SU1684729A1 - Устройство дл контрол электрических параметров конденсаторов - Google Patents

Abstract

Изобретение относ тс  к технике электроизмерений и может быть использовано дл  контрол  электрических параметров конденсаторов. Цель изобретени  - расширение диапазона измерени  параметров конденсаторов и повышение точности измерени  путем устранени  вли ни  г льсзций источника испытательного напр жени  на результат измерени . Устройство содержит блок управлени  1, источник 2 испытательного напр жени , первый 3 и второй 4 управл емые генераторы тока, эталонную цепь 5, шунтирующую iиловую цепь первого 6 и второго 7 ключей, первый 8 и второй 9 измерительные усилители, блок 10 обработки результатов измерени . Преобразователь 11 ток-напр жение содержит операциошшй усилитель 12, первый запоминающий конденсатор 13 и масштабирующий резистор 14, соедин ющиес  через силовую цепь третьего ключа 15. Точка соединени  третьего ключа 15 и резистора 14 подключена к первому зажиму 16. Неинвертирующий вход операционного усилител  12 через силовую цепь четвертого ключа 17 подключен к первому зажиму 16 С/ с

Description

дл  подключени  контролируемого конденсатора , а через последовательно соединенные силовые цепи 18 и шестого 19 ключей - к общей шине. Устройство также содержит второй запоминающий конденсатор 20, подключенный к выходу двухтактного повторител  21, вход которого соединен с выходом источника

2 испытательного напр жени , а выход - ее вторым зажимом 22 дл  подключени  контролируемого конденсатора. Изобретение позвол ет значительно расширить пределы контрол  конденсаторов при сохранении возможности контролировать конденсаторы с рабочим напр жением 200-300 В. 3 ил.

Изобретение относитс  к электро- измерительной технике, может быть использовано , в частности, при построении высокопроизводительного оборудовани  дл  контрол  электрических параметров конденсаторов.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерени  параметров конденсаторов, а также повышение точности путем устранени  вли ни  пульсаций источника испытательного напр - жени .

На Лиг. 1 показан структурна  схема устройства; на фиг. 2 - прийер конкретного выполнени  блока обработки результатов измерений; на фиг. 3 - пример конкретного выполнени  блока управлени .

Устройство дл  контрол  электропараметров конденсаторов содержит блок 1 управлени  (БУ), источник 2 испытательного напр жени , первый 3 и второй 4 управл емые генераторы тока, входы которых соединены и подключены к выходу измерительного напр жени  (Uflj) блока 1 управлени .

Нагрузкой генератора 3  вл етс  эталонна  цепь 5, состо ща  из конденсатора (С9Т) и резистора (К5т) и шун- тирующа  ее силова  цепь первого ключа 6. Нагрузкой генератора А  вл ет- с  контролируемый конденсатор с реактивной (Су) и активной (R) составл ющими , подключаемый к выходу генератора 4 через силовую цепь второго ключа 7. Напр жени  с эталонного и контролируемого конденсаторов подаютс  через первый 8 и второй 9 измерительные усилители, соответственно, на вход эталонного сигнала и измерительный вход блока 10 обработки результатов измерени . Преобразователь 11 ток-напр жение содержит операционный усилитель 12, первый запоминающий конденсатор 13 и масштабирующий

5

Q

5

резистор 14, подключенные к выходу операционного усилител  12. Другие выводы конденсатора 13 и резистора

соедин ютс  через силовую цепь третьего ключа 15, причем точка соединени  ключа 15 и резистора 14 подключена к первому зажиму 16 дл  подключени  контролируемого конденсатора , а точка соединени  конденсатора 13 и ключа 15 - к инвертирующему входу операционного усилител  12, неин- ввртирующий вход которого через силовую цепь четвертого ключа 17 подключен к первому зажиму 16 дл  подключени  контролируемого конденсатора, а через последовательно соединенные силовые цепи п того 18 и шестого 19 ключей - к общей шине.

