RU2698505C1 - Устройство для измерения сопротивления изоляции - Google Patents
Устройство для измерения сопротивления изоляции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698505C1 RU2698505C1 RU2019109919A RU2019109919A RU2698505C1 RU 2698505 C1 RU2698505 C1 RU 2698505C1 RU 2019109919 A RU2019109919 A RU 2019109919A RU 2019109919 A RU2019109919 A RU 2019109919A RU 2698505 C1 RU2698505 C1 RU 2698505C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- low
- operational amplifier
- pass filter
- inverting input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
- G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к электроизмерительной технике, и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции кабелей, конденсаторов и других объектов. Устройство для измерения сопротивления изоляции содержит источник опорного напряжения, к которому подключен один вывод измеряемого сопротивления изоляции, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя. Один вывод первого конденсатора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя. Второй вывод первого конденсатора связан с выходом операционного усилителя и входом первого фильтра низких частот. Один вывод первого образцового резистора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя. Второй вывод первого образцового резистора подключен к выходу первого фильтра низких частот. Антенна подключена к инвертирующему входу второго операционного усилителя. Один вывод второго конденсатора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, а второй вывод второго конденсатора связан с выходом второго операционного усилителя и входом второго фильтра низких частот. Один вывод второго образцового резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, а второй вывод второго образцового резистора связан с выходом второго фильтра низких частот. Выходы первого и второго фильтров низких частот соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с микроконтроллером, к которому подключен индикатор. Источник опорного напряжения, первый и второй операционные усилители, первый и второй фильтры низких частот соединены с общим проводом. Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает повышение точности измерения сопротивления изоляции вследствие подавления помех низкой частоты. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции кабелей, конденсаторов и других объектов.
Известно устройство для измерения сопротивления изоляции и постоянной времени конденсатора [SU 330402 А, МПК G01R27/00, опубл. 22.11.1972], содержащее операционный интегрирующий усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, источник постоянного напряжения и измеритель времени. Один ключ включен на входе усилителя, а другой ключ – в цепи обратной связи параллельно конденсатору обратной связи, причем оба ключа сблокированы между собой.
Известно устройство для измерения сопротивления изоляции [Измерения в электронике. Справочник. / Под ред. Кузнецова В.А.– М.: Энергоатомиздат, 1987. - С.196],содержащее источник опорного напряжения, операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен образцовый резистор, измеряемый резистор, подключенный к источнику опорного напряжения и к инвертирующему входу операционного усилителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общим проводом схемы.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является тераомметр для контроля изоляции кабелей [Исследование, разработка и применение методов защиты от помех преобразователей больших сопротивлений, применяемых при контроле изоляции кабельных изделий: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : спец. 05.11.13 / Е. В. Якимов; Томский политехнический университет; науч. рук. В. К. Жуков. — Защищена 02.03.2004 г. — Томск: 2003 – C.88], содержащий источник опорного напряжения, измеряемое сопротивление изоляции, преобразователь сопротивления в напряжение, инвертор полярности напряжения, выход которого соединен со входом первого канала аналого-цифрового преобразователя. Вход масштабного преобразователя присоединен к источнику опорного напряжения, а выход ко входу второго канала аналого-цифрового преобразователя. Устройство управления соединено с двумя ключами, регистровой памятью и с двумя счетчиками импульсов. Первый вывод первого ключа подключен к общему проводу устройства, а второй – к первому выводу измеряемого сопротивления изоляции. Первый вывод второго ключа присоединен к второму выводу измеряемого сопротивления изоляции и к входу преобразователя сопротивления в напряжения. Второй вывод второго ключа подключен к общему проводу устройства. Выход преобразователя сопротивления в напряжение соединен со входом инвертора полярности напряжения. К входам первого и второго счетчиков импульсов подключен генератор. Выход первого счетчика импульсов соединен с первым цифровым индикатором, а выход второго счетчика импульсов подключен к устройству управления. Выход аналого-цифрового преобразователя подключен ко входу регистровой памяти, выход которой связан с вторым цифровым индикатором.
Недостатком устройства является плохое подавление помех низкой частоты (десятые доли – единицы Гц), вследствие чего наблюдается дополнительная погрешность измерения.
Технический результат предложенного изобретения заключается в повышении точности результатов измерений.
Устройство для измерения сопротивления изоляции, также как в прототипе, содержит источник опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор.
