[其他]無觸點自動量程轉換系統

無效

• 申請號: 85200586
• 申請日: 1985-04-15
• 公開（公告）號: CN85200586U
• 公開（公告）日: 1986-01-29
• 發明（設計）人: 相小平
• 申請（專利權）人: 相小平
• 主分類號: G01R15/08
• 分類號: G01R15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本系統適用于任何用指針式表頭的測量儀器的量程轉換，以代替手動開關或繼電器式的機械觸點式量程轉換。

現有技術中，用Mos模擬開關作為運算放大器的增益控制為常見。它以接入不同的反饋電阻來改變放大器的增益，但它不能用于電壓較高的場合。此處有一類使用繼電器的自動量程轉換系統，這種技術屬于有觸點轉換系統，成本高，可靠性低，應用不廣。

為提高測量的儀器的可靠性、穩定性，使用方便及提高產品的競爭力，設計了本系統。

本系統由衰減器（1）、衰減器（2）、幅度鑒別器及一套邏輯控制系統組成，見圖1。

輸入電壓u經衰減器（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），另一路經檢波器檢波、濾波器加以平滑后送到表頭電路即u₄，推動表頭偏轉。

檢波器、濾波器的輸出U₄除送往表頭電路外，還送到一個幅度鑒別器。這是一個窗孔式比較器。它對處于上、下限之間（即窗孔內）的U₄值以輸出低（或高）電平的方式作出響應。這個電平的變化用來控制一個可逆計數器：當U₄落在窗孔之內時，計數器不計數，這時計數器的狀態經譯碼后使對應的量程指示器（LED）點亮。由此時所指示的量程和表頭的示值，即可讀出被測值。若U₄超出上限，則幅度鑒別器控制計數器作加法計數，譯碼器的輸出驅動高一位LED，同時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刻度線。對于U₄小于窗口下限時，整個調節過程相同，只不過方向相反。

若經一次調整后U₄仍不在窗孔內，則上述過程會繼續自動進行，直至U₄落在窗孔內為止。再由量程指示器和表頭示值讀出被測值。

窗孔的上下限是根據如下的原則設置的：它的上限就是使表頭滿刻偏轉的U₄值，下限為 1/(K) U₄。其中K為相鄰二個量程的倍率。

如果K＝10，則各量程間互相銜接，表盤只要一條刻度即可，若K≠10，則要二條刻度。

若衰減器（1）有n檔，衰減器（2）有m檔，則互相配合的結果使總的量程數目Z＝n×m檔。它可以比波段開關檔位多得多，從而分檔可以更細，讀數也更準確。

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。同時測量高電壓的場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計：它不象通常的衰減器那樣改變抽頭的位置來使輸出得到衰減，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關元件切換下電阻R₂來實現。同時輸出端用非線性元件（如二極管等）限壓，這樣即使輸入端加上數千伏電壓，管子也不會受到沖擊。

令K′＝u／u₁，K′為衰減器（1）相鄰二檔間的倍率。則有：

K′＝mk????????k——系統相鄰二檔的倍率

則衰減器（1）的計算如下：

R₂＝ (R₁)/(K′-1) －r r——開關元件的內阻

·

·

·

R_2n＝ (R₁)/((K′)ⁿ-1) －r

值得注意的是由于開關元件的內阻r與R₂串聯。所以要求r小且穩定。否則會引入誤差。由于國內已批量生產r＜5歐的Mos開關管，只要選擇R₂遠大于r，再據R₂值確定R₁，則管子內阻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）的開關元件選擇：如要求交直流兩用則只能用Mos開關管，如僅用于交流的測量，則還可用雙極型管，只要C－e反接，導通電阻也很小。R₁引入的衰減可用提高放大器增益來彌補。

若測量的電壓頻率較高時，衰減器應有補償措施。可在每個電阻上并聯電容來使交流阻抗的分壓關系仍為K′。電容的計算如下：