RU2301426C1 - Device for determination of input impedances of electric circuits - Google Patents
Device for determination of input impedances of electric circuits Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301426C1 RU2301426C1 RU2005133174/28A RU2005133174A RU2301426C1 RU 2301426 C1 RU2301426 C1 RU 2301426C1 RU 2005133174/28 A RU2005133174/28 A RU 2005133174/28A RU 2005133174 A RU2005133174 A RU 2005133174A RU 2301426 C1 RU2301426 C1 RU 2301426C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- microcontroller
- channel switch
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике. Конкретно - к устройствам измерения полных входных сопротивлений низкочастотных и высокочастотных электрических цепей.The invention relates to measuring equipment. Specifically, to devices for measuring the total input impedances of low-frequency and high-frequency electrical circuits.
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 [2]. 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 by the first end to 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 [2]. 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 with either the first and second or 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 a 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 high measurement error of 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 устройстве для измерения полных входных сопротивлений электрических цепей, содержащем две входные клеммы для подключения измеряемого сопротивления цепи, эталонный резистор, первый конец которого соединен с первой входной клеммой, усилитель переменного напряжения, первый и второй синхронные детекторы, двухканальный переключатель и источник питания, генератор испытательного сигнала выполнен импульсным в виде последовательно соединенных микроконтроллера, к первому и второму входам которого подключен частотозадающий элемент, и синтезатора частот, вход которого подключен к первому выходу микроконтроллера, синхронные детекторы выполнены ключевыми, двухканальный переключатель - электрически управляемым и в состав устройства введены дополнительный резистор, первый вывод которого соединен с выходом усилителя переменного напряжения, а второй вывод - со второй входной клеммой и входом второго ключевого синхронного детектора, первый и второй фильтры нижних частот, входы которых подключены к выходам первого и второго ключевых синхронных детекторов, а их выходы соединены с шестым и седьмым входами микроконтроллера, буквенно-цифровой индикатор, три входа которого соединены со вторым - четвертым выходами микроконтроллера, пульт ручного управления, выходы которого соединены с третьим - пятым входами микроконтроллера, счетчик импульсов по модулю четыре, вход которого подключен к выходу синтезатора частот, сумматор импульсов, первый вход которого подключен к первому выходу счетчика по модулю четыре и первому входу двухканального переключателя, второй вход - ко второму выходу счетчика по модулю четыре, а выход соединен со вторым входом двухканального переключателя и с управляющими входами обоих ключевых синхронных детекторов, выход двухканального переключателя соединен со входом названного усилителя переменного напряжения, управляющий вход двухканального переключателя - 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 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 reference resistor, the first end of which is connected to the first input terminal, an AC amplifier, first and second synchronous detectors, a two-channel switch and the power source, the test signal generator is made pulsed in the form of a series-connected microcontroller, to the first and second inputs of which the frequencies are connected the master element and the frequency synthesizer, the input of which is connected to the first output of the microcontroller, the synchronous detectors are key, the two-channel switch is electrically controlled and an additional resistor is introduced into the device, the first output of which is connected to the output of the alternating voltage amplifier, and the second output to the second input the terminal and the input of the second key synchronous detector, the first and second low-pass filters, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second key synchronous detectors ditch, and their outputs are connected to the sixth and seventh inputs of the microcontroller, an alphanumeric indicator, the three inputs of which are connected to the second and fourth outputs of the microcontroller, a manual control unit whose outputs are connected to the third and fifth inputs of the microcontroller, the pulse counter modulo four, input which is connected to the output of the frequency synthesizer, a pulse adder, the first input of which is connected to the first output of the counter modulo four and the first input of the two-channel switch, the second input to the second output of the counter and modulo four, and the output is connected to the second input of the two-channel switch and to the control inputs of both key synchronous detectors, the output of the two-channel switch is connected to the input of the named AC amplifier, the control input of the two-channel switch is to the fifth output of the microcontroller, the input of the first key synchronous detector is connected to the first input terminal, and the second end of the reference resistor is connected to a conductor common to the entire device.
Функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения полных входных сопротивлений электрических цепей, приведена на фиг.1, на которой обозначено: 1 - двухканальный переключатель; 2 - эталонный резистор; 3 - источник питания; 4 - первый ключевой синхронный детектор; 5 - второй ключевой синхронный детектор; 6 - первый фильтр нижних частот (ФНЧ); 7 - второй фильтр нижних частот; 8 - микроконтроллер; 9 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 10 - пульт ручного управления; 11 - буквенно-цифровой индикатор; 12 - цифровой синтезатор частот; 13 - счетчик импульсов по модулю четыре; 14 -сумматор; 15 - усилитель переменного напряжения; 16 - дополнительный резистор; 17 - частотозадающий элемент. Двухканальный переключатель 1 изображен в положении, соответствующем режиму измерения активной составляющей полных входных сопротивлений цепей переменному току.A functional diagram of a device that implements the proposed method for determining the total input impedances of electrical circuits is shown in figure 1, which indicates: 1 - two-channel switch; 2 - reference resistor; 3 - power source; 4 - the first key synchronous detector; 5 - the second key synchronous detector; 6 - the first low-pass filter (low-pass filter); 7 - the second low-pass filter; 8 - microcontroller; 9 - analog-to-digital Converter (ADC); 10 - remote control; 11 - alphanumeric indicator; 12 - digital frequency synthesizer; 13 - pulse counter modulo four; 14 adder; 15 - AC voltage amplifier; 16 - additional resistor; 17 - frequency setting element. The two-channel switch 1 is shown in the position corresponding to the measurement mode of the active component of the input impedances of the circuits to alternating current.
На фиг.2а и 2б приведены эквивалентные схемы измеряемых цепей.On figa and 2b shows the equivalent circuit measured circuits.
На фиг.3а-г приведены эпюры сигналов на сигнальном и управляющем входах и выходах ключевых синхронных детекторов 4 и 5.On figa-g shows the plot of the signals at the signal and control inputs and outputs of the key
Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом. Измерение полного сопротивления цепей переменному току производится при открытом втором канале двухканального переключателя 1. Импульсное напряжение формируется каскадно соединенными микроконтроллером 8, цифровым синтезатором частот 12, счетчиком по модулю четыре 13, сумматором 14. В качестве частотозадающего элемента 17 для микроконтроллера 8 в устройстве используется кварцевый резонатор. Импульсный сигнал с первого выхода микроконтроллера 8 используется как высокостабильное задающее колебание. Цифровой синтезатор частот 12 выполнен по схеме с фазовой автоподстройкой частоты. 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. С выхода цифрового синтезатора частоты 12 напряжение в форме меандра поступает на вход счетчика по модулю четыре 13. Напряжения на четырех выходах счетчика 13 также имеют импульсную форму, но частоту в 4 раза меньшую частоты входного меандра и скважность, равную 4. Сигналы с первых двух выходов счетчика суммируются в сумматоре 14, образуя импульсный сигнал с той же частотой, что и на входах сумматора, но со скважностью, равной 2. Через открытый второй канал двухканального переключателя 1 импульсный сигнал со скважностью 2 подается на вход усилителя 15, а с выхода усилителя - на первый вывод дополнительного резистора 16, второй вывод которого соединен со второй входной клеммой (второй вывод резистора 16 совместно с общим для устройства проводником образует выход импульсного генератора, в состав которого входят каскадно соединенные микроконтроллер 8, цифровой синтезатор частоты 12, счетчик по модулю четыре 13, сумматор 14, двухканальный переключатель 1, усилитель 15 и резистор 16). При подключении к входу устройства электрической цепи ее сопротивление оказывается включенным между вторым выводом резистора 16 и первым концом эталонного резистора 2. Импульсные сигналы, снимаемые с первого конца эталонного резистора 2 и со второго вывода резистора 16 (с входных клемм 1 и 