Согласно изобретению выход источника опорного напряжения предназначен для подключения к одному выводу измеряемого сопротивления изоляции, а инвертирующий вход первого операционного усилителя предназначен для подключения к второму выводу измеряемого сопротивления изоляции. Один вывод первого конденсатора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя. Второй вывод первого конденсатора связан с выходом операционного усилителя и входом первого фильтра низких частот. Один вывод первого образцового резистора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя. Второй вывод первого образцового резистора подключен к выходу первого фильтра низких частот. Антенна подключена к инвертирующему входу второго операционного усилителя. Один вывод второго конденсатора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, а второй вывод второго конденсатора связан с выходом второго операционного усилителя и входом второго фильтра низких частот. Один вывод второго образцового резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, а второй вывод второго образцового резистора связан с выходом второго фильтра низких частот. Выходы первого и второго фильтров низких частот соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с микроконтроллером, к которому подключен индикатор. Источник опорного напряжения, первый и второй операционные усилители, первый и второй фильтры низких частот соединены с общим проводом.
Предлагаемое устройство за счет повышения помехоустойчивости к низкочастотным электрическим полям обеспечивает увеличение точности результатов измерений сопротивления изоляции.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения сопротивления изоляции.
На фиг. 2 представлена зависимость падения напряжения на измеряемом сопротивлении изоляции (1 ТОм) от времени при определении сопротивления изоляции устройством-прототипом
На фиг. 3 представлена зависимость падения напряжения на измеряемом сопротивлении изоляции (1 ТОм) от времени при определении сопротивления изоляции предлагаемым устройством.
Устройство для измерения сопротивления изоляции содержит источник опорного напряжения 1,к которому подключен вывод измеряемого сопротивления изоляции 2,второй вывод которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя3.Один вывод конденсатора 4 соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя3, а второй вывод – с выходом операционного усилителя3 и входом первого фильтра низких частот5 (ФНЧ1).Один вывод первого образцового резистора6 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя3, а второй вывод – с выходом фильтра низких частот5 (ФНЧ1).
Антенна7 подключена к инвертирующему входу второго операционного усилителя 8. Один вывод второго конденсатора9 соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя8, а второй вывод – с выходом второго операционного усилителя8 и входом второго фильтра низких частот 10 (ФНЧ2).Один вывод второго образцового резистора 11 соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя8, а второй вывод – с выходом второго фильтра низких частот 10 (ФНЧ2).Выходы первого фильтра низких частот 5(ФНЧ1) и второго фильтра низких частот 10(ФНЧ2) соединены со входами аналого-цифрового преобразователя 12 (АЦП), выход которого соединен с микроконтроллером 13 (МК), к которому подключен индикатор 14 (Инд).
Источник опорного напряжения 1, первый операционный усилитель 3, первый фильтр низких частот 5 (ФНЧ1), второй операционный усилитель 8, второй фильтр низких частот 10 (ФНЧ2) соединены с общим проводом устройства.
Источником опорного напряжения 1 может служить стабилизатор напряжения, в котором стабилитрон включен последовательно с балластным резистором, имеющим постоянное сопротивление, и параллельно с нагрузкой [Трейстер Р., Мейо Дж. 44 источника электропитания для любительских электронных устройств: пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. -С. 112.].В качестве образцовых резисторов 6 и 11 могут быть использованы прецизионные резисторы в диапазоне от 100 МОм до 100 ГОм с погрешностью не более 2%, а в качестве конденсаторов 4 и 9 – конденсаторы емкостью 50 пФ с погрешностью не более 2%.Операционные усилители 3 и 8 могут быть выполнены в виде интегральной микросхемы операционного усилителя, например AD549.Фильтры низких частот 5(ФНЧ1) и 10(ФНЧ2) можно реализовать в виде двух последовательно соединенных инерционных звеньев первого порядка [Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Изд.2-е – Л.: Энергоатомиздат, 1988. -С. 93].Антенна 7 изготовлена из проводника медной проволоки, и расположена вблизи инвертирующего входа первого операционного усилителя 3.
Устройство работает следующим образом. Источник опорного напряжения 1 и измеряемое сопротивление изоляции 2 образуют искусственный генератор тока. Нагрузкой генератора тока служит образцовый резистор 6, падение напряжения на котором в установившемся режиме равно:
где 
– падение напряжения на измеряемом сопротивлении изоляции;
Операционный усилитель 3 и конденсатор 4 образуют интегратор, сигнал которого фильтруется от высокочастотной составляющей в первом фильтре низких частот 5 (ФНЧ1), а затем поступает на первый канал аналого-цифрового преобразователя 12 (АЦП).
