SU1145302A1 - Complex resistance frequency converter - Google Patents

Complex resistance frequency converter Download PDF

Info

Publication number
SU1145302A1
SU1145302A1 SU833667256A SU3667256A SU1145302A1 SU 1145302 A1 SU1145302 A1 SU 1145302A1 SU 833667256 A SU833667256 A SU 833667256A SU 3667256 A SU3667256 A SU 3667256A SU 1145302 A1 SU1145302 A1 SU 1145302A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
circuit
switch
generator
Prior art date
Application number
SU833667256A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Инцин
Original Assignee
Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева filed Critical Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева
Priority to SU833667256A priority Critical patent/SU1145302A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1145302A1 publication Critical patent/SU1145302A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий измерительную цепь, выполненную на операционном усилителе, входна  цепь которого содержит клеммы дл  подключени  исследуемой цепи, в цепЬ отрицательной обратной св зи включен конденсатор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введеныгенератор гармонических колебаний, состо - щий из LC -генератора с параллельным колебательн№1 контуром и повторител  напр жени , трансформатор, формирователь импульса, переключатель, конденсатор, интегратор, управл емое сопротивление, резистор и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обнотке трансформатора , первому входу формировател  импульса и к входу измерительной цепи, выход которой подсоединен к второму входу формировател  импульса и первому входу.переключател , выход которого через конденсатор подсоединен к колебательному контуру LC -генератора, а выход формировател  импульса подсоединен к интегратору , выход которого соединен с управW л ющим входом управл емого сопротивлени , один вынод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вывод - с входом неинвертирующего усилител , выход коЬорого соединен с вторым входом переключател , и через резистор - с инвертирующим вкоцон операционного усилите ел л  измерительной цепи. 00 о сFREQUENCY INTEGRATED RESISTANCE CONVERTER containing a measuring circuit made on an operational amplifier, the input circuit of which contains terminals for connecting the circuit under study, a capacitor is included in the negative feedback circuit, in order to improve the accuracy, a harmonic oscillator is inserted into it, - from LC generator with parallel oscillatory circuit 1 and voltage follower, transformer, pulse shaper, switch, capacitor, integrator, control resistance, a resistor and a non-inverting amplifier, the harmonic oscillator output being connected to the transformer primary shroud, the first input of the pulse shaper and the input of the measuring circuit, the output of which is connected to the second input of the pulse shaper and the first input of the switch, whose output through the capacitor is connected to an oscillating the LC circuit of the generator, and the output of the pulse shaper is connected to the integrator, the output of which is connected to the control input of the controlled resistance EIW vynod one of which is connected to the secondary winding of the transformer and the other output - to the input of the noninverting amplifier output koorogo connected to the second input of the switch and through the resistor - to the inverting operational vkotson will strengthen l ate measuring circuit. 00 about c

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  составл ющих комплексного сопротивлени , а также при измерении неэлектричесних величин с помощью емкостных пер вичных преобразователей. Известно устройство пр мого преобразовани  емкости и активной проводимости в напр жение посто нного тока, содержащее генератор, фазовра щатель, линейный преобразователь, состо щий из операционного усилител на входе котороговключено измер ем сопротивление, а в цепи обратной св зи включено образцовое сопротивлени фазовый детектор и вольтметр Cl1 Недостаток этого устройства зависимость результата измерени  реактивной составл ющей от частоты и напр жени  генератора синусоидаль ных колебаний, а активной составл ющей - от напр жени  генератора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  преобразователь параметров RLи RC -цепей в период электрическик колебаний, содержащий компаратор, соединенный с входом интегратора и измерительной цепи, выполненной на операционном усилителе, во входной цепи и цепи отрицательной обратной св зи которой вклочены соответствен но исследуема  цепь и опорный элемент , а выход измерительной