SU1068826A1 - Устройство дл измерени напр жени посто нного тока - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее магнитомодул ционный преобразователь , выполненный на двух магнитопроводахс обмотками возбуждени , измерительной, индикаторной и обратной св зи, последовательно включенные мезкду двум  последними обмотками селективный фазочувствительный усилитель-преобразователь, аналогоцифровой преобразователь и блок обратной св зи, задающий генератор, соединенный с обмоткс1ми возбуждени , включенными последовательно, и управл ющим ,входом селективного фазочувствительнрго усилител -преобразовател , последовательно соединенные блок цифровой индикации и цифровое вычислительное устройство, включенное на выход аналого-цифрового преобразовател , источники образцового и измер емого напр жений, блок управлени  коммутацией, а также блок управлени , выходы которого соединены с управл ющими входами аналогоцифрового преобразовател , цифрового вычислительного устройства, блока цифровой индикации и блока управлени  коммутацией, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно снабжено блоком резисторов коммутатором резисторов и двум  переключател ми пол р-j ности, причем входные клеммы первого W переключател  пол рности соединены с источником измер емого напр жени , входные клеммы второго переключател  пол рности,с источником образцового напр жени , одна выходна  клемма второго переключател  пол рности через измерительную обмотку - с вХодом блока резисторов, выходы которого соединены с входами коммутатоФ QO ра резисторов, выход коммутатора резисторов соединен с одной из выходных клемм первого переключател  оо пол рности, втора  выходна  клемма которого соединена с второй выход1чЭ ной клеммой второго переключател  О5 пол рности, а управл ющие входы переключателей пол рности - с выходами блока управлени  коммутацией.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначен дл  измерени  напр жени  посто нного тока с высокой точностью как в низкормных , так и в высокоомных электрических цеп х.

Известно устройство.дл  измерени  напр жени  посто нного тока, содержащее магнитный компаратор токов с двум  основньми обмотками: измерительной - с фиксированным количеством витков и обратной св зи со ступенчато-регулируемым, детектор баланса магнитодвижущих сил (НДС) указанных обмоток, блок резисторов, усилитель посто нного тока, источник стабильного тока, включенный на обмотку обратной св зи, и блок цифровой индикации, соединенный с блоком управлени , осуществл ющим переключение витков обмотки Обратной св зи, причем измерительна  обмотка включена между выходом детектора баланса НДС и входом усилител  посто нного тока, соединенного также с входом блока резисторов, выход усилител  посто нного тока соединен с блоком управлени , блок резисторов соединен с коммутатором резисторов, а выход коммутатора резисторов соединен с выходной клеммой устройства.

Работа устройства основана на преобразовании- измер емого напр жени  в ток, протекающий через измерительную обмотку, и автоматическом уравновешивании МДС этой обмотки МДС обмотки обратной св зи с регулируемым числом витков, обтекаемой стабильным .посто нным током 1. Недостаток этого устройства больша  по.грешность измерени  при работе с высокоомными источниками i напр жении, обусловленна  тем, что их внутреннее сопротивление и входное сопротивление устройства образуют делитель напр жени , а также вли нием внешних паразитных магнитных полей на работу магнитного компаратора .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  напр жени  посто нного тока, содержащее магнитомодул ционный преобразователь, выполненный на двух магнитопроводах с обмотками возбуждени  измерительной , индикаторной и обратной св зи, последовательно включенные между двум  последними обмотками селективный фазочувствительный усилительпреобразователь и блок обратной св зи , задающий генератор, соединенный ; с последовательно включенными обмотками возбуждени  и управл ющим входом фазового детектора схемы селективного фазочувствительного усилител -преобразовател , последовательно соединенные блок цифровой индикации и цифровое вычислительное устройство , включенное на выход аналогоцифрового преобразовател , источник образцового тока, соединенный через первый ключ с дополнительной обмоткой , расположенной на магнитомодул ционном преобразователе, блок управлени  коммутацией, св занный с двум  ключами и двум  переключател ми, установленными в цеп х источника образцового тока, измерительной и второй дополнительной обмоток, а также блок, управлени , выходы которого соединены с управл ющими входами аналого-цифрового преобразовател , цифрового вычислительного устройства , блоков цифровой индикации и управлени  коммутацией, причем вход аналого-цифрового преобразовател  соединен с выходом селективного фазочувствительного усилител преобразовател , одна входна  клемма устройства соединена с первьм выводом измерительной обмотки, а второй вывод измерительной обмотки соединен с второй входной клеммой как через балластный резистор и второй переключатель, так и через вторую дополнительную обмотку, второй ключ и второй переключатель С 2 J.

Недостатком данного устройства при использовании его в качестве измерител  напр жений  вл етс  относительно больша  методическа  погpeuiHocTb измерени , обусловленна  тем, что внутреннее сопротивление источника сигнала и входное сопротивление устройства образуют делитель напр жени .