К точке соединени  п того 18 и шестого 19 ключей подключен второй запоминающий конденсатор 20, другим впводом подключенный к выходу двухтактного повторител  21 с гальваническими св з ми, вход которого соединен с выходом источника 2 испытательного напр жени , а выход - со вторым зажимом 22 дл  подключени  контролируемого конденсатора

Цикл работы устройства состоит из двух этапов: на первом из них, когда первый 6, третий 15 и п тый 18 ключи замкнуты, а второй 7, четвертый 17 и шестой 19 - разомкнуты, переменный измерительный ток через контролируемый конденсатор не течет Посто нный ток утечки при этом течет через масштабирующий резистор 14 преобразовател  11 ток-напр жение. Падение напр жени  UJ на резисторе 14,  вл ющеес  функцией тока утечки, подаетс  на блок 10 обработки результатов измерени . В конце этапа по заднему фронту сигнала Uj БУ блок, 10 производит контроль тока утечки. Дл  устранени  впи ни  пульсаций источника 2 ис,питательного

напр жени  служит конденсатор 20. Пульсации через контролируемый конденсатор и замкнутый ключ 15 подаютс  на инвертирующий вход усилител  12, а через конденсатор 20 и замкнутый ключ 18 на неинвертирующий, т.е„ подаютс  на оба входа синфазно и в операционном усилителе 12 подавл ютс  Ключ 6 во врем  этого этапа закорачивает эталонную цепь 5 и напр жение на ней равно нулю.

С переменой напр жений U« и U блока управлени  состо ние всех ключей схемы мен етс  на обратное, при этом кпючи 6, 15 и 18 размыкаютс , а ключи 7, 15 и 19 замыкаютс , наступает второй этап работы устроит, гча, когда производитс  контроль емкости и тангенса угла потерь контролируемого конденсатора. С этого момента времени через этапонную цепь 5 и контролируемый конденсатор течет измерительный ток. При переходе переменным измерительным током через нулевое значение по заднему фронту сигнала U блок 10-сравнивает напр жени  на контролируемом конденсаторе и эталонной цепи (Ux и UjYсоответственно), которые в этот момент  вл ютс  функцией емкости и не завис т от,величины активных сопротивлений у, и Рэт.

Тангенс угла потерь определ етс  по времени перехода через нулевое значение напр жени  на контрочируе - мом конденсатор0, которое сравниваетс  со временем перехода через ноль напр жени  на эталонной цепи„

Дл  устранени  вли ни  шунтирующего действи  преобразовател  11 ток-напр жение на результаты контрол  емкости и тангенса угла потерь, неинвертирующий вход усилител  12 на этом этапе через ключ 17 подключаетс  к контролируемому конденсатору . В результате переменное напр жение на конденсаторе повтор етс  на выходе усилител  12 и, следовательс  на масштабирующий резистор 14. Запоминающий конденсатор 13 при этом поддерживает посто нный ток утечки на прежнем уровне независимо от уровн  измерительного тока.

С учетом того, что измерительный ток через контролируемый конденсатор  вл етс  переменным, необходимо обеспечить режим короткого замыкани  по переменному току па втором зажиме

5

10

.

15

20

22 дл  подключени  конденсатора. Дп  этой цели служит двухтактный повторитель 21 с гальваническими св зами, который фактически выполн ет роль выходного каскада источника 2 испытательного напр жени , В итоге исчезает необходимость в блокировочных конденсаторах, к которым предъ вл ютс  очень жесткие требовани  (очень больша  емкость и высокое рабочее напр жение) при расширении диапазона контролируемых значений емкости и повышении испытательного напр жени „

-Пример конкретного построени  блока 10 обработки результатов измерени  приведен на фиг. 20 Он содержит компараторы 23-27, одновибраторы 28-30,  чейки оперативной пам ти 31-34, схемы 35 и 36 совпадени , делитель 37 напр жени  и источник 38 опорного напр жени .

Компаратор 23 сравнивает напр жени  на контролируемом конденсаторе и

25 эталонной цепи 5. Результат сравнени  поступает на информационный вход  чейки пам ти 31. В момент перехода измерительного тока через нуль одновибра- тора 28 из заднего фронта сигнала U,

30 формирует импульс записи результата в  чейку 31 пам ти Если С9Т(эталонна  емкость) выбрана равной минимально допустимой (или собственно подобран коэффициент передачи измерительного усилител  8) в  чейке 31 фиксируетс  брак С - . Аналогично компаратор 24 и  чейка 32 определ ют брак С Стах, при этом коэффициент делени  делител  37 выбирают равным

40 Подобным образом, увеличив

35

количество делителей, компараторов и  чеек пам ти, разбраковку по емкости можно выполн ть по нескольким группам допусков

Компараторы 25 и 26 со схемой совпадени  35 и одновибратором 29 запишут в  чейку 33 брак по тангенсу угла потерь, если напр жение на контролируемом конденсаторе переходит через

нуль раньше, чем напр жение на эталонной цепи При этом одновибратор 29 формирует импульс записи в момент перехода через нуль напр жени  на контролируемом конденсаторе. Схема 35

совпадени  предотвращает формирование импульса записи во врем  измерени  тока утечки, когда состо ние компараторов 25 и 26 может быть произвольным. Компаратор 27 сравнивает напр жение

U, которое  вл етс  функцией ттка утечки, с опорным и результат сравнени  записываетс  в  чейку 34 в момент времени, соответствующий заднему фронту сигнала Uj, Схема 36 формирует признак Годен. Выходные сигналы  чеек 31,„.34 пам ти и схемы 36 совпадени   вл ютс  управл ющими дл  наполнительных устройств (индикации, электромагнитов выгрузки и т.п.).