цепи со динен с входом, сумматор, переключа тель рода работ, делитель, генерато коротких импульсов и запоминающий блок 23. Недостатком данного устройства  вл етс  невозможност ь градуировки измерительного прибора (вольтметра) в единицах измер емой величины, так как необходимо измер ть приращение напр жени  на фийсироваином интерва ле времени и линейном участке возра тани  или уменьшени  напр жени  , а также наличие методическо погрешности, завис щей от отношени  , где tv, - длительность короткого импульса} RX и параметры исследуемой Re -цепи. Эта погрешность возрастает при- простран ственном разделении исследуемой цепи и преобразовател , так как имеет место задержка в линии св зи, о.предел юща  минимально допустимую длительность импульса i. Цель изобретени  - повышение точности . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в частотный преобразователь комплексного сопротивлени , содержащий измерительную цепь, быполненную на операционном усилителе, входна  цепь которого содержит клеммы, дл  подключени  исследуемой цепи, в цепь отрицательной обратной св зи включен конденсатор, введены генератор гармонических колебаний, состо щий из LC-генератора с параллельным колебательным контуром и повторител  напр жени , трансформатор, формирователь импульса, переключатель , конденсатор, интегратор, уп| )авл емое сопротивление, резистир- ,и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обмотке трансформатора, первому входу формировател  импульса и к входу измерительной цепи выход которой подсоединен к второму входу формировател  импульса и первому входу переключател , выход которого через конденсатор подсоединен к колебательному контуру LC -генератора, а выход формировател  импульса подсоединен к интегратору, выход которого соединен с управл ющим входом управл емого сопротивлени , один вывод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вьшод - с входом неинвертирующего усилител , выход которого соединен с вторьм входом переключател , и через резистор - с инвертир5 ющим входом операционного усилител  измерительной цепи. На фиг. 1 представлена структурна  схема частотного преобразова- . тел  комплексного сопротивлени ; на фиг. 2 - временные диаграммы формировани  управл ющего напр жени  на выходе интегратора. Преобразователь содержит генератор 1 гармонических колебаний, состодщий из LC -генератора с параллельньм колебательньм контуром и повторител  напр жени , трансформатор 2, фо Я4Ирователь 3 , измерительную цепь 4, переключатель 5, конденсатор 6, интегратор 7, управл емое сопротивление 8, неинвертирующий усилитель 9 и резистор 10. 3 Выход генератора 1 соединен с первичной обмоткой трансформатора 2 с первым входом формировател  импульса 3, входом измерительной цепи 4, выход которой соединен с вторым входом формировател  3 импульса и первым входом переключател  5, выход которого через конденсатор 6 согдинен с колебательным контуром LC -генератора, а выход формировател  3 импульса соединен с интегратором 7, выход которого соединен с управл ющим входом управл емого соп ротивлени  8, один вывод которого соединен с вторичной обмоткой транс форматора 2, а другой вьгоод - с вхо дом неинвертирующего усилител  9, вьпсод которого соединен с вторым входом переключател  5 и через рези тор 10 - с инвертирующим входом опе рационного усилител  измерительной цепи 4. . Устройство работает следующим образом. Конденсатор 6 через переключатель 5 соединен с выходом измерительной цепи 4. При О управл  емое сопротивление 8 имеет максимальную величину и ток через резистор 10 равен нулю. Z L1--U. где и И комплексные амплитуды напр жени J комплексный коэффициент передачи измерительной цепи. При этом напр жение U, запаздывает по фазе относительно О . Формирова тель, на вход которого поступают напр жени  U., и U, формирует в каж дом периоде колебаний импульс напр  жени  посто нной амплитуды и длител ностью i /ui, где w- рабоча  час тота генератора 1i V - сдвиг фаз между Uf. и 0. За врем  действи  этого импульса интегратор интегриру ет его, что показано на фиг. 2. Результатом интегрировани   вл етс  напр жение , под действием, котор го измен етс  управл емое сопротивл ние, оно уменьшаетс  с увеличением . При этом под действием напр жени  и, увеличиваетс  ток через резистор 10 и сопротивление 8. Увеличение т.сйса происходит до тех пор, пока сдвиг фаз Y не станет 024 равным нулю. В этом случае длительность импульса на выходе формировател  станет равной нулю, а напр жение на выходе интегратора будет сохран тьс  неизменным. Этому состо нию соответствует равенство нулю суммы токов через резисторы на входе операционного усилител  измерительной цепи 4. Ооозначкв напр жение на вторичной обмотке трансформатора через U,r, где коэффициент трансформации, получим R л( При этом напр жение Ц содержит только синфазную составл ющую -,.. -х Это напр жение подаетс  на конденсатор 6. На резонансной частоте сумма токов ветвей колебательной системы L., С равна нулю T rH oHVUjju pC-.O, откуда период колебаний Т равен i , . . . Р L ос что подтверждает зависимость периода колебаний от емкости измерительной цепи 4 С . При замкнутом вторсм« входе переключател  5 на его выход на конденсатор 6 поступает напр жение Uj с выхода неинвертирующего усилител  9. После сведени  к нулю квадратурной составл ющей напр жени  О, напр жение и, равно к - коэффициент усилени  усилител  9. В этом случае дл  нахождени  резонансной частоты (период колебаний) в уравнение дл  суммы токов ветвей колебательной системы необходимо подставить значение напр жени  U, вместо и , откуда получим 1 1 T::2JiU Таким образом, измер емым параметром генератора 1  вл етс  период колебаний, завис щий от С кпи от 1/С , что определ етс  положением перед лючател  5. S Использование предлагаемой схемы преббразовател  в информационно-измерительной системе позвол ет сни1145302 зить погрешность преобразовател  емкости измерительной цепи 40 до 0,2% при С i 50 пФ и Кк1 Ю The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure the components of the impedance, as well as in the measurement of non-electrical values using capacitive primary converters. A device for direct conversion of capacitance and active conductivity into a DC voltage is known, comprising a generator, a phaser, a linear converter consisting of an operational amplifier at the input of which is connected to measure the resistance, and a sample detector and a voltmeter are included in the feedback circuit Cl1 The disadvantage of this device is the dependence of the measurement result of the reactive component on the frequency and voltage of the generator of sinusoidal oscillations, and the active component on the voltage nerator The closest to the invention to the technical essence is a converter of parameters of the RL and RC circuits during the period of electrically oscillations, containing a comparator connected to the input of the integrator and the measuring circuit performed on the operational amplifier, in the input circuit and the negative feedback circuit of which are respectively investigated. the circuit and the reference element, and the output of the measuring circuit is connected to the input, an adder, a switch of the type of work, a divider, a short pulse generator and a storage unit 23. The disadvantage of this the device is the impossibility of calibrating the measuring device (voltmeter) in units of measurable value, since it is necessary to measure the voltage increment at a phirovirvom time interval and a linear portion of the increase or decrease of voltage, as well as the presence of methodological error depending on the ratio , where tv, is the duration of a short pulse} RX and the parameters of the Re-chain under study. This error increases with the spatial separation of the circuit under study and the converter, since there is a delay in the communication line, defining the minimum permissible pulse duration i. The purpose of the invention is to improve accuracy. The goal is achieved in that an impedance frequency converter containing a measuring circuit, completed on an operational amplifier, the input circuit of which contains terminals, includes a capacitor in the negative feedback circuit, a harmonic oscillator consisting of LC generator with parallel oscillating circuit and voltage follower, transformer, pulse shaper, switch, capacitor, integrator, pack | a) resistive, non-inverting amplifier; the output of the harmonic oscillator is connected to the primary winding of the transformer, the first input of the pulse former and the input of the measuring circuit whose output is connected to the second input of the pulse former and the first input of the switch, the output of which is connected through a capacitor to the oscillatory circuit of the LC generator, and the output of the pulse shaper is connected to the integrator, the output of which is connected to the control input of the controlled resistor laziness, one terminal of which is connected to the secondary winding of the transformer and the other vshod - noninverting amplifier with an input, an output connected to an input vtorm switch and via a resistor - to invertir5 yuschim measuring input of the operational amplifier circuit. FIG. Figure 1 shows the frequency-conversion block diagram. resistance bodies; in fig. 2 shows timing diagrams of control voltage generation at the integrator output. The converter contains 1 harmonic oscillator consisting of an LC generator with a parallel oscillator circuit and a voltage follower, a transformer 2, a phy I4 3, a measuring circuit 4, a switch 5, a capacitor 6, an integrator 7, a control impedance 8, a non-inverting amplifier 9 and resistor 10. 