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дЛ  измерени  напр жени  посто нного тока, содержащее магнитомодул ционный преобразователь , выполненный на двух магнитопроводах с обмотками возбуждени , измерительной, индикаторной и обратной св зи, последовательно включенные между двум  последними обмотками селективный фазочувствительный усилитель-Преобразаватель, аналого-цифровой преобразователь и блок обратной св зи, задающий генератор, соединенный с обмотками возбуждени , включенными последовательно, и управл ющим входом селективного фазочувствительнрго усилител -преовраэовател , последовательно соединенные блок цифровой индикации и цифровое вычислительное устройство, включенное на выход аналого-цифрового преобразовател , источники образцового и измер емого иапр5икений, блок управлени  коммутацией, а также блок управлени ,, выходы которого соединены с управл ккцими входами аналогоцифрового преобразовател , цифрового

вычислительного устройства, блока цифровой индикации и блока управлени  коммутацией, введены блек резисторов , коммутатор резисторов и два переключател  пол рности, причем входные клеммы первого переключател пол рности соединены с источником измер емого напр жени , входные клеммы второго переключател  пол рности - с источником образцового напр жени , одна выходна  клемма второго переключател  пол рности через измерительную обмотку соединена с входом блока резисторов, выходы которого соединены с входами коммутатора резисторов, выход коммутатора резисторов соединен с одной из выходных клемм первого переключател  пол рности, втора  выходна  клемма которого соединена с второй выходной клеммой второго переключател  пол рности, а управл ющие входы переключателей пол рности соединены с выходами блокауправлени  коммутацией,

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Схема содержит магнитомодул ционный преобразователь (ММП) 1, выполненный на двух магнитопроводах 2 и 3 с обмотками 4 и 5 возбуждени  измерительной обмоткой 6, обмоткой обратной ср зи и индикаторной обмоткой 8, задающий генератор 9, основной выход которого - с основной частотой - соединен с последовательно включенными обмотками 4 и 5 возбуждени , а дополнительный - с удвоенной частотой с управл ющим входом селективного фазочувств.итёльного усилител -преобразовател  (СФУП) 10 соединенным с содержащемс  в нем фазовьм детектором,- Вход СФУП 10 соединен с индикаторной обмоткой 8, а выход через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11 и блок 12 обрат ной св зи - с обмоткой 7 обратной св зи. Выход АЦП 11 включен на последовательно соединенные цифровое вычислительное устройство (ЦВУ) 13 и .блок 14 цифровой индикации (БЦИ). .Управление работой блоков и элементов устройства осуществл етс  блоко 15 управлени  (БУ), выходы которого соединены с управл н цими входами блоков АЦП 11, ЦВУ 13, БЦИ 14, а также блока 16 управлени  коммута:цией- (БУК) . Правый по чертежу вывод измерительной обмотки 6 соединен с входом блока 17 резисторов содержащим набор резисторов, одни выводы которых.соединены с входом этого блока, а другие - с его выхо; (ами, соединенными с входами коммутатора 18 резисторов. Последний представл ет собой набор ключей, одни клеммы которых соединены с его входгши, а другие- с его выходом.

Выход коммутатора 18 резисторов соединен с первой выходной клеммой первого переключател  19 пол рности, втора  выходна  клемма которого соединена с второй выходной клеммой

второго переключател  20 пол рности. Перва  выходна  клемма переключател  20 пол рности соединена с левым по чертежу выводом измерительной обмотки 6, входные клеммы первого пеQ реключател  19 пол рности соединены с источником 21 измер емого напр жени , а второго переключател .20 пол рности - с источником 22 образцового напр жени  (ИОН).

Предлагаемое устройство работает в полуавтоматическом режиме, при котором выбор предела измерений - начальна  установка чувствительности ММП 1 - производитс  оператором, а дальнейша  работа происходит автома0 тически - циклами из четырех тактов. в основе функционировани  устройства лежит тестовый метод повышени  точности измерени .

Ус -ройство работает следующим об5 разом.

В первом такте - такте начальной установки чувствительности Ю1П 1 .с помощью БУ 15 и БУК 16 устанавливают переключатели 19 и 20 в такое

0 положение, которое соответствует

подключению измер емого напр жени  (J источника 21 измер емого напр жени  и образцового - LL ИОН 22 к измерительной обмотке Ь в одинаковой по5 л рности. Коммутатором 18 резисторов включают в цепь этой обмотки резистор из блока резисторов с максималь . ной величиной сопротивлени . Ток возбуждени  с основного выхода задающего гечера тора 9 подают на обмотки 4 и 5 возбуждени  ММП 1, причем такой величины, чтобы дважды за период насытить его магнитопроводы 2 и 3.

