SU978061A1

SU978061A1 - Inductor power measuring device

Info

Publication number: SU978061A1
Application number: SU813297582A
Authority: SU
Inventors: Игорь Тимофеевич Шпанько
Original assignee: Предприятие П/Я Х-5737
Priority date: 1981-06-08
Filing date: 1981-06-08
Publication date: 1982-11-30

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения мощности нагревательных индукторов в установках плазмохимичедкого травления или термоионного осаждения пленок.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the power of heating inductors in plants for plasma-chemical etching or thermionic deposition of films.

Известно устройство для измерения мощности поглощения в нагрузке индуктора калориметрическим методом. Это устройство содержит водоохлаждаемый калориметр, расположенный внутри индуктора. Калориметр снабжен штуцерами для ввода термометров, 'с помощью которых измеряют температуру на его входе и выходе, а также устройством для измерения расхода воды C1J.'A device for measuring the absorption power in an inductor load by a calorimetric method is known. This device contains a water-cooled calorimeter located inside the inductor. The calorimeter is equipped with fittings for the input of thermometers, 'with which they measure the temperature at its inlet and outlet, as well as a device for measuring water flow C1J.'

Недостаток этого устройства состоит в том, что при замещении реальной нагрузки стальным калориметром, мощности в нагрузке и в калориметре, при одной и той же. мощности на зажимах индуктора могут не совпадать, так как КПД индуктора меняется, что. приводит к снижению точности измерения .The disadvantage of this device is that when replacing the real load with a steel calorimeter, the power in the load and in the calorimeter is the same. power at the terminals of the inductor may not coincide, since the efficiency of the inductor changes that. leads to a decrease in measurement accuracy.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее масштабные преобразователи напряжения и токаClosest to the proposed technical essence is a device containing large-scale voltage and current converters

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ИНДУКТОРА индуктора два перемножителя их мгновенных значений на датчиках Холла потенциометрический регулятор, вы5 читающий блок и измерительный прибору причем потенциальные зажимы датчиков Холла и измерительный прибор соединены последовательно.DEVICE FOR MEASURING THE POWER OF THE INDUCTOR OF THE Inductor two multipliers of their instantaneous values on the Hall sensors are a potentiometric regulator, a subtracting unit and a measuring device, and the potential clamps of the Hall sensors and the measuring device are connected in series.

Измерение мощности непосредственно но в реальной нагрузке индуктора осуществляется без разрыва цепи за счет измерения сигнала, пропорционального разности мощностей на зажимах индуктора и потерь в нем [2].Power measurement directly but in the actual load of the inductor is carried out without breaking the circuit by measuring a signal proportional to the difference in power at the terminals of the inductor and losses in it [2].

-с Недостатками этого устройства яв*’ ляются ограниченный частотный диапазон и сравнительно большая погрешность измерения,вызванные использованием перемножителей мгновенных значений тока и напряжения индуктора и последующим интегрированием их выходных сигналов с помощью измерительного прибора.-With the disadvantages of this device are * ’a limited frequency range and a relatively large measurement error caused by the use of multipliers of instantaneous current and voltage of the inductor and the subsequent integration of their output signals using a measuring device.

Цель изобретения - повышение точности измерения в широком частотном диапазоне.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy in a wide frequency range.

. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения мощности индуктора, содержащее масштабные преобразователи тока и на__п пряжения и потенциометрический регулятор, выход которого соединен с первым входом первого вычитающего блока, выход которого подключен к измерительному прибору, дополнительно введены фазочувствительный выпрямитель, второй вычитающий блок, два квадратора и выпрямитель, причем 5 выход масштабного преобразователя напряжения подключен к входу фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с первым входом ^второго вычитающего блока и через 10 '.первый квадратор, с вторым входом первого вычитающего блока, а управляющий вход - с выходом масштабного преобразователя тока и входом выпрямителя, выход которого соединен с ,15 вторым входом второго вычитающего блока, выход которого через второй квадратор соединен с входом потенциометрического регулятора.. The goal is achieved in that the device for measuring the inductor power comprising scale current converters and na_ _n conjugation and potentiometric regulator whose output is connected to a first input of the first subtracting unit, whose output is connected to the measuring device additionally introduced phase-sensitive rectifier, the second subtracting unit , two quadrators and a rectifier, with the 5th output of a scaled voltage converter connected to the input of a phase-sensitive rectifier, the output of which is connected to the first input ^ of the second subtracting unit and after 10 '. the first quadrator, with the second input of the first subtracting unit, and the control input - with the output of the scaled current converter and the input of the rectifier, the output of which is connected to 15 the second input of the second subtracting unit, the output of which is through the second the quadrator is connected to the input of the potentiometric regulator.