3 The output of the generator 1 is connected to the primary winding of the transformer 2 with the first input of the pulse shaper 3, the input of the measuring circuit 4, the output of which is connected to the second input of the pulse shaper 3 and the first input switch 5, the output of which through capacitor 6 is consistent with the oscillating circuit of the LC generator, and the output of the pulse shaper 3 is connected to integrator 7, the output of which is connected to the control input of controlled resistance 8, one output of which is connected to the secondary winding of the transformer 2, and another terminal is connected to the input of a non-inverting amplifier 9, whose transducer is connected to the second input of the switch 5 and, through a resistor 10, to the inverting input of an operational amplifier of the measuring circuit 4.. The device works as follows. The capacitor 6 through the switch 5 is connected to the output of the measuring circuit 4. When O controlled resistance 8 has a maximum value and the current through the resistor 10 is equal to zero. Z L1 - U. where and are the complex voltage amplitudes j and the complex transfer coefficient of the measuring circuit. In this case, the voltage U, is late in phase with respect to O. The shaper, to the input of which the voltages U. and U enter, in each oscillation period forms a voltage pulse of constant amplitude and duration i / ui, where w is the operating frequency of the generator 1i V is the phase shift between Uf. and 0. For the duration of this pulse, the integrator integrates it, as shown in FIG. 2. The result of the integration is the voltage, under whose action the controlled resistance changes, it decreases with increasing. At the same time, under the action of voltage and, the current through the resistor 10 and resistance 8 increases. In this case, the pulse duration at the output of the driver will become zero, and the voltage at the integrator output will remain unchanged. This state corresponds to the equality to zero of the sum of the currents through the resistors at the input of the operational amplifier of the measuring circuit 4. The voltage on the secondary winding of the transformer is U U, r, where the transformation ratio, we get R l (At this, voltage C contains only the in-phase component, .. x This voltage is applied to the capacitor 6. At the resonant frequency, the sum of the currents of the branches of the oscillating system L., C is zero T rH oHVUjju pC-.O, from which the oscillation period T equals i, ... P L os, which confirms the dependence oscillation period from capacitor and the measuring circuit 4 C. When the input 5 of the switch 5 is closed second, the voltage Uj from the output of the non-inverting amplifier 9 enters the output of the capacitor 6. After the quadrature component of voltage O is zero, the voltage and, equal to k, is the gain of the amplifier 9. In this case, to find the resonant frequency (oscillation period), the value of the voltage U must be substituted into the equation for the sum of the currents of the oscillating system branches. Instead, we get 1 1 T :: 2JiU. Thus, the measured parameter of the generator 1 is the oscillation period depends on Cpi from 1 / C, which is determined by the position in front of switch 5. S The use of the proposed transducer circuit in the information-measuring system makes it possible to reduce the error of the converter of the capacitance of the measuring circuit 40 to 0.2% with C i 50 pF and Kk1 Yu

Claims (1)

ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий измерительную цепь, выполненную на операционном усилителе, входная цепь которого содержит клеммы для подключения исследуемой цепи, в цепЬ отрицательной обратной связи включен конденсатор, о т л и ч a torn и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор гармонических колебаний, состоя- 9 щий из LC -генератора с параллельным колебательным контуром и повторите ля напряжения, трансформатор, формирователь импульса, переключатель, конденсатор, интегратор, управляемое сопротивление, резистор и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обмотке трансформатора, первому входу формирова- теля импульса и к входу измерительной цепи, выход которой подсоединен к второму входу формирователя импульса и первому входу.переключателя, вы ход которого через конденсатор под соединен к колебательному контуруCOMPLEX RESISTANCE FREQUENCY CONVERTER, comprising a measuring circuit made on an operational amplifier, the input circuit of which contains terminals for connecting the circuit under study, a capacitor is included in the negative feedback circuit, so that it is necessary to increase accuracy, it introduced a generator of harmonic oscillations, consisting of conductive 9 -Generator LC parallel tank circuit and repeat a voltage transformer, a pulse generator, switch capacitor integrator councils resistance, a resistor and a non-inverting amplifier, the output of the harmonic oscillator connected to the primary winding of the transformer, the first input of the pulse shaper and to the input of the measuring circuit, the output of which is connected to the second input of the pulse shaper and the first input of the switch, the output of which is through the capacitor under connected to the oscillatory circuit LC -генератора, а выход формирователя импульса подсоединен к интеграто- ру, выход которого соединен с управляющим входом управляемого сопротивления, один вывод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вывод - с входом неинвертирующего усилителя, выход которого соединен с вторым входом переключа теля, и через резистор - с инвертирующим входом операционного усилителя измерительной цепи.LC generator, and the output of the pulse shaper is connected to an integrator, the output of which is connected to the control input of the controlled resistance, one output of which is connected to the secondary winding of the transformer, and the other output is connected to the input of a non-inverting amplifier, the output of which is connected to the second input of the switch, and through a resistor with an inverting input of the operational amplifier of the measuring circuit. ТОШ IITOSH II 1 1145302 21 1145302 2
SU833667256A 1983-11-29 1983-11-29 Complex resistance frequency converter SU1145302A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833667256A SU1145302A1 (en) 1983-11-29 1983-11-29 Complex resistance frequency converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833667256A SU1145302A1 (en) 1983-11-29 1983-11-29 Complex resistance frequency converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1145302A1 true SU1145302A1 (en) 1985-03-15

Family

ID=21090862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833667256A SU1145302A1 (en) 1983-11-29 1983-11-29 Complex resistance frequency converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1145302A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 779916, кл. G 01 R 27/02, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР № 919889, кл. G 01 R 27/26, 1982 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4182983A (en) Electronic AC electric energy measuring circuit
US4242631A (en) Front-end circuit apparatus for impedance measurements and the like
JPH09511056A (en) Material property measurement system
US3786349A (en) Electrical reactance and loss measurement apparatus and method
CN100403044C (en) A Circuit Structure of Automatic Adjustment and Measurement of Hysteresis Window of Hysteresis Comparator
SU1145302A1 (en) Complex resistance frequency converter
US5248934A (en) Method and apparatus for converting a conventional DC multimeter to an AC impedance meter
JPH07221613A (en) Trigger circuit
GB2093292A (en) Apparatus and methods for analogue-to-digital conversion and for deriving in-phase and quadrature components of voltage and current in an impedance
RU2168729C1 (en) Capacitive converter
RU2120623C1 (en) Capacitance proximate moisture meter
SU1201686A1 (en) Capacitance level meter
JPH049581Y2 (en)
SU699455A1 (en) Arrangement for measuring semiconductor devices capacity
SU1583872A1 (en) Converter of parameters of capacitor to voltage
US4176393A (en) A.C. to D.C. voltage converter
SU748286A1 (en) All-purpose meter of capacitance and conductivity of capacitors, inductance and resistance of inductance coil
SU1404961A1 (en) Voltage-to-current grounded-load converter
JPH0564782U (en) Insulation resistance / voltage converter
RU2115130C1 (en) Digital ohmmeter
SU1129563A1 (en) Device for measuring symmetrical components of three-phase ac voltage system
SU535840A1 (en) Digital megohmmeter
SU900217A1 (en) Digital resistance meter
SU1076843A1 (en) Converter of r,l,c-circuit parameters to frequency signals
SU769419A1 (en) Conductometer