Пристрій для контролювання електричних параметрів конденсаторів

Изобретение относится к технике электрсшзмеренкй и может быть использовано для контроля электрических параметров конденсаторов. Цель изобретения - расширение диапазона измерения параметров конденсаторов и повышение точности измерения путем устранения влияния пульсаций источника испы тательного напряжения на результат измерения. Устройство содержит блок управления 1 9 источник 2 испытательного напряжения, первый 3 и второй 4 управляемые генераторы тока, эталонную цепь 5, шунтирующую еилолую цепь первого 6 и второго 7 ключей, первый 8 и второй 9 измерительные усилители, блок t0 обработки результатов измерения. Преобразователь 11 ток-напряжение содержит операционный усилитель 12, первый запоминающий конденсатор 13 и масштабирующий резистор 14, соединяющиеся через силовую цепь третьего ключа 15. Точка соединения третьего ключа 15 и резистора 14 подключена к первому зажиму 16, Неинвертнрующий вход операционного усилителя 12 через силовую цепь четвертого ключа 17 подключен к первому зажиму 16 С " 1684729 для подключения 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 повторителя 21, вход которого соединен с выходом источника 2 испытательного напряжения, а выход со вторым зажимом 22 для подключения контролируемого конденсатора. Изобретение позволяет значительно расширить пределы контроля конденсаторов при сохранении возможности контролировать конденсаторы с рабочим напряжением 200-300 В, 3 ил. Изобретение относится к электро- і измерительной технике," может быть использовано, в частности, при построении высокопроизводительного оборудования для контроля электрических параметров конденсаторов. 20 Целью изобретения является расши|рение диапазона измерения параметров' конденсаторов, а также повышение точности путем устранения влияния пульсаций источника испытательного напря- 25 жения,, На Лиг, 1 показана структурная схема устройства; на фиг, 2 - пример конкретного выполнения блока обработки результатов измерений; на фиг. 3 - 30 пример конкретного выполнения блока управления. Устройство для контроля электро- ' параметров конденсаторов содержит блок 1 управления (БУ), источник 2 35 испытательного напряжения, первый 3 и второй 4 управляемые генераторы тока, входы которых соединены и подключены к выходу измерительного напряжения (UH^M^ блока 1 управления. 40 Нагрузкой генератора 3 является эталонная цепь 59 состоящая из кондейсатора ( С 9 Т ) и резистора ( R ^ T ) И шунтирующая ее силовая цепь первого ключа 6„ Нагрузкой генератора 4 являет45 ся контролируемый конденсатор с реактивной (Су) и активной (R*) составляющими, подключаемый к выходу генератора 4 через силовую цепь второго ключа 7. Напряжения с эталонного и контролируемого конденсаторов подают- 50 ся через первый 8 и второй 9 измерительные усилители, соответственно, на вход эталонного сигнала и измерительный вход блока 10 обработки результатов измерения„ Преобразователь 55 11 ток-напряжение содержит операционный усилитель 12, первый запоминающий конденсатор 13 и масштабирующий резистор 14, подключенные к выходу операционного усилителя №. Другие выводы конденсатора 13 и резистора 1' соединяются через силовую цепь третьего ключа 15, причем точка соединения ключа 15 и резистора 14 подключена к первому зажиму 16 для подключения контролируемого конденсатора, а точка соединения конденсатора 13 и ключа 15 - к инвертирующему входу операционного усилителя 12, неинвертирующий вход которого через силовую цепь четвертого ключа 17 подключен к первому зажиму 16 для подключения контролируемого конденсатора, а через последовательно соединенные силовые цепи пятого 18 и шестого 19 ключей - к общей шине. К точке соединения пятого 18 и шестого 19 ключей подключен второй запоминающий конденсатор 20, другим выводом подключенный к выходу двухтактного повторителя 21 с гальваническими связями, вход которого соединен с выходом источника 2 испытательного напряжения, а выход - со вторым зажимом 22 для подключения контролируемого конденсатора„ Никл работы устройства состоит из 'двух этапов: на первом из них, когда • первый 6, третий 15 и пятый 18 ключи замкнуты, а второй 7, четвертый 17 и шестой 19 - разомкнуты, переменный измерительный ток через контролируемый конденсатор не течет Постоянный ток утечки при этом течет через масштабирующий резистор 14 преобразователя 11 ток-напряжение» Падение напряжения ]]\ на резисторе 14, являющееся Функцией тока утечки, подается на блок 10 обработки результатов измерения. В конце этапа по заднему фронту сигнала L 3 БУ блок 10 производит контроль то* ка утечки. Для устранения впияния пульсаций источника 2 испытательного1 1684729 напряжения служит конденсатор 20. Пульсации через контролируемый конденсатор и замкнутый ключ 15 подаются на инвертирующий вход усилителя 12, , а через конденсатор 20 и замкнутый ключ 18 на неинвертирующий, т.