專(zhuān)利名稱(chēng):無(wú)觸點(diǎn)自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
本系統(tǒng)適用于任何用指針式表頭的測(cè)量?jī)x器的量程轉(zhuǎn)換，以代替手動(dòng)開(kāi)關(guān)或繼電器式的機(jī)械觸點(diǎn)式量程轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)有技術(shù)中，用Mos模擬開(kāi)關(guān)作為運(yùn)算放大器的增益控制為常見(jiàn)。它以接入不同的反饋電阻來(lái)改變放大器的增益，但它不能用于電壓較高的場(chǎng)合。此處有一類(lèi)使用繼電器的自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，這種技術(shù)屬于有觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，成本高，可靠性低，應(yīng)用不廣。
為提高測(cè)量的儀器的可靠性、穩(wěn)定性，使用方便及提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。
本系統(tǒng)由衰減器(1)、衰減器(2)、幅度鑒別器及一套邏輯控制系統(tǒng)組成，見(jiàn)圖1。
輸入電壓u經(jīng)衰減器(1)后輸出為u1送至前置放大器。前置放大的輸出u2送至衰減器(2)。衰減器(2)的輸出u3送到主放大器。主放大器的輸出一路可以直接輸出(如果需要的話(huà))，另一路經(jīng)檢波器檢波、濾波器加以平滑后送到表頭電路即u4，推動(dòng)表頭偏轉(zhuǎn)。
檢波器、濾波器的輸出U4除送往表頭電路外，還送到一個(gè)幅度鑒別器。這是一個(gè)窗孔式比較器。它對(duì)處于上、下限之間(即窗孔內(nèi))的U4值以輸出低(或高)電平的方式作出響應(yīng)。這個(gè)電平的變化用來(lái)控制一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器當(dāng)U4落在窗孔之內(nèi)時(shí)，計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)，這時(shí)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)經(jīng)譯碼后使對(duì)應(yīng)的量程指示器(LED)點(diǎn)亮。由此時(shí)所指示的量程和表頭的示值，即可讀出被測(cè)值。若U4超出上限，則幅度鑒別器控制計(jì)數(shù)器作加法計(jì)數(shù)，譯碼器的輸出驅(qū)動(dòng)高一位LED，同時(shí)它使電子控制衰減器(1)或(2)衰減一檔，即使u1或u3衰減一檔，從而使U4落入窗孔中，使表頭示值不超越滿(mǎn)刻度線(xiàn)。對(duì)于U4小于窗口下限時(shí)，整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程相同，只不過(guò)方向相反。
若經(jīng)一次調(diào)整后U4仍不在窗孔內(nèi)，則上述過(guò)程會(huì)繼續(xù)自動(dòng)進(jìn)行，直至U4落在窗孔內(nèi)為止。再由量程指示器和表頭示值讀出被測(cè)值。
窗孔的上下限是根據(jù)如下的原則設(shè)置的它的上限就是使表頭滿(mǎn)刻偏轉(zhuǎn)的U4值，下限為 1/(K) U4。其中K為相鄰二個(gè)量程的倍率。
如果K＝10，則各量程間互相銜接，表盤(pán)只要一條刻度即可，若K≠10，則要二條刻度。
若衰減器(1)有n檔，衰減器(2)有m檔，則互相配合的結(jié)果使總的量程數(shù)目Z＝n×m檔。它可以比波段開(kāi)關(guān)檔位多得多，從而分檔可以更細(xì)，讀數(shù)也更準(zhǔn)確。
圖2是衰減器(1)原理圖。由于它位于輸入端，可能受到高壓的沖擊。同時(shí)測(cè)量高電壓的場(chǎng)合也要求衰減器中的電子器件不受損壞。所以采取了特殊的設(shè)計(jì)它不象通常的衰減器那樣改變抽頭的位置來(lái)使輸出得到衰減，而是用改變分壓器下邊電阻值的方法，即不同的量程改變依靠用開(kāi)關(guān)元件切換下電阻R2來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)輸出端用非線(xiàn)性元件(如二極管等)限壓，這樣即使輸入端加上數(shù)千伏電壓，管子也不會(huì)受到?jīng)_擊。