Антенна 7 улавливает внешнюю помеху, сигнал которой поступает на интегратор, образованный операционным усилителем 8 и конденсатором 9. Далее сигнал фильтруется от высокочастотной составляющей во втором фильтре низких частот 10 (ФНЧ2) и усиливается за счет образцового резистора 11. Затем сигнал поступает на второй канал аналого-цифрового преобразователя 12 (АЦП).
Выходной сигнал первого фильтра низких частот 5 (ФНЧ1) имеет следующий вид:
где 
– амплитуда напряжения помехи промышленной частоты;
Выходной сигнал второго фильтра низких частот 10 (ФНЧ2) содержит информацию только о помехе:
где 
–коэффициент, определяющий отношение амплитуды напряжения помехи промышленной частоты первого фильтра низких частот 5 (ФНЧ1) к амплитуде напряжения помехи промышленной частоты второго фильтра низких частот 10 (ФНЧ2);
Напряжения помех на выходах первого 5 (ФНЧ1) и второго фильтров низких частот 10 (ФНЧ2) имеют одинаковую фазу и частоту, но различную амплитуду, причем на разных пределах измерения сопротивления изоляции коэффициенты 
и 
не являются постоянными. Оцифрованные аналого-цифровым преобразователем 12(АЦП) сигналы поступают в микроконтроллер13 (МК), в котором происходит определение коэффициентов , и вычитание выходного сигнала второго фильтра низких частот 10 (ФНЧ2) (3) из выходного сигнала первого фильтра низких частот 5 (ФНЧ1) (2), в результате чего определяют значение падения напряжения на измеряемом сопротивлении изоляции 
и по формуле (1) вычисляют сопротивление изоляции 
, значение которого выводится на индикатор 14 (Инд.).
Для определения отношения сигнал/шум [Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т.2. Пер. с англ. – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Мир, 1993. – с. 51.]:
где 
– эффективное значение напряжения полезного сигнала;
во время измерения изоляцию кабеля КПК-5/18подвергали воздействию электрического поля с частотой напряжения 2 Гц и амплитудой напряжения 300 В, а также присутствовала помеха промышленной частоты (50 Гц). Данным образом производили имитацию помехи.
Согласно (4) отношение сигнал/шум устройства-прототипа при измерении сопротивления изоляции кабеля КПК-5/18 (1ТОм)было равно 11 дБ (фиг. 2), тогда как отношение сигнал/шум предлагаемого устройства составило 29 дБ (фиг. 3).
Таким образом, предлагаемое устройство, обеспечивает лучшую помехоустойчивость при измерении сопротивления изоляции, чем прототип.
Claims (1)
- Устройство для измерения сопротивления изоляции, содержащее источник опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь и индикатор, отличающееся тем, что выход источника опорного напряжения предназначен для подключения к одному выводу измеряемого сопротивления изоляции, а инвертирующий вход первого операционного усилителя – для соединения со вторым выводом измеряемого сопротивления изоляции, один вывод первого конденсатора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, второй вывод первого конденсатора связан с выходом первого операционного усилителя и входом первого фильтра низких частот, один вывод первого образцового резистора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, второй вывод первого образцового резистора подключен к выходу первого фильтра низких частот, при этом антенна подключена к инвертирующему входу второго операционного усилителя, один вывод второго конденсатора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, а второй вывод второго конденсатора связан с выходом второго операционного усилителя и входом второго фильтра низких частот, один вывод второго образцового резистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, а второй вывод второго образцового резистора связан с выходом второго фильтра низких частот, выходы первого и второго фильтров низких частот соединены с входами аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с микроконтроллером, к которому подключен индикатор, причем с общим проводом соединены источник опорного напряжения, первый и второй операционные усилители, первый и второй фильтры низких частот.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019109919A RU2698505C1 (ru) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | Устройство для измерения сопротивления изоляции |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019109919A RU2698505C1 (ru) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | Устройство для измерения сопротивления изоляции |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2698505C1 true RU2698505C1 (ru) | 2019-08-28 |
Family