Пример конкретного выполнени  блок управлени  1 приведен на Лиг. 3, Он содержит генератор 39 синусоидального напр жени , фазовращатель 40, сдвигающий Фазу на 90°, нуль-органы 41 и 42, инвертор 43. Выходными сигналами  вл ютс  напр жени  с выходов фазовращател  40 ( используетс  дл  управлени  i генераторами 3 и 4 тока), нуль-органа 42 (U используетс  задний фронт дл  управлени  блоком 10 обработки информации при определении емкости), нуль-органа 41 (U« управл ет вторым и четвертым ключами 7 и 17, кроме того, используетс  при определении тангенса угла потерь в блоке 10) и инвертора 43 (U. управл ет первым и третьим ключами 6 и 15, кроме того, задним фронтом управл ет блоком 10 при контроле тока утечки)о

Таким образом, данное изобретение позвол ет расширить пределы контрол  конденсаторов по емкости до сотен миллифарад, при сохранении возможное- ти контролировать конденсаторы с рабочим напр жением пор дка 200-300 В за счет введени  двухтактного повторител  с гальваническими св з ми.

Введение дополнительного запомина- ющего конденсатора, п того и шестого ключей позвол ет устранить вли ние пульсаций источника испытательного напр жени  на результат замера тока утечки (особенно заметно при высоких испытательных напр жени х), в результате чего погрешность контрол  тока утечки, обусловленна  пульсаци ми, снижаетс  до долей процента

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  электрических параметров конденсаторов, содержащее блок управлени , выходы которого подключены к входам управ- лени  блока обработки результатов измерени , первого и второго генераторов тока, первого и второго ключей,

   петвый измерительный усилитель, к входу которого подключены выход первого генератора тока и эталонна  цепь и вывод первого ключа, а выход соединен с входом эталонного сигнала.блока обработки результатов измерени , при Ьтом вторые выводы эталонной цепи и

   первого ключа соединены с общей шиной устройства, второй измерительный усилитель , вход которого соединен с первым зажимом дл  подключени  контролируемого конденсатора, а выход - с измерительным входом блока обработки результатов измерени , источник испытательного напр жени , преобразовать иь ток-напр жение, содержащий операционный усилитель, масштабирующий резистор , запоминающий конденсатор, третий и четвертый ключи, при этом к выходу усилител  подключены одни из выводов запоминающего конденсатора и масштабирующего резистора и вход измерени  тока утечки блока обработки информации, другие выводы запоминающего конденсатора и масштабирующего резистора соединены с соответствующими выводами третьего ключа и с инвертирующим входом операционного усилител , вход управлени  третьего ключа соединен с входом управлени  первого ключа и с соответствующим выходом блока управлени , первый вывод третьего ключа соединен с первым зажимом дл  подключени  контролируемого конденсатора и через третий ключ с выходом второго генератора тока, вход которого соединен со входом первого генератора тока и соответствующим входом блока управлени , вход угравлени  четвертого ключа соединен с входом управлени  второго ключа, соответствующим выходом блока управлени  и входом блока обработки результатов измерени , отличающее- с   тем, что, с целью расширени  диапазона измерени  параметров конденсаторов и повышени  точности, в него введен двухтактный повторитель с гальваническими св з ми, вход которого соединен с выходом источника испытательного напр жени , а выход - со вторым зажимом дл  подключени  контролируемого конденсатора, а в преобразователь ток-напр жение вве-- двны п тый и шестой ключи и второй запоминающий конленсатор, первый вывод п того ключа соединен- с неинвертирующим входом операционного усилител  и со вторым выводом четвертого ключа, второй вывод п того ключа соединен с первым выводом второго запоминающего конденсатора и через шестой ключ с общей шиной, второй вывод второго запоминающего конденсатора соединен со вторым зажимом дл  подключени  контролируемого конденсатора, а первый зажим соединен с первым выво- дом четвертого ключа, вход управлени  п того ключа соединен со входом управлени  третьего ключа, вход управлени  шестого ключа соединен со входом управлени  четвертого ключа.

   Фиг2

   Фиг.З