2), поступают на входы первого 4 и второго 5 ключевых синхронных детекторов, на управляющие входы которых поступает импульсный сигнал с выхода сумматора 14. Частота и скважность импульсных сигналов, подаваемых на сигнальные 1 и управляющие 2 входы ключевых синхронных детекторов 4 и 5, равны. С выходов ключевых синхронных детекторов 4 и 5 выпрямленные напряжения поступают на входы первого 6 и второго 7 ФНЧ, имеющих частоту среза 40 Гц. ФНЧ 6 и 7 подавляют помехи от сетей переменного тока частотой 50 Гц и более высокочастотные помехи.The device depicted in figure 1, operates as follows. The impedance of the circuits to alternating current is measured when the second channel of the two-channel switch 1 is open. The pulse voltage is generated by cascade-connected microcontroller 8, a digital frequency synthesizer 12, a counter modulo four 13, an adder 14. A quartz resonator is used as a frequency-setting element 17 for microcontroller 8 in the device . The pulse signal from the first output of the microcontroller 8 is used as a highly stable master oscillation. Digital frequency synthesizer 12 is made according to the scheme with phase-locked loop. By setting the division factor of the frequency divider built into the synthesizer and changing the frequency of the master oscillation, a network of highly stable synthesizer frequencies can be formed in the range of units of kilohertz - tens of megahertz. From the output of the digital frequency synthesizer 12, the voltage in the form of a meander is supplied to the counter input modulo four 13. The voltages at the four outputs of the counter 13 also have a pulse shape, but the frequency is 4 times lower than the frequency of the input meander and the duty cycle is 4. Signals from the first two outputs the counters are summed in the adder 14, forming a pulse signal with the same frequency as at the inputs of the adder, but with a duty cycle of 2. Through the open second channel of the two-channel switch 1, the pulse signal with duty cycle 2 is supplied to the input I’m 15, and from the output of the amplifier - to the first output of an additional resistor 16, the second output of which is connected to the second input terminal (the second output of the resistor 16 together with the conductor common to the device forms the output of a pulse generator, which includes cascade-connected microcontroller 8, a digital synthesizer frequency 12, the counter modulo four 13, adder 14, two-channel switch 1, amplifier 15 and resistor 16). When an electrical circuit is connected to the input of the device, its resistance is turned on between the second output of resistor 16 and the first end of reference resistor 2. Pulse signals taken from the first end of reference resistor 2 and from the second output of resistor 16 (from input terminals 1 and 2) are fed to the inputs of the first 4 and second 5 key synchronous detectors, the control inputs of which receive a pulse signal from the output of the adder 14. The frequency and duty cycle of the pulse signals supplied to the signal 1 and control 2 inputs of the key s
С выходов ФНЧ 6 и 7 постоянные напряжения поступают на шестой и седьмой входы микроконтроллера 8 и далее на входы АЦП 9. Значение измеряемого сопротивления рассчитывается микроконтроллером 8 после нажатия одной из кнопок на пульте ручного управления 10 по формуле:From the outputs of the low-
где U6 и U7 - значения напряжений на шестом и седьмом входах микроконтроллера 8 (напряжения снимаются относительно общего для устройства проводника), RЭ - значение сопротивления эталонного резистора 2. Численное значение полного сопротивления измеряемой цепи отображается на экране буквенно-цифрового индикатора 11.where U 6 and U 7 are the voltage values at the sixth and seventh inputs of the microcontroller 8 (the voltages are removed relative to the common conductor device), R E is the resistance value of the reference resistor 2. The numerical value of the impedance of the measured circuit is displayed on the screen of the alphanumeric indicator 11.