ID=67851580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019109919A RU2698505C1 (ru) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | Устройство для измерения сопротивления изоляции |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2698505C1 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2044324C1 (ru) * | 1992-06-24 | 1995-09-20 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Способ определения сопротивления изоляции электрических сетей |
| RU2230332C2 (ru) * | 2002-07-30 | 2004-06-10 | Нкб "Миус" Трту | Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции |
| RU2526221C2 (ru) * | 2012-10-24 | 2014-08-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции в сетях переменного тока с резистивной нейтралью под рабочим напряжением |
| RU2541418C9 (ru) * | 2013-05-06 | 2015-05-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции под рабочим напряжением в силовых сетях переменного тока с резистивной нейтралью |
| US20170045562A1 (en) * | 2014-04-17 | 2017-02-16 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for ascertaining an insulation resistance, and high voltage battery system having a device of this type |
| JP6168319B2 (ja) * | 2012-06-01 | 2017-07-26 | エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー | インバータに対して絶縁抵抗を測定する方法、およびインバータ |
| EP3232209A1 (en) * | 2015-03-10 | 2017-10-18 | LG Chem, Ltd. | Insulation resistance measuring device and method |
| RU2649090C1 (ru) * | 2017-02-01 | 2018-03-29 | Александр Валентинович Бушуев | Устройство для отыскания места с поврежденной изоляцией монтажа в сетях |
-
2019
- 2019-04-04 RU RU2019109919A patent/RU2698505C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2044324C1 (ru) * | 1992-06-24 | 1995-09-20 | Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Способ определения сопротивления изоляции электрических сетей |
| RU2230332C2 (ru) * | 2002-07-30 | 2004-06-10 | Нкб "Миус" Трту | Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции |
| JP6168319B2 (ja) * | 2012-06-01 | 2017-07-26 | エスエムエー ソーラー テクノロジー アーゲー | インバータに対して絶縁抵抗を測定する方法、およびインバータ |
| RU2526221C2 (ru) * | 2012-10-24 | 2014-08-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции в сетях переменного тока с резистивной нейтралью под рабочим напряжением |
| RU2541418C9 (ru) * | 2013-05-06 | 2015-05-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции под рабочим напряжением в силовых сетях переменного тока с резистивной нейтралью |
| US20170045562A1 (en) * | 2014-04-17 | 2017-02-16 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for ascertaining an insulation resistance, and high voltage battery system having a device of this type |
| EP3232209A1 (en) * | 2015-03-10 | 2017-10-18 | LG Chem, Ltd. | Insulation resistance measuring device and method |
| RU2649090C1 (ru) * | 2017-02-01 | 2018-03-29 | Александр Валентинович Бушуев | Устройство для отыскания места с поврежденной изоляцией монтажа в сетях |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101274821B1 (ko) | 전자 장치, 개방 회로 검출 시스템, 및 개방 회로의 검출 방법 | |
| CN107209211B (zh) | 用于罗戈夫斯基线圈传感器的电子积分器 | |
| US10605832B2 (en) | Sensor subsystems for non-contact voltage measurement devices | |
| US9086436B2 (en) | Method of high voltage detection and accurate phase angle measurement in cordless phasing meters | |
| CN203241165U (zh) | 一种基于三线制的热电阻测温电路 | |
| RU2698505C1 (ru) | Устройство для измерения сопротивления изоляции | |
| Baby et al. | A simple analog front-end circuit for grounded capacitive sensors with offset capacitance | |
| US9372217B2 (en) | Cable detector | |
| Karrer et al. | HOKA: a new isolated current measuring principle and its features | |
| RU2359277C1 (ru) | Компенсационный акселерометр | |
| Shenil et al. | An auto-balancing scheme for non-contact ac voltage measurement | |
| RU2715345C1 (ru) | Пьезоэлектрический измерительный преобразователь | |
| Wang et al. | The measurement method for corona discharge current under high-voltage environment | |
| CN211718374U (zh) | 一种电流检测电路和电流检测设备 | |
| JP2006242718A (ja) | インピーダンス検出装置 | |
| Sen et al. | An arbitrary power-law device based on operational transconductance amplifiers | |
| RU2291419C2 (ru) | Вихретоковое измерительное устройство | |
| RU2754243C1 (ru) | Измеритель вибрации | |
| CN209979738U (zh) | 阻抗记录器 | |
| SU1708338A1 (ru) | Устройство дл исследовани электрических свойств биообъекта и рефлексотерапии | |
| Selvam et al. | A simple square rooting circuit based on operational amplifiers (OPAMPs) | |
| RU2654905C1 (ru) | Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение | |
| SU826844A1 (ru) | Устройство дл измерени сопротивлени заземлени | |
| RU2229141C1 (ru) | Измеритель параметров двухполюсников | |
| SU535840A1 (ru) | Цифровой мегомметр |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210405 |