С помощью ММП 1 посто нное маг нитное поле, создаваемое обмотками 6 и 7, преобразуют в ЭДС четных гармоник индикаторной обмотки 8. Посред-. ством СФУП 10, содержащего селективный усилитель посто нного тока, на0 строенный на удвоенную частоту задающего генератора., фазовый детектор , управл емый сигналом с дополнительного выхода задающего генератора , а также усилитель посто нного

5 тока, указанную ЭДС преобразуют.в посто нное напр жение. Выходное напр жение блока СФУП 10 подают на АЦП 11 и вход блока 12 обратной св зи , с помощью которого преобразуют

0 это напр жение в пропорциональный ему ток в обмотке 7 обратной св зи. На выходе АЦП 11 получают цифровой код, пропорциональный МДС измерительной обмотки б, и отображают его на

c табло БЦИ 14, Затет коммутатором 18 резисторов переключают резисторы в блоке 17 резисторов до тех пор, пок показание на табло БЦИ 14 не будет равно 75:100% от максимально возмож ной величины. .Далее перевод т устройство в а.втоматический режим работы. При этом цифровой код N / полученный в перво такте, записывают в ЦВУ 13 и осущес вл ют оставшиес  три такта, Во втором такте по команде с БУ через БУК 16 вторым переключателем 20 пол рности реверсируют пол рност включени  ИОН 22. Затем путем преоб разований, аналогичных описанным, МДС измерительной обмотки преобразу ют в цифровой код N на выходе АЦП 11 и записывают его в ЦВУ 13. В третьем такте по команде с БУ 15 через БУК 16 первым переключателем 19 пол рности реверсируют пол рность включени  источника 21 измер емого напр жени , а вторь переключателем 20 пол рности - пол рность включени  ИОН 22. Затем пу тем преобразований, аналогичных пре образовани м первого такта, МДе измерительной обмотки 6 преобразуют в цифровой код Ng на выходе АЦП 11 и згшйсывают его в ЦВУ 13. В четвертом такте в ЦВУ 13 по ко манде с БУ 15 производ т цифрбвую обработку результатов преобразоваНИИ , полученных в предыдущих тактах а именно -.из результата первого такта вычитают результаты третьего и второго тактов и первую разность дел т на вторую. Частное записывают в ЦВУ 13 и индуцируют на табло БЦЙ 14 как результат измерени . Ток :}, протекаквдий через измерительную обмотку 6 в первом такте равен 3,, (U,-Uo)/Ri где.RX RO - внутренние сопротивлени источников 21 и 22 изме р емого и образцового н пр жений; R - сопротивление измерительной обмотки 6; i - сопротивление включенного резистора блока 17 резисторюв . Токи через измерительную обмотку 6 во втором и третьем тактах равны X2 ()/«i Jx3 ()/- (3 Ток J, через обмотку 7 обратной св зи определ етс  выражением 1 «12,0(4) коэффициент передачи блока 12 обратной св зи; - выходное, напр жение блока СФУП 10. оки в измерительной обмотке и тке обратной св зи, а также зитное внешнее магнитное поле, ают в сердечниках ММП 1 напр ость W, Wy - количество витков оСмогток 6 и 7 соответственно; f - длина средней магнитной линии сердечников 2 и 3 ЙН- - член, учитывающий вли ние внешнего магнитного . пол . оэффициент передачи ММП 1 опреетс  выражением «в А --.ч. Ч L tg - ЭДС четных гармоник, наводима  в индикаторной обмотке 8; 5 - площадь поперечного сечени  магнитного сердечника; U,j 4 -10 IY4/M - магнитна  посто нна ; t/dti B/SH - дифференциальна  магнитна  проницаемость сердечника; В,Н - индукци  и напр женность пол  возбуждени  в сердечниках. оэффициент передачи блока 10 равен 0 10/в (6) и {7} имеем г да с учетом (4) и (5) получаем f( , (9) Км-К о угтг--; K,jW,-« ыходное напр жение блока . 10 преобразуют в цифровой код авный. N V iTPxV b ( з формулы (10) с учетом выразке (1)-(3) получаем следующие цифе коды дл  трех тактов /и„+и. ( / rt I VSiT -V %-dHf/,- (12}

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее магнитомодуляционный преобразователь, выполненный на двух магнитопроводах с обмотками возбуждения, измерительной, индикаторной и обратной связи, последовательно включенные между двумя последними обмотками селективный фазочувствительный усилитель-преобразователь, аналогоцифровой преобразователь и блок обратной связи, задающий генератор, соединенный с обмотками возбуждения, включенными последовательно, и управ ляющим ,βχολομ селективного фазочувствительного усилителя-преобразователя, последовательно соединенные блок цифровой индикации и цифровое вычислительное устройство, включенное на выход аналого-цифрового преобразователя, источники образцового и измеряемого напряжений, блок управления коммутацией, а также блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами аналогоцифрового преобразователя, цифрового вычислительного устройства, блока цифровой индикации и блока управления коммутацией, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено блоком резисторов коммутатором резисторов и двумя переключателями полярности, причем входные клеммы первого переключателя полярности соединены с источником измеряемого напряжения, входные клеммы второго переключателя полярности₍с источником образцового напряжения, одна выходная клемма второго переключателя полярности через измерительную обмотку - с входом блока резисторов, выходы которого соединены с входами коммутатора резисторов, выход коммутатора резисторов соединен с одной из выходных клемм первого переключателя полярности, вторая выходная клемма которого соединена с второй выходной клеммой второго переключателя полярности, а управляющие входы переключателей полярности - с выхода ми блока управления коммутацией.