Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРАТКИХ ПРОМЕЖУТКОВ ВРЕМЕНИ

Для измерения малых промежутков времени, в частности, определения времени срабатывания реле, последнее время нередко используется прием заряжения соответствующего конденсатора, затем разряжаемого на цепь газосветной лампы в тот момент, когда напряжение на обкладках его достигнет величины потенциала зажигания лампы.

Настоящее изобретение касается способа измерения промежутков времени с использованием аналогичного приема и заключается в особом порядке включения исследуемого реле и изменении величины сопротивления, соединенного последовательно с конденсатором.

На прилагаемом чертеже изображена электрическая схема устройства для осуществления способа согласно изобретению.

Способ, как известно, основан на сравнении времени срабатывания реле с временем зарядки конденсатора до определенного потенциала (именно до потенциала зажигания V_з, неоновой лампы).

Из формулы для нарастания потенциала V на конденсаторе с емкостью С через сопротивление R в зависимости от времени t, а именно

найдем время, потребное для зарядки конденсатора до потенциала V_з, т.е.

откуда видно, что это время пропорционально сопротивлению R.

Для указанной цели параллельно конденсатору приключается газосветная, например, неоновая лампа. При нажатии соответствующей кнопки напряжение Е от источника постоянного тока подается одновременно и на цепь зарядки конденсатора и на добавочное реле. Добавочное реле срабатывает и включает измеряемое реле. Измеряемое реле, в свою очередь, срабатывает и шунтирует неоновую лампу сопротивлением (или обрывает цепь зарядки конденсатора). Если сумма времени t₁+t_x срабатывания добавочного и измеряемого реле больше времени зарядки конденсатора (до величины V_з), то неоновая лампа загорится, если меньше - не загорится. Изменяя сопротивление R, легко найти такую точку, при которой весьма малое уменьшение величины R дает загорание лампы и весьма малое увеличение величины R загорания лампы не дает. Измерение здесь производится способом, аналогичным с измерениями мостом Уитстона, с той лишь разницей, что в мосте Уитстона увеличивают или уменьшают отношение плеч в зависимости от того, в какую сторону отклоняется стрелка гальванометра; здесь же надо увеличивать или уменьшать сопротивление R в зависимости от того, загорается или не загорается неоновая лампа.

Сопротивление, стоящее в цепи конденсатора, состоит из двух частей. Одна часть постоянная и другая - переменная. Постоянная часть R₁ сопротивления, должна быть подобрана так, чтобы компенсировалось время срабатывания добавочного реле t₁

Когда переменное сопротивление подобрано вышеуказанным способом, то удовлетворяется равенство

Подставляя в формулу (4) выражение (3) и вводя постоянный коэфициент

получим выражение для искомого времени

Сопротивление r должно быть таким, чтобы падение напряжения V_r на нем при шунтировании конденсатора не превосходило величины V_з (для того, чтобы после шунтирования лампа не загоралась):

Отношение сопротивлений равняется отношению падений напряжений на них:

Подставляя из очевидного условия:

значение , в формулу (8) и решая относительно V_r, получим

Подставляя значение V_r из (10) в (7) и решая полученное неравенство относительно r, получим условие, которому должна удовлетворять величина сопротивления r

В виду того, что величина R переменна, в формуле (11) учитывать ее не следует.

Кнопка К_o (в схеме) служит для подачи напряжения на реле Р_o, которое включает своими контактами цепь добавочного реле P₁ и цепь зарядки конденсатора С. Переменное сопротивление R приключается к соответствующим зажимам. Кнопка К служит для переключения вольтметра с цепи Е-110 на цепь напряжения V₁ питания измеряемого реле.

По приведенной схеме представляется возможным измерять: 1) время срабатывания реле "на замыкание" контактов, 2) время срабатывания реле "на размыкание" контактов, 3) время отпускания реле "на замыкание" контактов и 4) время отпускания реле "на размыкание" контактов. Для этой цели и служат ключи К₁, К₂, К₃ и К₄.

Порядок измерения для каждого из упомянутых случаев следующий.

Время срабатывания "на замыкание" (ключ К₁). Нажимаем кнопку K_o, которая включает реле Р_о на напряжение 110 вольт. Контакты реле Р_o включают обмотку реле Р₁ на напряжение 110 вольт; ( контакты реле Р_o; Р₁ и - 110) и одновременно цепь зарядки конденсатора [ контакты Р_o; К₁ (3, 4); CR; K₁ (7, 8), Р₁ - 110]. Реле Р₁ срабатывает и включает обмотку реле Р [+V₁; P₁ (1); К₁ (5, 6); Р, V₁]. Реле Р_х срабатывает и шунтирует конденсатор С сопротивлением r: [С; Р_х (3); К₁ (1, 2); r; С].

Время срабатывания "на размыкание" (ключ К₂). Нажимаем кнопку K_о, включающую обмотку реле Р_о на напряжение 110 вольт. Контакты реле Р_о включают на 110 вольт в обмотку реле Р₁ и цепь зарядки конденсатора [+110; контакты Р_о; K₂ (1,2); P_x (4); С; К; К₂ (5, 6); Р₁ и - 110]. Реле Р₁, срабатывает и включает обмотку реле Р_х [+V₁; Р₁ (1); K₂ (3, 4); P_x; - V₁]. Реле Р_x срабатывает и обрывает цепь зарядки конденсатора [+110; контакты Р_o; К₂ (1, 2); Р_х (4) - оборвано].

Время отпускания "на замыкание" (ключ К_з). Нажимаем кнопку К_о, включающую обмотку реле Р_о на напряжение 110 вольт. Контакты реле Р_о включают на 110 вольт обмотку реле P₁ и цепь зарядки конденсатора [+110; контакты Р_о; К_з (1, 2); С; R; К₃ (7, 8); Р₂; - 110]. Реле Р₁ срабатывает и рвет (контакт 2) цепь обмотки реле Р_х, находившуюся под током [+V₁; P₁ (2); К_з (6,5); Р_х; - V₁]. Реле Р_х "отпускает" и шунтирует конденсатор сопротивлением r [С; r; (3, 4); Р_x (4); С].

Время отпускания "на размыкание" (ключ К₄). Нажимаем кнопку К_о, включающую обмотку реле Р_о на напряжение 110 вольт. Контакты реле Р_о включают на 110 вольт и обмотки реле Р₁ и цепь зарядки конденсатора [+110; контакты Р_о; К₄ (2, 1); Р_х (3); К₄ (5, 6); Р_з; - 110]. Реле Р₁ срабатывает и разрывает (контакт 2) цепь обмотки реле Р_х, находившуюся под током [+V₁; Р₁ (2); К₄ (4, 3); Р_х; - V₁]. Реле Р_х "отпускает" и обрывает цепь зарядки конденсатора [+110; контакты Р_o; К₄ (2, 1); Р_х (3); оборвано].

Следует заметить, что напряжение Е необходимо брать с возможной точностью, так как изменение этого напряжения на 1 в (при V_з-85 в) изменяет результат измерений на 2%.

Полезно периодически измерять потенциал зажигания лампы. Для этого необходимо зашунтировать зажимы Р накоротко и соединить их с зажимами +110. После этого на зажимах +110 и -110 надо увеличивать напряжение, держа кнопку К_о нажатой и наблюдая напряжение по вольтметру. При этом ключ К должен быть замкнут. Напряжение на вольтметре в момент загорания лампы представляет величину зажигания V_з.