Устройство для измерения параметров переходного процесса

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О.Сухого(72) Авторы Козусев Юрий Андреевич Кочешов Евгений Вячеславович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О.Сухого(57) Устройство для измерения параметров переходного процесса, содержащее устройство управления, источник сигнала переходного процесса, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами первого компаратора, выход устройства управления соединен с входом источника сигнала переходного процесса и первым входом цифрового измерителя временных интервалов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит первый и второй генераторы линейно-изменяющегося напряжения и второй компаратор,входы первого и второго генераторов линейно-изменяющегося напряжения соединены соответственно с выходами устройства управления и первого компаратора, а выходы соединены с первым и вторым входами второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом цифрового измерителя временных интервалов. Фиг. 1 Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к определению постоянной времени переходных процессов, и может быть использована при измерении различных физических величин с помощью емкостных или индуктивных датчиков. Известно устройство для определения параметров переходного процесса, содержащее входную цепь, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, дисплей и масштабирующий усилитель, вход которого соединен с клеммой входной цепи, а выход - с вхо 97022013.12.30 дом дифференциатора, который подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, а микроконтроллер соединен с масштабирующим усилителем, аналого-цифровым преобразователем и дисплеем по шине 1. С помощью известного устройства реализуют косвенный метод измеряют через интервал временимежду выборками значения 1 и 2 предварительно продифференцированного напряжения переходного процесса и вычисляют искомую величину по формуле 1 2 Недостатками устройства, реализующего косвенный метод, являются необходимость дополнительных вычислений и низкая точность определения параметров вследствие наличия операции дифференцирования, которая вносит наибольшую погрешность в результат измерения. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для измерения параметров переходного процесса, содержащее устройство управления, источник сигнала переходного процесса, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами компаратора, выход устройства управления соединен с входом источника сигнала переходного процесса и первым входом цифрового измерителя временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом компаратора 2. Источник сигнала переходного процесса содержит источник постоянного напряжения 0, резистивный делитель для формирования опорного напряжения компаратора 0/, зарядный и разрядный резисторы, электронный ключ для переключения режимов заряда и разряда конденсатора. С помощью данного устройства измеряется интервал времени , в течении которого напряжение переходного процесса разряда конденсатора изменится от начального значения 0 до величины опорного напряжения. Опорное напряжение компаратора выбирается равным 0/. В этом случае, следовательно, реализуется прямой метод измерения. Недостаток устройства - низкая точность измерения, обусловленная погрешностью квантования постоянной времени переходного процесса. Эта составляющая погрешности возрастает при контроле быстропротекающих переходных процессов и измерении конденсаторов малой емкости и емкостных датчиков с малыми вариациями емкости. Задача полезной модели - повышение точности измерения постоянной времени переходного процесса. Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения параметров переходного процесса, содержащее устройство управления, источник сигнала переходного процесса, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами первого компаратора, выход устройства управления соединен с входом источника сигнала переходного процесса и первым входом цифрового измерителя временных интервалов, согласно полезной модели, оно дополнительно содержит первый и второй генераторы линейно-изменяющегося напряжения и второй компаратор, входы первого и второго генераторов линейно-изменяющегося напряжения соединены соответственно с выходами устройства управления и первого компаратора, а выходы соединены с первым и вторым входами второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом цифрового измерителя временных интервалов. Полезная модель позволяет повысить точность, так как за счет расширения формируется интервал времени, пропорциональный измеряемой величине. На фиг. 1 показана схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, поясняющие его работу. Устройство для измерения параметров переходного процесса содержит устройство управления 1, источник сигнала переходного процесса 2, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами первого компаратора 3. Входы первого 4 и второго 5 генераторов линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) соединены соответственно с выходами устройства управления 1 и первого компаратора 3,2 97022013.12.30 а выходы соединены с первым и вторым входами второго компаратора 6. Выход устройства управления 1 соединен с входом источника сигнала переходного процесса 2 и первым входом цифрового измерителя временных интервалов 7, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора 6. Устройство работает следующим образом. Сигналом с выхода блока управления 1 на первом выходе источника сигнала переходного процесса 2 формируется напряжение переходного процесса 0-/,где 0 - начальное значение напряжения переходного процесса, - время с начала переходного процесса, - измеряемая постоянная времени. Одновременно с началом переходного процесса начинается формирование первого линейно-изменяющегося напряжения лин 1 на выходе ГЛИН 4 и включается цифровой измеритель временных интервалов 7. На второй вход компаратора 3 подключено опорное напряжение ОП 0/. Компаратор 3 срабатывает в момент времени 1, когда напряжения переходного процесса равно опорному напряжению (фиг. 2). Сигнал компаратора 3 включает второй ГЛИН 5, который начинает формировать напряжение лин 2 (фиг. 2). Второй компаратор 6 сравнивает напряжения лин 1 и лин 2 и срабатывает в момент их равенства х. Напряжение ГЛИН 4(3) лин 2,гдеи- коэффициенты, характеризующие скорость нарастания линейно-изменяющихся напряжений. Длительность измеряемого интервала определим из уравнения лин 1 лин 2,(4)(5). Цифровой измеритель временных интервалов формирует код, пропорциональный времени(6) Например, если 0,9, то 10. Следовательно, по сравнению с известными заявляемое устройство обладает на порядок меньшей погрешностью дискретности и, следовательно, большей точностью при контроле быстропротекающих переходных процессов. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3