected, a frequency synthesizer, the input of which is connected to the first output of the microcontroller, a feedback shift register, a digital-to-analog converter, and the aforementioned AC voltage amplifier, synchronous detectors are key, two-channel switches are electrically controlled and a source is included in the device DC, the output of which is connected to the first input of the first two-channel switch, an additional resistor, the first output to of which is connected to the output of an AC voltage amplifier, and the second output to the second input of the first two-channel switch, the first and second low-pass filters, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second key synchronous detectors, and their outputs are connected to the third and fourth inputs of the microcontroller - a digital indicator, the three inputs of which are connected to the second and fourth outputs of the microcontroller, the manual control panel, the outputs of which are connected to the fifth and tenth inputs of the microcontroller, the output is about the two-channel switch is connected to the second input terminal and the input of the second key synchronous detector, the first and second inputs of the second two-channel switch are connected respectively to one of the outputs of the power source and one of the outputs of the shift register with feedback, the output of the second two-channel switch with control inputs of both key synchronous detectors, control inputs of the first and second two-channel switches - with the fifth output of the microcontroller, the input of the first key synchronous a detector connected to the first input terminal and a second end of the reference resistor is connected to a common conductor for the entire device.
Функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения полных входных сопротивлений электрических цепей, приведена на фиг.1, на которой обозначено: 1 - первый двухканальный переключатель; 2 - второй двухканальный переключатель; 3 - источник постоянного тока; 4 - эталонный резистор; 5 - источник питания; 6 - первый ключевой синхронный детектор; 7 - второй ключевой синхронный детектор; 8 - первый фильтр нижних частот (ФНЧ); 9 - второй фильтр нижних частот; 10 - микроконтроллер; 11 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 12 - пульт ручного управления; 13 - буквенно-цифровой индикатор; 14 - цифровой синтезатор частот; 15 - сдвиговый регистр с обратной связью; 16 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП); 17 - усилитель переменного напряжения; 18 - дополнительный резистор; 19 - частотозадающий элемент. Первый 1 и второй 2 двухканальные переключатели изображены в положениях, соответствующих режиму измерения полных входных сопротивлений цепей переменному току.A functional diagram of a device that implements the proposed method for determining the input impedances of electrical circuits is shown in figure 1, which indicates: 1 - the first two-channel switch; 2 - the second two-channel switch; 3 - direct current source; 4 - reference resistor; 5 - power source; 6 - the first key synchronous detector; 7 - the second key synchronous detector; 8 - the first low-pass filter (low-pass filter); 9 - the second low-pass filter; 10 - microcontroller; 11 - analog-to-digital Converter (ADC); 12 - remote control; 13 - alphanumeric indicator; 14 - digital frequency synthesizer; 15 - shift register with feedback; 16 - digital-to-analog converter (DAC); 17 - AC voltage amplifier; 18 - additional resistor; 19 - frequency setting element. The first 1 and second 2 two-channel switches are shown in the positions corresponding to the measurement mode of the input impedances of the circuits to alternating current.
На фиг.2, а и б приведены эквивалентные схемы измеряемых цепей, включенных последовательно с эталонным резистором.Figure 2, a and b shows the equivalent circuit of the measured circuits connected in series with a reference resistor.
Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом.The device depicted in figure 1, operates as follows.
Измерение сопротивления цепей постоянному току производится при открытых первых каналах двухканальных переключателей 1 и 2. В этом случае измеряемое сопротивление цепи, присоединенное к входу устройства, оказывается включенным между выходом источника постоянного тока 3 и первым концом эталонного резистора 4. С выхода переключателя 2 постоянное напряжение с одного из выводов источника питания 5, соответствующее уровню открытых ключевых синхронных детекторов 6 и 7, подается на их управляющие входы. С выходов открытых ключевых синхронных детекторов 6 и 7 напряжения поступают на входы первого 8 и второго 9 ФНЧ, имеющих частоту среза 40 Гц. ФНЧ 8 и 9 подавляют помехи от сетей переменного тока частотой 50 Гц и более высокочастотные помехи. С выхода ФНЧ 8 и 9 постоянные напряжения поступают на третий и четвертый входы микроконтроллера 10 и далее на входы АЦП 11. Значение измеряемого сопротивления рассчитывается микроконтроллером 10 после нажатия одной из кнопок на пульте ручного управления 12 по формуле:The resistance of direct current circuits is measured with the first channels of the two-
где U1 и U2 - значения напряжений на третьем и четвертом входах микроконтроллера 10, пропорциональные значениям напряжений на входных клеммах устройства (напряжения снимаются относительно общего для устройства проводника), RЭ - значение сопротивления эталонного резистора 4. Численное значение измеряемого сопротивления отображается на экране буквенно-цифрового индикатора 13.where U 1 and U 2 are the voltage values at the third and fourth inputs of the
Измерение полного сопротивления цепей переменному току производится при открытых вторых каналах двухканальных переключателей 1 и 2. Напряжение синусоидальной формы формируется каскадно соединенными микроконтроллером 10, цифровым синтезатором частот 14, сдвиговым регистром с обратной связью 15 и ЦАП 16. В качестве частотозадающего элемента 19 для микроконтроллера 10 в устройстве используется кварцевый резонатор. Импульсный сигнал с первого выхода микроконтроллера 10 используется как высокостабильное задающее колебание. Цифровой синтезатор частот 14 выполнен по схеме с фазовой автоподстройкой частоты. С выхода цифрового синтезатора частоты 14 напряжение в форме меандра поступает на вход сдвигового регистра 15. Напряжения на восьми выходах регистра 15 также имеют форму меандра, но частоту, в 16 раз меньшую частоты входного меандра. На выходах регистра меандры сдвинуты во времени последовательно по выходам на длительность одного периода входного меандра (входные импульсы меандра для регистра 16 можно рассматривать как тактовые). Цепь обратной связи в регистре 15 обеспечивает формирование на любом из его выходов импульса, длительность которого равна длительности восьми периодов входного меандра. На выходе ЦАП 16 сигнал имеет форму, близкую к синусоидальной. Установкой коэффициента деления встроенного в синтезатор частоты делителя частоты и изменением частоты задающего колебания может формироваться сетка высокостабильных частот синтезатора в диапазоне единиц килогерц - десятков мегагерц. Переменное напряжение одной из выбранных при помощи пульта ручного управления 12 частот подается на вход усилителя 17, а с выхода усилителя - на первый вывод дополнительного резистора 18, второй вывод которого соединен со вторым входом двухканального переключателя 1 (второй вывод резистора 18 совместно с общим для устройства проводником образует выход генератора переменного тока, в состав которого входят каскадно соединенные микроконтроллер 10, цифровой синтезатор частоты 14, сдвиговый регистр с обратной связью 15, ЦАП 16, усилитель 17 и резистор 18). При подключении к входу устройства электрической цепи ее сопротивление оказывается включенным между вторым выводом резистора 18 и первым концом эталонного резистора 4. Напряжения, снимаемые с второго вывода резистора 18 и первого конца эталонного резистора 4 (с входных клемм 1 и 2), поступают на входы первого 6 и второго 7 ключевых синхронных детекторов, на управляющие входы которых поступают меандры с такой же частотой, что и частота синусоидального сигнала, поступающего со второго вывода дополнительного резистора 18. Управляющие входы ключевых синхронных детекторов 6 и 7 через второй канал переключателя 2 при измерении сопротивления цепей переменному току подключаются к одному из выводов (разрядов) регистра 15 (фронты меандра приблизительно совпадают во времени с моментами перехода полярности синусоидального напряжения через ноль). С выхода ключевых синхронных детекторов 6 и 7 выпрямленные напряжения поступают на входы первого 8 и второго 9 ФНЧ, с выходов которых постоянные напряжения, пропорциональные входным переменным напряжениям, поступают на третий и четвертый входы микроконтроллера 10, в котором они обрабатываются в соответствии с вышеуказанным для измерения сопротивления постоянному току алгоритмом.The impedance of the circuits to alternating current is measured when the second channels of the two-
Значение полного сопротивления цепи переменному току определяется после определения значения сопротивления цепи постоянному току. Эквивалентная схема цепи для переменного тока, содержащая реактивную составляющую, отображается электрической цепью из параллельно соединенных активного сопротивления (сопротивления цепи постоянному току) и емкости или из последовательно соединенных активного сопротивления и индуктивности. В первом случае для расчета полного сопротивления цепи используется схема, представленная на фиг.2, а во втором случае - схема, представленная на фиг.2, б. На фиг.2, а и б через RЭ обозначено известное сопротивление эталонного резистора 4, через UЭ - переменное напряжения между общим для всего устройства проводником и первой входной клеммой, через U0 - переменное напряжение между общим для всего устройства проводником и второй входной клеммой, через R - сопротивление цепи постоянному току.The value of the impedance of the circuit to alternating current is determined after determining the value of the resistance of the circuit to direct current. An equivalent circuit circuit for alternating current containing a reactive component is displayed by an electric circuit from a parallel connected active resistance (DC circuit resistance) and capacitance or from a series connected active resistance and inductance. In the first case, to calculate the impedance of the circuit, the circuit shown in figure 2 is used, and in the second case, the circuit shown in figure 2, b. In Fig.2, a and b, through R E denotes the known resistance of the reference resistor 4, through U E - alternating voltage between the conductor common to the entire device and the first input terminal, through U 0 - alternating voltage between the conductor common to the whole device and the second input terminal, through R - circuit resistance to direct current.
Для схемы, представленной на фиг.2, а:For the circuit shown in figure 2, a:
Для схемы, представленной на фиг.2, б:For the circuit shown in figure 2, b:
В выражении (1) неизвестной величиной является эквивалентная емкость С, в выражении (2) - эквивалентная индуктивность L измеряемой цепи.In expression (1), the unknown value is the equivalent capacitance C, in expression (2) is the equivalent inductance L of the measured circuit.
Расчет значения эквивалентной емкости или эквивалентной индуктивности производится после определения значения Uo на двух частотах в диапазоне рабочих частот измеряемой цепи. При увеличении Uo с ростом частоты измеряемое сопротивление содержит индуктивную составляющую, при уменьшении - емкостную. После определения характера реактивности производятся измерение Uo и Uэ на требуемой частоте и расчет С или L.The value of the equivalent capacitance or equivalent inductance is calculated after determining the Uo value at two frequencies in the operating frequency range of the measured circuit. As Uo increases with increasing frequency, the measured resistance contains an inductive component, while decreasing it contains a capacitive component. After determining the nature of the reactivity, Uo and Ue are measured at the required frequency and C or L is calculated.
Полное сопротивление измеряемой цепи, содержащей емкость, имеет вид:The total resistance of the measured circuit containing the capacitance has the form:
а содержащей индуктивность, - вид:and containing inductance - type:
ZL=R+jωL.Z L = R + jωL.
Ключевые синхронные детекторы 6 и 7 уменьшают погрешность измерения полных сопротивлений цепей (по отношению к синхронным детекторам, управляемым синусоидальными напряжениями, которые использованы в устройстве-прототипе).Key
Переключение управляемых двухканальных переключателей 1 и 2 производится микроконтроллером при нажатии соответствующих кнопок на пульте ручного управления 12.The switching of the controlled two-
По предлагаемой функциональной схеме (фиг.1) был изготовлен макет устройства для измерения полных входных сопротивлений электрических цепей. Диапазон частот синусоидальных сигналов 0,4-120 кГц (макет устройства для определения полных входных сопротивлений сетей трехпрограммного проводного вещания). Погрешность измерения ±2,5% для модуля полного сопротивления и для реактивной составляющей этого сопротивления.According to the proposed functional diagram (Fig. 1), a mock device was made for measuring the total input impedances of electrical circuits. Frequency range of sinusoidal signals 0.4-120 kHz (mock device for determining the total input impedance of three-program wire broadcasting networks). The measurement error is ± 2.5% for the impedance module and for the reactive component of this resistance.
По отношению к способу-прототипу предлагаемый способ определения полного входного сопротивления электрических цепей обладает повышенной точностью измерения, требует меньше временных затрат на одно измерение.In relation to the prototype method, the proposed method for determining the input impedance of electrical circuits has a high measurement accuracy, requires less time for one measurement.
По отношению к устройству-прототипу предлагаемое устройство обладает более широким диапазоном рабочих частот (в прототипе измерение производится на одной частоте), более широким диапазоном измеряемых сопротивлений цепей постоянному току (10 Ом - 1 МОм в предлагаемом устройстве и 2-200 кОм в прототипе). Помехозащищенность предлагаемого прибора также выше, чем у прототипа за счет использования ключевых синхронных детекторов и двух ФНЧ.In relation to the prototype device, the proposed device has a wider range of operating frequencies (in the prototype, measurement is made at a single frequency), a wider range of measured DC resistances (10 Ohm - 1 MΩ in the proposed device and 2-200 kΩ in the prototype). The noise immunity of the proposed device is also higher than that of the prototype due to the use of key synchronous detectors and two low-pass filters.
Источники информацииInformation sources
1. Прибор для измерения сопротивления линии ИЛ-58. Описание и инструкция по эксплуатации. МГРС, 1958.1. The device for measuring the resistance of the line IL-58. Description and instruction manual. MGRS, 1958.
2. Многопрограммное проводное вещание / В.Я.Дзядчик, С.А.Заславский, Б.Н.Филатов, А.В.Шершакова. М.: Связь, 1974. С.210-214 - прототип способа.2. Multiprogram wire broadcasting / V.Ya. Dzyadchik, S. A. Zaslavsky, B. N. Filatov, A. V. Shershakova. M .: Communication, 1974. S.210-214 - a prototype of the method.
3. А.с. №1411683 СССР, МКИ G01R 27/02. Устройство для измерения параметров комплексного сопротивления / Фролов Г.В., Подкидышев В.Г. - Опубл. 23.07.88 г. БИ. №27 - прототип.3. A.S. No. 1411683 USSR, MKI G01R 27/02. A device for measuring the parameters of complex resistance / Frolov G.V., Podkidyshev V.G. - Publ. 07.23.88 g. BI. No. 27 is a prototype.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005129452/28A RU2301425C1 (en) | 2005-09-21 | 2005-09-21 | Method for determination of input impedances of electric circuit and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005129452/28A RU2301425C1 (en) | 2005-09-21 | 2005-09-21 | Method for determination of input impedances of electric circuit and device for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005129452A RU2005129452A (en) | 2007-03-27 |
| RU2301425C1 true RU2301425C1 (en) | 2007-06-20 |
Family
ID=37998950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005129452/28A RU2301425C1 (en) | 2005-09-21 | 2005-09-21 | Method for determination of input impedances of electric circuit and device for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2301425C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2458353C1 (en) * | 2011-03-17 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Apparatus for determining parameters of two-terminal device |
| RU2486650C2 (en) * | 2007-03-30 | 2013-06-27 | Либерт Корпорейшн | Method for electric load monitoring and device for its realisation |
| RU2698072C1 (en) * | 2018-12-24 | 2019-08-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of determining parameters of impedance of a two-terminal device and device for its implementation |
-
2005
- 2005-09-21 RU RU2005129452/28A patent/RU2301425C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486650C2 (en) * | 2007-03-30 | 2013-06-27 | Либерт Корпорейшн | Method for electric load monitoring and device for its realisation |
| RU2458353C1 (en) * | 2011-03-17 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Apparatus for determining parameters of two-terminal device |
| RU2698072C1 (en) * | 2018-12-24 | 2019-08-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of determining parameters of impedance of a two-terminal device and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005129452A (en) | 2007-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2301425C1 (en) | Method for determination of input impedances of electric circuit and device for its realization | |
| RU2301426C1 (en) | Device for determination of input impedances of electric circuits | |
| CN109752597B (en) | Inductance lead compensation device and method | |
| EA007802B1 (en) | Device for signal parameters and resistances measurement in three program wired radio network | |
| Miyazaki et al. | Lock-in amplifier impedance meter using a low-cost microcontroller | |
| CN103399189A (en) | Multifunctional alternating current circuit parameter test and feature demonstrating device | |
| RU2190234C1 (en) | Procedure locating fault in electric cable and device for its implementation | |
| RU2698072C1 (en) | Method of determining parameters of impedance of a two-terminal device and device for its implementation | |
| SU945823A1 (en) | Device for determination of two-terminal network equivalent circuit parameters | |
| RU2080609C1 (en) | Method for determining complex impedance of two-pole network in frequency band | |
| RU2474834C1 (en) | Circuit to control sensitivity of three-phase electronic devices for power metering | |
| SU557323A1 (en) | Transformer bridge for measuring the components of the complex resistance of four-clamp resistors | |
| CN211577233U (en) | Combination switch for RLC series resonance circuit experiment | |
| SU748286A1 (en) | All-purpose meter of capacitance and conductivity of capacitors, inductance and resistance of inductance coil | |
| SU601638A1 (en) | Arrangement for measuring scattering parameters of transistor | |
| RU2691624C1 (en) | Method of measuring components of impedance and device for its implementation | |
| CN112379150A (en) | Direct-current large-current ripple wave measuring device and method | |
| SU788036A1 (en) | Rlc-parameters digital meter | |
| SU702317A1 (en) | Digital device for measuring rlc-parameters | |
| RU108853U1 (en) | COMPLEX RESISTANCE METER WITH COMPENSATION OF PARASITIC PARAMETERS | |
| JP2001124809A (en) | Method of measuring quartz oscillator with load capacity | |
| SU1149937A1 (en) | Device for measuring transfer impedance of electrodes | |
| SU1615637A1 (en) | Digital meter of parameters of complex impedances | |
| SU883797A1 (en) | Loop resonance frequency and quality factor meter | |
| SU765760A1 (en) | Device for measuring symmetrical voltage components of three-phase circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070922 |