Измерение действительной части полного сопротивления цепей производится при открытом первом канале двухканального переключателя 1. С первого выхода счетчика по модулю четыре 13 импульсный сигнал со скважностью 4 через открытый первый канал двухканального переключателя 1 подается на вход усилителя 15 и далее в соответствии с вышеуказанным для измерения полного сопротивления алгоритмом. На экране буквенно-цифрового индикатора 11 отображается численное значение действительной части полного сопротивления измеряемой цепи.The measurement of the real part of the circuit impedance is performed when the first channel of the two-channel switch 1 is open. From the first output of the counter modulo four 13 pulse signal with a duty cycle of 4 is fed through the open first channel of the two-channel switch 1 to the input of the amplifier 15 and then in accordance with the above for measuring the total resistance an algorithm. On the screen of the alphanumeric indicator 11 displays the numerical value of the real part of the impedance of the measured circuit.
Эквивалентная схема измеряемой цепи, содержащей реактивную составляющую, состоит из параллельно соединенных активного сопротивления (действительной части полного сопротивления) и емкости или из последовательно соединенных активного сопротивления (действительной части полного сопротивления) и индуктивности. В первом случае для расчета полного сопротивления цепи используется схема, представленная на фиг.2а, во втором случае - схема, представленная на фиг.2б.An equivalent circuit of a measured circuit containing a reactive component consists of parallel-connected active resistance (the real part of the impedance) and a capacitance or of series-connected active resistance (the real part of the impedance) and inductance. In the first case, the circuit shown in Fig. 2a is used to calculate the impedance of the circuit; in the second case, the circuit shown in Fig. 2b is used.
Для схем, представленных на фиг.2а и б, полное сопротивление измеряемой цепи имеет вид соответственно:For the circuits shown in figa and b, the impedance of the measured circuit has the form, respectively:
где ω - частота повторения импульсного сигнала на входных клеммах устройства, Z - полное сопротивление измеряемой цепи, R - действительная часть полного сопротивления измеряемой цепи, С - эквивалентная емкость, L - эквивалентная индуктивность.where ω is the pulse repetition rate at the input terminals of the device, Z is the impedance of the measured circuit, R is the real part of the impedance of the measured circuit, C is the equivalent capacitance, L is the equivalent inductance.
Временные соотношения сигналов u1 - на сигнальных, u2 - на управляющих входах и u3 на выходах синхронных детекторов 4 и 5 для случая емкостного характера измеряемой цепи (фиг.2а) приведены на фиг.3а - г. Эпюры на фиг.3а и 3в соответствуют измерению полного сопротивления (двухканальный переключатель 1 на фиг.1 находится в положении 2). В этом случае в формировании сигналов на выходах синхронного детектора 4 (U3 на фиг.3а) и синхронного детектора 5 (U3 на фиг.3в) участвует не весь переходный процесс сигнала на входе (U1), а его часть, ограниченная длительностью сигнала U2 на управляющем входе. Пунктиром на фиг.3а и 3в показаны эпюры сигналов для случая, когда измеряемая цепь содержит только активную составляющую R и не содержит реактивных элементов. Напряжение U6 и U7 на выходах ФНЧ 6 и 7 пропорциональны площади импульса U3 на фиг.3а и 3в соответственно. При переходе от чисто активного сопротивления измеряемой цепи (пунктирная линия) к емкостному (сплошная линия) площадь на фиг.3а и соответственно напряжение на шестом входе микроконтроллера U6 увеличивается, а площадь под кривой U3 на фиг.3в и напряжение на седьмом входе микроконтроллера U7 уменьшается. Рассчитанное по формуле (1) значение также уменьшается, что соответствует характеру изменения полного сопротивления Z, рассчитанного по формуле (2).The temporal relationships of the signals u 1 on the signal, u 2 on the control inputs and u 3 on the outputs of