На чертеже представлена блок-схе- 20 ма устройства для измерения мощности индуктора.The drawing shows a block diagram of a device for measuring inductor power.

Устройство содержит масштабный преобразователь 1 напряжения, выход которого соединен с входом фазочув- 25 ствительного выпрямителя 2, управляющий вход которого соединен с выходом масштабного преобразователя 3 тока и входом выпрямителя 4, выход которого подключен к первому входу' вычитающего блока 5, второй вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя 2 и входу квадратора б, а выход - к входу квадратора 7, выход квадратора б соединей с первым входом вычитающего блока 8,.второй вход которого соединен через потенциометрический регулятор 9 с выходом квадратора 7, а выход - с измерительным прибором 10.The device comprises a scale voltage converter 1, the output of which is connected to the input of the phase-sensitive rectifier 2, the control input of which is connected to the output of the scale current converter 3 and the input of the rectifier 4, the output of which is connected to the first input of the subtracting unit 5, the second input of which is connected to the output of the phase-sensitive rectifier 2 and the input of quadrator 6, and the output is to the input of quadrator 7, the output of quadrator 6 is connected to the first input of the subtracting unit 8, the second input of which is connected via a potentiometer regulator 9 with the output of the quadrator 7, and the output with the measuring device 10.

I 40I 40

Устройство для измерения мощности индуктора работает следующим обра зом.A device for measuring the power of the inductor operates as follows.

Выходные напряжения масштабных преобразователей К_ии и K^i, пропорциональные мгновенным значениям напряжения и тока индуктора, поступают на выпрямители 2 и 4. На выходе фазочувствйтельного выпрямителя 2 напряжение равно KjUcos¹? , где U •действующее значение напряжения на ⁵⁰индукторе ; Ч’ - фазовый угол между мгновенными значениями тока и напряжения. Выходные напряжения квадраторов 6 и 7 равны соответственно: l|2u²cos^H (KjUcosV- К₄] )2 где Ιψ- 55 напряжение на выходе выпрямителя 4. На измерительный прибор 10 поступает разность выходных сигналов'квадраторов 6 и 7, равная 2К,К,( U3 cosЧ ^{s 4} . 60The output voltages of the scale converters K _and u and K ^ i, proportional to the instantaneous values of the voltage and current of the inductor, are supplied to rectifiers 2 and 4. At the output of the phase-sensitive rectifier 2, is the voltage equal to KjUcos ¹ ? , where U • rms value of voltage at ⁵⁰ inductor; H 'is the phase angle between the instantaneous values of current and voltage. The output voltages of the quadrants 6 and 7 are equal, respectively: l | 2u ² cos ^ H (KjUcosV-К ₄ ]) 2 where Ιψ- 55 is the voltage at the output of the rectifier 4. The difference between the output signals of the quadrants 6 and 7, equal to 2K, is supplied to the measuring device 10 , K, (U3 cos ^{s s 4.} 60

Для каждого типа индуктора при отсутствии нагрузки в нем с помощью потенциометрического регулятора 9 65 добиваются нулевого показания измерительного прибора 10. при этом мощность индуктора равна мощности потерь в нёмFor each type of inductor in the absence of load in it using a potentiometric controller 9 65 achieve a zero reading of the measuring device 10. while the power of the inductor is equal to the power loss in it

U3 cos Ч = З².U3 cos H = Z ² .

к₃ to ₃

Отсюда следует —= R, где R - собственное активное Сопротивление индуктора. ' 'It follows - = R, where R is the intrinsic active resistance of the inductor. ''

В режиме нагрева детали, помещенной в индуктор, при том же положении потенциометрического регулятора 9, что и при холостом ходе, показания измерительного прибора 10 будут пропорциональны мощности индуктора за вычетом потерь в нем, т.е. полезной мощности в нагрузке.In the heating mode of the part placed in the inductor, at the same position of the potentiometric regulator 9 as at idle, the readings of the measuring device 10 will be proportional to the power of the inductor minus losses in it, i.e. net power in the load.