令K′＝u／u1，K′為衰減器(1)相鄰二檔間的倍率。則有K′＝mk k——系統(tǒng)相鄰二檔的倍率則衰減器(1)的計(jì)算如下R2＝ (R1)/(K′-1) －r r——開(kāi)關(guān)元件的內(nèi)阻···R2n＝ (R1)/((K′)n-1) －r值得注意的是由于開(kāi)關(guān)元件的內(nèi)阻r與R2串聯(lián)。所以要求r小且穩(wěn)定。否則會(huì)引入誤差。由于國(guó)內(nèi)已批量生產(chǎn)r＜5歐的Mos開(kāi)關(guān)管，只要選擇R2遠(yuǎn)大于r，再據(jù)R2值確定R1，則管子內(nèi)阻r的溫度變化引入的誤差是微不足道的，完全可以合乎指針式表頭的精度要求。衰減器(1)的開(kāi)關(guān)元件選擇如要求交直流兩用則只能用Mos開(kāi)關(guān)管，如僅用于交流的測(cè)量，則還可用雙極型管，只要C－e反接，導(dǎo)通電阻也很小。R1引入的衰減可用提高放大器增益來(lái)彌補(bǔ)。
若測(cè)量的電壓頻率較高時(shí)，衰減器應(yīng)有補(bǔ)償措施?？稍诿總€(gè)電阻上并聯(lián)電容來(lái)使交流阻抗的分壓關(guān)系仍為K′。電容的計(jì)算如下C1′＝(K′＋1)C1C1′＝C2∥Ci· 其中··Cn′＝〔(K′)n＋1〕C1Cn′＝C2n∥Ci
衰減器(2)由于不涉及高電壓的轉(zhuǎn)換，可采用常規(guī)的抽頭式分壓器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。只不過(guò)轉(zhuǎn)換是用開(kāi)關(guān)元件而已。這時(shí)由于開(kāi)關(guān)元件兩端都不接地，所以只能用Mos開(kāi)關(guān)管或Mos模擬開(kāi)關(guān)。模擬開(kāi)關(guān)雖然r較大，但只要放大器輸入阻抗足夠高便不會(huì)產(chǎn)生誤差。
在量程的最高一檔和最低一檔還設(shè)有限位電路，以阻止此時(shí)若輸入電壓高于最高檔的上限值或小于最低檔的下限值時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換，防止出現(xiàn)不應(yīng)有的狀態(tài)。
幅度鑒別器、邏輯控制門(mén)、脈沖發(fā)生器均是常規(guī)電路，可根據(jù)器材情況靈活設(shè)計(jì)。計(jì)數(shù)器、譯碼器均有集成化產(chǎn)品，無(wú)需設(shè)計(jì)。
與現(xiàn)在廣泛使用的機(jī)械開(kāi)關(guān)式量程轉(zhuǎn)換方式相比，本系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)1)屬于無(wú)觸點(diǎn)系統(tǒng)，穩(wěn)定、可靠、無(wú)噪音，無(wú)接觸不良現(xiàn)象，壽命基本上為器件的工作壽命(數(shù)百萬(wàn)小時(shí))，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有觸點(diǎn)系統(tǒng)。
2)結(jié)構(gòu)小巧靈活，安裝位置不受限制。使儀器可做成單板結(jié)構(gòu)。沒(méi)有引線(xiàn)外接部件。
給整機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增大了靈活性。且便于流水線(xiàn)生產(chǎn)。
3)自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程，使用方便，減輕使用者手動(dòng)切換麻煩，還避免了操作不慎使表頭過(guò)載的打表現(xiàn)象。
4)可用二進(jìn)制碼預(yù)置量程，可遠(yuǎn)距離遙控改變量程。
根據(jù)不同的需要，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的最好方式
1)量程數(shù)不多，但測(cè)量電壓較高，用衰減器(1)加鑒幅器、邏輯控制系統(tǒng)組成。
2)量程數(shù)不多，測(cè)量電壓不高(小于開(kāi)關(guān)元件的擊穿電壓)時(shí)用衰減器(2)加鑒幅器、邏輯控制系統(tǒng)。
3)量程數(shù)多，測(cè)量電壓高用衰減器(1)，(2)配合再加鑒幅器、邏輯控制系統(tǒng)組成。
4)量程數(shù)多，測(cè)量電壓不高(定義用(2))用二個(gè)衰減器(2)配合再加鑒幅器、邏輯控制系統(tǒng)組成。