е 0 подаются на оба вт.ода синфазно и в операционном усилителе 12 подавляются. Ключ 6 во время этого этапа закорачи- . вает эталонную цепь 5 и напряжение на ней равно нулю. С переменой напряжений блока управления состояние всех ключей схемы меняется на обратное, при этом 15 ключи 6, 15 и 18 размыкаются, а ключи 7, \5 и 19 замыкаются, наступает второй этап работы устройства, когда производится контроль емкости и тангенса угла потерь контролируемого 20 конденсатора. С этого момента времени через эталонную цепь 5 и контролируемый конденсатор течет измерительный ток. При переходе переменным измерительным током через нулевое значе- 25 ние по заднему Фронту сигнала У^ блок 10- сравнивает напряжения на контролируемом конденсаторе и эталонной цепи (U x и U^ T соответственно), которые в этот момент являются функцией емкос30 ти и не зависят от ( величины активных сопротивлений "у. и К э Т . 22 для подключения конденсатора. Для птой цели служит двухтактный повторитель 21 с гальваническими связями, который фактически выполняет роль выходного каскада источника 2 испытательного напряжения. В итоге исчезает необходимость в блокировочных конденсаторах, к которым предъявляются очень жесткие требования (очень большая емкость и высокое рабочее напряжение) при расширении диапазона контролируемых значений емкости и повышении испытательного напряжения о -Пример конкретного построения блока 10 обработки результатов измерения приведен на фиг. 2„ Он содержит компараторы 23-27, одновибраторы 28-30, • ячейки оперативной памяти 31-34, схемы 35 и 36 совпадения, делитель 37 напряжения и источник 38 опорного напряжения . Компаратор 23 сравнивает напряжения на контролируемом конденсаторе и эталонной цепи 5. Результат сравнения поступает на информационный вход ячейки памяти 31. В момент перехода измерительного тока через нудь одновибратора 28 из заднего фронта сигнала Щ Формирует импульс записи результата в ячейку 31 памяти0 Если (^(эталонная емкость) выбрана равной минимально допустимой (или собственно подобТангенс угла потерь определяется ран коэффициент передачи измерительпо времени перехода через нулевое ного усилителя 3) в ячейке 31 фиксизначение напряжения на контролируе35 руется брак С Ста)£» П Р И этом коэффициент напряжения на эталонной цепи о деления делителя 37 выбирают равным Для устранения влияния шунтируюС / С т ;п . Подобным образ ом, увеличив щего действия преобразователя 11 40 т а х количество делителей, компараторов и ток-напряжение на результаты контроячеек памяти, разбраковку по емкости ля емкости и тангенса угла потерь, можно выполнять по нескольким групнеинвертирующий вход усилителя 12 пам допусков,, на этом этапе через ключ 17 подключается к контролируемому конденсато- 45 Компараторы 25 и 26 со схемой совру. В результате переменное напряжепадения 35 и одновибратором 29 запиние на конденсаторе повторяется на шут в ячейку 33 брак по тангенсу угла выходе усилителя 12 и, следовательпотерь, если напряжение на контролино, измерительный ток не ответвляетруемом конденсаторе переходит через ся на масштабирующий резистор 14. 50 нуль раньше,*чем напряжение на эталонЗапоминающий конденсатор 13 при этом ной цепи о При этом одновибратор 29 поддерживает постоянный ток утечки формирует импульс записи в момент на прежнем уровне независимо от уровперехода через нуль напряжения на коння измерительного тока. тролируемом конденсаторе. Схема 35 С учетом того, что измерительный 55 совпадения предотвращает формирование ток через контролируемый конденсатор импульса записи во время измерения является переменным, необходимо обестока утечки, когда состояние компарапечить режим короткого замыкания по торов 25 и 26 может быть произвольным. переменному току на втором зажиме Компаратор 27 сравнивает напряжение 1684729 8 V11 которое является функцией первый измерительный усилитель, к вхоутечки, с опорным и результат сравнеду которого подключены выход первого ния записывается в ячейку 34 в момент генератора тока и эталонная цепь и вывремени, соответствующий заднему с вод первого ключа, а выход соединен фронту сигнала Us" Схема 36 формирует с входом эталонного сигнала,блока обпризнак "Годен". Выходные сигналы • работки результатов измерения, при ячеек 31.о.34 памяти и схемы 36 совпаЬтом вторые выводы эталонной цепи и дения являются управляющими для наполнительных устройств (индикации, ю первого ключа соединены с общей шиной устройства, второй измерительный усиэлектромагнитов выгрузки и т.п.). литель, вход которого соединен с перПример конкретного выполнения блока вым зажимом для подключения контроуправления 1 приведен на фиг. З р Он лируемого конденсатора, а выход - с содержит генератор 39 синусоидального измерительным входом блока обработки напряжения, фазовращатель 40, сдвига-15 результатов измерения, источник исющий фазу на 90 , нуль-органы 41 и' пытательного напряжения, преобразова42, инвертор 43. Выходными сигналами тель ток-напряжение, содержащий операявляются напряжения с выходов фазоврационный усилитель, масштабирующий рещателя 40 (U^JjiW используется для упзистор, запоминающий конденсатор, треравления L генераторами 3 и 4 тока), 20 тий и четвертый ключи, при этом к вынуль-органа 42 (11^ используется задходу усилителя подключены одни из ний фронт для управления блоком 10 выводов запоминающего конденсатора обработки информации при определении и масштабирующего резистора и вход емкости), нуль-органа 41 (U^, управляизмерения тока утечки блока обработет вторым и четвертым ключами - и 17, 25 ки информации, другие выводы запоми7 кроме того, используется при опреденающего конденсатора и масштабируюлении тангенса угла потерь в блоке щего резистора соединены с соответ10) и инвертора 43 (Ua. управляет перствующими выводами третьего ключа и вым и третьим ключами Ь и 15, кроме с инвертирующим входом операционнотого, задним фронтом управляет блоком 30 го усилителя, вход управления третье10 при контроле тока утечки)„ го ключа соединен с входом управления первого ключа и с соответствующим Таким образом, данное изобретение выходом блока управления, первый выпозволяет расширить пределы контроля вод третьего ключа соединен с первым конденсаторов по емкости до сотен миллифарад, при сохранении возможное-'_>5 зажимом для подключения контролируемого конденсатора и через третий ключ ти контролировать конденсаторы с рабос выходом второго генератора тока, чим напряжением порядка 200-300 В за вход которого соединен со входом персчет введения двухтактного повторивого генератора тока и соответствуютеля с гальваническими связями. щим входом блока управления, вход Введение дополнительного запомина- 40 управления четвертого ключа соединен ющего конденсатора, пятого и шестого с входом управления второго ключа, ключей позволяет устранить влияние соответствующим выходом блока управпульсаций источника испытательного ления и входом блока обработки резульнапряжения на результат замера тока татов измерения, о т л и ч а ю щ е е утечки (особенно заметно при зысоких 45 с я тем, что, с целью расширения испытательных напряжениях), в резульдиапазона измерения параметров контате чего погрешность контроля тока денсаторов и повышения точности, в утечки, обусловленная пульсациями, него введен двухтактный повторитель снижается до долей процента„ с гальваническими связями, вход кото'50 рого соединен с выходом источника Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я испытательного напряжения, а выход со вторым зажимом для подключения Устройство для контроля электриконтролируемого конденсатора, а в ческих параметров конденсаторов, сопреобразователь ток-напряжекие вве-держащее блок управления, выходы коJ J д&ны пятый и тестой ключи и второй торого подключены к входам управ. запоминающий конденсатор, первый вы- і ления блока обработки результатов извод пятого ключа соединен с неинвермерения, первого и второго генераторов тока, первого и второго ключей, 10 1684729 тирующим входом операционного усилителя и со вторым выводом четвертого ключа, зторой вывод пятого ключа соединен с первым выводом второго запоминающего конденсатора и через шестой ключ . с общей шиной, второй вывод ' второго запоминающего конденсатора соединен со вторым зажимом для подклю чения контролируемого конденсатора, а. первый зажим соединен с первым выво- * дом четвертого ключа, вход управления пятого ключа соединен со входом управления третьего ключа^ вход управления шестого ключа соединен со входом управления четвертого ключа. г~ S ZJ С • J7 1 . - . . • ' ч 38 •-.• ' • ' • - • • V 35, t І • ЗВ а 28 \27 V • H O B J — . * ' - . . 31 я с зг і • • • ' J .,;• Фиг.2 с 33. р с 34 Годен > 1684/29 Qk/гЗ Редактор Н. Каменская Составитель Е» Кущ Техред А.Кравчук Корректор Н.Ревская Заказ 3505 Тираж Подписное ВНИИПИ Государствечного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР' 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина» 101