Введение в устройство для измерения мощности индуктора фазочувствительного выпрямителя, квадраторов, выпрямителя и второго вычитающего блока обеспечивает расширение частотного диапазона за счет работы квадраторов на постоянном токе , а уменьшение частотной погрешности приводит к снижению общей погрешности измерения, которая определяется, в основном, погрешностью преобразования фазочувствительного выпрямителя.The introduction to the device for measuring the power of the inductor of a phase-sensitive rectifier, quadrators, a rectifier and a second subtracting unit provides an extension of the frequency range due to the operation of the squares on direct current, and a decrease in the frequency error leads to a decrease in the overall measurement error, which is determined mainly by the error in the conversion of the phase-sensitive rectifier .

Claims

the first input of the first subtraction unit, the output of which is connected to the measuring device, is additionally introduced a phase-sensitive rectifier, a second subtraction unit, two quadrants and a rectifier, with the output of the large-scale voltage converter connected to the input of the phase-sensitive rectifier, the output of which is connected to the first input the second subtraction unit and via the rter quad, with the second input of the first subtraction unit, and the control input with the output of the current scaler and the rectifier input, the output of which It is connected to the second input of the second subtraction unit, the output of which through the second quad is connected to the input of the potentiometric controller. The drawing shows a block diagram of a device for measuring the power of the inductor. The device contains a voltage scale converter 1, the output of which is connected to the input of a phase-sensitive rectifier 2, the control input of which is connected to the output of the scale current converter 3 and the input of the rectifier 4, whose output is connected to the first input of the subtracting unit 5, the second input of which is connected to the output of the phase-sensitive rectifier 2 and the input kva: 1 rator b, and the output to the input of the quarator If, the output of the quad b is connected to the first input of the subtractive unit 8, the second input of which is connected via potentiometric The regulator 9 with the output of the quad 7, and the output with the measuring device 10. The device for measuring the power of the inductor works as follows. The output voltages of the scale converters and K, i, proportional to the instantaneous values of the voltage and current of the inductor, are fed to rectifiers 2 and 4. At the output of the phase-sensitive rectifier 2, the voltage is KjUcosV, where U is the effective value of the voltage on the inductor ; H is the phase angle between the instantaneous values of the current and, eg, 7 Å. The output voltages of quadrants b and 7 are respectively: || 2 and co5 and (KjUcosV-), where K43 is the voltage at the output of the rectifier 4. The measuring device 10 receives the difference of the output signals of the quadrants 6 and 7g equal to 2KzK the absence of a load in it with the help of a potentiometric regulator 9 is upholstered with a zero reading of the measuring instrument 10. At the same time, the magnitude of the inductor is equal to the power it draws from COS R R, where R is followed by the "Incurrent resistance of an injector. injected When the potentiometer controller 9 is at the same idling speed, the sensor will provide proportional to the power of the inductor minus losses in it, i.e. the power in the load. Introduction to the device for 1 meter) and the power of the inductor phase-sensitive rectifier, quadrs, rectifier and the second subtraction unit provides an expansion of the frequency range due to the operation of quadrants at a constant current, and a decrease in the frequency error leads to a decrease in the total measurement error Which is determined mainly by the error in the conversion of the phase-sensitive rectifier. The invention The device for measuring the power of the inductor, containing large-scale current and voltage transducers and a potentiometric controller, the output of which is connected to the first input of the first subtractive unit, the output of which is connected to a measuring device, in order to improve the measurement accuracy, In addition, a phase-sensitive rectifier, a second subtraction unit, two quadrants and a rectifier are added, with the output of the large-scale voltage converter connected to the phase-sensing input A rectifier whose output is connected to the first input of the second subtraction unit and through the first quad, to the second input of the first subtraction unit, and the control input to the output of the large-scale current converter. And the rectifier input whose output is connected to the second input of the second subtraction unit whose output through the second quad is connected to the input of the potentiometric controller. Sources of information taken into account in the examination 1. Bezikovich A.Ya., Shapiro E, 3. Measurement of electrical power in the audio frequency range. L., Energ., 1980, p. 7

2. USSR author's certificate, No. 284162, cl. G 01 R 21/08 (prototype).