Эпюры на фиг.3б и 3г соответствуют измерению действительной части полного сопротивления (двухканальный переключатель 1 на фиг.1 находится в положении 1). В этом случае в формировании сигнала на выходах синхронного детектора 4 (U3 на фиг.3б) и синхронного детектора 5 (U3 на фиг.3г) участвует весь переходный процесс сигнала на входе (U1). Положительный и отрицательный выбросы переходной характеристики U3 на фиг.3б (заштрихованные области) взаимно компенсируют друг друга и результирующая площадь под кривой переходного процесса, определяющая напряжение U6 на выходе ФНЧ 6 равна площади прямоугольного импульса, эквивалентного импульсу для чисто активного сопротивления измеряемой цепи. Аналогично для U3 на фиг.3г площади под передним и задним фронтами (заштрихованные области) взаимно дополняют друг друга и площадь под кривой переходного процесса, определяющая напряжение U7 на выходе ФНЧ 7, равна площади прямоугольного импульса, эквивалентного импульсу для чисто активного сопротивления измеряемой цепи. Поскольку напряжения U6 и U7 равны напряжениям при измерении чисто активного сопротивления, то и расчет по формуле (1) определяет значение действительной части полного сопротивления измеряемой цепи.The diagrams in fig.3b and 3d correspond to the measurement of the real part of the impedance (two-channel switch 1 in figure 1 is in position 1). In this case, the entire signal transient at the input (U 1 ) is involved in the formation of the signal at the outputs of the synchronous detector 4 (U 3 in Fig. 3b) and the synchronous detector 5 (U 3 in Fig. 3d). The positive and negative emissions of the transient response U 3 in Fig. 3b (shaded areas) mutually cancel each other and the resulting area under the transient curve, which determines the voltage U 6 at the output of the low-
Расчет значения эквивалентной емкости или эквивалентной индуктивности производится после измерения значения R и Z. Если Z имеет большее значение, чем R, то измеряемое сопротивление содержит индуктивную составляющую, в противном случае - емкостную. После определения характера реактивности производится расчет С или L. В выражении (2) неизвестной величиной является эквивалентная емкость С, в выражении (3) - эквивалентная индуктивность L измеряемой цепи.The value of the equivalent capacitance or equivalent inductance is calculated after measuring the values of R and Z. If Z has a larger value than R, then the measured resistance contains an inductive component, otherwise, a capacitive component. After determining the nature of the reactivity, C or L is calculated. In expression (2), the unknown value is the equivalent capacitance C, in expression (3) the equivalent inductance L of the measured circuit.
Ключевые синхронные детекторы 4 и 5 уменьшают погрешность измерения полных сопротивлений цепей (по отношению к синхронным детекторам, управляемым синусоидальными напряжениями, которые использованы в устройстве-прототипе).Key
Переключение управляемого двухканального переключателя 1 производится микроконтроллером при нажатии соответствующих кнопок на пульте ручного управления 10.Switching the controlled two-channel switch 1 is performed by the microcontroller by pressing the corresponding buttons on the remote control 10.
По предлагаемой функциональной схеме (фиг.1) был изготовлен макет устройства для измерения полных входных сопротивлений электрических цепей. Диапазон частот импульсных сигналов 0,4-120 кГц (макет устройства для определения полных входных сопротивлений сетей трехпрограммного проводного вещания). Погрешность измерения ±4% для полного сопротивления и ±3% для действительной составляющей полного сопротивления.According to the proposed functional diagram (Fig. 1), a mock device was made for measuring the total input impedances of electrical circuits. The frequency range of pulsed signals is 0.4-120 kHz (device layout for determining the total input impedances of three-program wire broadcasting networks). The measurement error is ± 4% for the impedance and ± 3% for the real component of the impedance.
По отношению к устройству-прототипу предлагаемое устройство обладает более широким диапазоном рабочих частот (в прототипе измерение производится на одной частоте), более широким диапазоном измеряемых значений действительной часть полного сопротивления измеряемой цепи (10 Ом - 200 кОм 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 one frequency), a wider range of measured values of the real part of the measured circuit impedance (10 Ohm - 200 kOhm in the proposed device and 2-200 kOhm in 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. Многопрограммное проводное вещание / В.Я.Дзядчик, С.А.Заславский, Б.Н.Филатов, А.В.Шершакова. М.: Связь, 1974. С.210-214.1. Multiprogram wire broadcasting / V.Ya.Dzyadchik, S.A. Zaslavsky, B.N. Filatov, A.V.Shershakova. M .: Communication, 1974. S.210-214.
2. А.с. №1411683 СССР, МКИ G 01 R 27/02. Устройство для измерения параметров комплексного сопротивления / Фролов Г.В, Подкидышев В.Г. - Опубл. 23.07.88 г. БИ №27 - прототип устройства.2. A.S. No. 1411683 USSR, MKI G 01 R 27/02. A device for measuring the parameters of complex resistance / Frolov G.V., Podkidyshev V.G. - Publ. 07/23/88, BI No. 27 - a prototype device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133174/28A RU2301426C1 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Device for determination of input impedances of electric circuits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133174/28A RU2301426C1 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Device for determination of input impedances of electric circuits |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2301426C1 true RU2301426C1 (en) | 2007-06-20 |
Family
ID=38314418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005133174/28A RU2301426C1 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Device for determination of input impedances of electric circuits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2301426C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705179C1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-11-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Device for measuring impedance of parametric sensors |
| CN117310292A (en) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 深圳市鼎阳科技股份有限公司 | System, method and medium for measuring input impedance of high-frequency power supply probe |
-
2005
- 2005-10-27 RU RU2005133174/28A patent/RU2301426C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705179C1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-11-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Device for measuring impedance of parametric sensors |
| CN117310292A (en) * | 2023-11-28 | 2023-12-29 | 深圳市鼎阳科技股份有限公司 | System, method and medium for measuring input impedance of high-frequency power supply probe |
| CN117310292B (en) * | 2023-11-28 | 2024-01-30 | 深圳市鼎阳科技股份有限公司 | System, method and medium for measuring input impedance of high-frequency power supply probe |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106526321B (en) | Impedance measuring device and impedance measuring method | |
| RU2301426C1 (en) | Device for determination of input impedances of electric circuits | |
| RU2301425C1 (en) | Method for determination of input impedances of electric circuit and device for its realization | |
| EA007802B1 (en) | Device for signal parameters and resistances measurement in three program wired radio network | |
| RU2480776C1 (en) | Method to monitor resistance of insulation of branched dc networks and device for its realisation | |
| RU2449302C1 (en) | Method for determination of internal resistance components for chemical current sources | |
| RU2190234C1 (en) | Procedure locating fault in electric cable and device for its implementation | |
| RU2310211C1 (en) | Method for search of element with reduced insulation resistance in parallel electric network of direct control current | |
| CN105954699B (en) | A kind of Hall current sensor calibration method | |
| RU2698072C1 (en) | Method of determining parameters of impedance of a two-terminal device and device for its implementation | |
| RU2691624C1 (en) | Method of measuring components of impedance and device for its implementation | |
| SU601638A1 (en) | Arrangement for measuring scattering parameters of transistor | |
| SU702317A1 (en) | Digital device for measuring rlc-parameters | |
| SU788036A1 (en) | Rlc-parameters digital meter | |
| SU883797A1 (en) | Loop resonance frequency and quality factor meter | |
| JPS61155868A (en) | Simple measuring method of insulation resistance | |
| JPS6146462Y2 (en) | ||
| SU748286A1 (en) | All-purpose meter of capacitance and conductivity of capacitors, inductance and resistance of inductance coil | |
| SU945823A1 (en) | Device for determination of two-terminal network equivalent circuit parameters | |
| SU851284A1 (en) | Device for measuring full harmonic resistance in multi-phase electrical systems with non-linear and non-symmetric loads | |
| SU1615637A1 (en) | Digital meter of parameters of complex impedances | |
| SU415611A1 (en) | ||
| SU557323A1 (en) | Transformer bridge for measuring the components of the complex resistance of four-clamp resistors | |
| CN112379150A (en) | Direct-current large-current ripple wave measuring device and method | |
| SU1149937A1 (en) | Device for measuring transfer impedance of electrodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091028 |