可以靈活組成不同的測(cè)量系統(tǒng)，這樣每種組合的衰減倍率就要根據(jù)不同要求重新設(shè)計(jì)對(duì)于只用一個(gè)衰減器的系統(tǒng)，倍率為K。
對(duì)于用二個(gè)衰減器的系統(tǒng)，第二個(gè)的倍率為K，第一個(gè)的倍率為K′。
圖面說(shuō)明圖11－衰減器(1) 2－前置放大器 3－衰減器(2) 4－主放大器 5－檢波器及濾波器 6－鑒幅器及邏輯控制系統(tǒng)。
圖2衰減器(1)結(jié)構(gòu)。
圖3衰減器(2)結(jié)構(gòu)。
圖4鑒幅器及邏輯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)A－鑒幅器 B－控制門(mén) C－脈沖發(fā)生器 D－可逆計(jì)數(shù)器 E－譯碼器 F－量程指示器。
權(quán)利要求
1.測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)有一個(gè)隨表頭兩端電壓的變化由鑒幅器(窗孔比較器)和邏輯控制系統(tǒng)[6]，控制衰減器[1]、[3]，實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。其特征在于a、所述衰減器[1]是一個(gè)能承受較高電壓的電子控制衰減器，用模擬開(kāi)關(guān)接入不同的分壓器下邊電阻實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。b、所述衰減器[1]有一個(gè)使之不受頻率變化影響的電容補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。c、所述衰減器[3]是一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)控制的串聯(lián)步進(jìn)式衰減器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述系統(tǒng)，其特征為系統(tǒng)由衰減器〔1〕、〔3〕與邏輯控制系統(tǒng)〔6〕所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述系統(tǒng)，其特征為系統(tǒng)由兩個(gè)衰減系數(shù)不相同組結(jié)構(gòu)相同的衰減器〔3〕與邏輯控制系統(tǒng)〔6〕構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述系統(tǒng)，其特征為系統(tǒng)由一個(gè)衰減器〔1〕與邏輯控制系統(tǒng)〔6〕構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述系統(tǒng)，其特征為系統(tǒng)由一個(gè)衰減器〔3〕與邏輯控制系統(tǒng)〔6〕構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4、5所述系統(tǒng)，其特征是a、所述邏輯控制系統(tǒng)〔6〕有一個(gè)能根據(jù)量程處于最高一檔(或最低一檔)時(shí)阻止計(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù)(或減計(jì)數(shù))，而當(dāng)被測(cè)值在窗孔值之內(nèi)時(shí)阻止計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的控制門(mén)電路〔B〕。b、所述邏輯控制系統(tǒng)〔6〕有一個(gè)連續(xù)脈沖發(fā)生器〔C〕。
專(zhuān)利摘要
本系統(tǒng)用電子控制衰減器配以幅度鑒別器和一套邏輯控制系統(tǒng)，提供測(cè)量?jī)x器的量程無(wú)觸點(diǎn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，以代替開(kāi)關(guān)或繼電器等機(jī)械觸點(diǎn)的量程轉(zhuǎn)換。由于用了特殊設(shè)計(jì)的電子衰減器，本系統(tǒng)可適用于任何使用電磁系表頭的測(cè)量?jī)x器。
文檔編號(hào)G01R15/08GK85200586SQ85200586
公開(kāi)日1986年1月29日 申請(qǐng)日期1985年4月15日
發(fā)明者相小平 申請(qǐng)人:相小平導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan