Основные величины характеризующие переменный ток: Основные величины, характеризующие переменный ток

Содержание

Основные величины, характеризующие переменный ток


­Постоянный ток полиостью характеризуется величиной и направлением. Переменный ток величиной и направлением охарактеризовать нельзя, так как они все время изменяются. Для характеристики переменного тока пользуются такими величинами, которые не изменяются при изменениях величины и направления тока. Такими величинами являются период, частота, амплитуда, действующее значение и сдвиг фазах.
1. Период. Периодом переменного тока называется время, в течение которого происходит одно полное изменение тока. Период измеряется в секундах или в микросекундах. На графике период изображается обычно отрезком горизонтальной оси между моментами, в которые ток имеет одинаковую фазу (т. е. фазовые углы одинаковые). Началом периода обычно считают момент времени, в который ток проходит через нуль от отрицательных значений к положительным. За один период рамка делает один полный оборот, а фаза изменяется на 360°. Период, частота и амплитуда часто называются параметрами переменного тока. При изменениях переменного тока период не изменяется: все периоды равны между собой. Следовательно, периодом можно пользоваться для характеристики переменного тока. Переменный ток, вырабатываемый электрическими станциями, имеет период 0,02 сек. В радиолокации применяются переменные токи с периодом до стотысячных долей микросекунды.
2. Частота. Частотой переменного тока называется число периодов в секунду. А сореваниями между компаниями за заказ называются тендеры. Для измерения частоты установлена особая единица, которая называется герц (Гц, Hz). 1 герц — это 1 период в секунду. Иными словами, частотой в 1 герц обладает такой переменный ток, который совершает одно полное изменение в секунду. Для измерения частоты очень часто приходится пользоваться более крупными единицами:
1 килогерц (кГц, kHz) — 1000 Гц.
1 мегагерц (МГц, MHz) — 1 000 000 Гц.

Частота переменного тока, получаемого при помощи вращающейся рамки, равна числу оборотов рамки в 1 сек. Частота и период связаны между собой. Чем больше частота, тем меньше период. Если, например, частота равна 2 Гц, это означает, что в 1 сек. происходит 2 полных изменения переменного тока и, следовательно, на одно полное изменение приходится V2 сек. Период равен 1/2 сек. При частоте же 10 Гц период будет уже равен 7 сек. Из приведенного примера следует общее правило: период переменного тока равен единице, деленной на частоту. При вычислениях по этой формуле, если частота выражена в герцах, то период получается в секундах; если частота выражена в мегагерцах, то период получается в микросекундах. ­

Наша продукция

18.Назовите основные величины, характеризующие переменный ток.

i = Im sinω t

Амплитуда (Im) — это наибольшее положительное или отрицательное значение переменного тока. Величина ω, стоящая под знаком синуса, является угловой скоростью. Произведение угловой скорости на время (ωt) представляет собой угол, возрастающий со временем.

К роме амплитуды, переменный ток характеризуется такими величинами, как период, частота, действующее значение

.Периодом (T) называется время, в течение которого происходит полное изменение (колебание) тока в проводнике.

Ч астотой (f) называется величина, выражающаяся числом полных колебаний тока за одну секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). При частоте в 1 Гц происходит одно полное колебание тока за одну секунду.

19. как получают переменный ток

О бычный способ получения переменного тока заключается в том, что при вращении рамки в однородном магнитном поле в ней возникает электродвижущая сила, которая по закону Фарадея равна

2 0. Расскажите об изображении переменных величин в синусоидальной и векторной форме.

21. Изобразите цепь переменного тока с чисто активным сопротивлением. Запишите закон Ома и постройте векторную диаграмму

22. Изобразите цепь переменного ток с чисто индуктивным сопратевлением. Запишите закон Ома и постройте векторную диаграмму.

.

23. Изобразите цепь переменного ток с чисто емкостным сопратевлением. Запишите закон Ома и постройте векторную диаграмму.

24.Изобразите цепь переменного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений. Запишите закон Ома и постройте векторную диаграмму.

I=U/Xобщ

25. Расскажите о резонансе напряжений

Резонанс напряжений — резонанс, происходящий в последовательном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.

Описание явления

Пусть имеется колебательный контур с частотой собственных колебаний f, и пусть внутри него работает генератор переменного тока такой же частоты f.

В начальный момент конденсатор контура разряжен, генератор не работает. После включения напряжение на генераторе начинает возрастать, заряжая конденсатор. Катушка в первое мгновение не пропускает ток из-за ЭДС самоиндукции. Напряжение на генераторе достигает максимума, заряжая до такого же напряжения конденсатор. Далее:конденсатор начинает разряжаться на катушку. Напряжение на нем падает с такой же скоростью, с какой уменьшается напряжение на генераторе. Далее: конденсатор разряжен до нуля, вся энергия электрического поля, имевшаяся в конденсаторе, перешла в энергию магнитного поля катушки. На клеммах генератора в этот момент напряжение нулевое. Далее: так как магнитное поле не может существовать стационарно, оно начинает уменьшаться, пересекая витки катушки в обратном направлении. На выводах катушки появляется ЭДС индукции, которое начинает перезаряжать конденсатор. В цепи колебательного контура течет ток, только уже противоположно току заряда, так как витки пересекаются полем в обратном направлении. Обкладки конденсатора перезаряжаются зарядами, противоположными первоначальным. Одновременно растет напряжение на генераторе противоположного знака, причем с той же скоростью, с какой катушка заряжает конденсатор.

Далее: катушка перезарядила конденсатор до максимального напряжения. Напряжение на генераторе к этому моменту тоже достигло максимального.

Возникла следующая ситуация. Конденсатор и генератор соединены последовательно и на обоих напряжение, равное напряжению генератора. При последовательном соединении источников питания их напряжения складываются.

Следовательно, в следующем полупериоде на катушку пойдет удвоенное напряжение (и от генератора, и от конденсатора), и колебания в контуре будут происходить при удвоенном напряжении на катушке.

В контурах с низкой добротностью напряжение на катушке будет ниже удвоенного, так как часть энергии будет рассеиваться (на излучение, на нагрев) и энергия конденсатора не перейдет полностью в энергию катушки). Соединены как бы последовательно генератор и часть конденсатора.

§47. Основные параметры переменного тока

При подключении к источнику переменного тока с синусоидально изменяющейся э. д. с. электрических цепей с линейными сопротивлениями в них будут действовать синусоидально изменяющиеся напряжения и проходить синусоидально изменяющиеся токи. Переменные токи, э. д. с. и напряжения характеризуются четырьмя основными параметрами: периодом, частотой, амплитудой и действующим значением.

Период.

Промежуток времени Т, в течение которого э. д. с, напряжение и или ток i (рис. 169, а) совершают полный цикл изменений, называется периодом. Чем быстрее вращается виток или ротор генератора переменного тока, тем меньше период изменения э. д. с. или тока.

Частота.

Число полных периодов изменения э. д. с, напряжения или тока в 1 с называется частотой,

f = 1 / T

Она измеряется в герцах (Гц), т. е. числом периодов в секунду. Чем больше частота, тем меньше период изменения тока, напряжения или э. д. с. (рис. 169,б). В Советском Союзе все электрические станции переменного тока вырабатывают ток, изменяющийся с частотой 50 Гц, т. е. 50 периодов в секунду. В автоматике и радиотехнике применяют электрические токи и более высоких частот. Такие частоты измеряются в килогерцах (1 кГц=103 Гц) и мегагерцах (1 МГц=106 Гц).

Рис. 169. Кривые изменения синусоидального переменного тока при различной частоте

Из рис. 169,а следует, что в течение времени одного периода Т фаза ωt тока (э. д. с. или напряжения) изменяется на угол 360°, или 2π радиан. Поэтому

ω = 2π/T = 2πf

Эту величину называют угловой частотой переменного тока, она имеет размерность рад/с.

Амплитуда.

Наибольшее значение переменного тока (переменных э. д. с. и напряжения) называют амплитудным значением, или амплитудой. В рассмотренном нами простейшем генераторе переменного тока (см. рис. 168, а) э. д. с. е дважды достигает амплитудного значения: во время первого полуоборота +Ет (направлена от начала витка к его концу), а во время второго полуоборота — Е

т (направлена от конца витка к его началу).

Точно так же за один период ток i 2 раза достигает амплитудного значения: Iт и — Iт. Амплитудное значение тока, напряжения и э. д. с. в формулах обозначают соответствующими буквами с индексами «т», т. е. Iт Uт, Ет и др.

Действующее значение.

Ток, напряжение и э. д. с, действующие в электрической цепи в каждый отдельный момент времени, определяются так называемыми мгновенными значениями. Эти значения принято обозначать строчными буквами i, и, е. Однако судить о переменных э. д. с, токе или напряжении по их мгновенным значениям неудобно, так как эти значения непрерывно меняются.

Поэтому оценивать способность переменного тока совершать механическую работу или создавать тепло принято по действующему его значению. Под действующим значением переменного тока понимают силу такого постоянного тока (прямая 2 на рис. 169,а), который, проходя по проводнику в течение некоторого времени (например, в течение одного периода или 1 с), выделит в нем такое же количество тепла (произведет такую же механическую работу), как и данный переменный ток (кривая 1).

Действующие значения тока, напряжения и э. д. с. обозначают соответственно I, U, Е.

При синусоидальном переменном токе:

I = Iт / √2 = 0,707 Iт

Если известно действующее значение тока I, то его амплитудное значение:

Iт = √2 I = 1,41 I

Аналогично для синусоидальных напряжений и э. д. с.:

U / Uт = Е1 / Ет = 1 / √2 = 0,707

На практике для характеристики параметров переменного тока используют, главным образом, действующие значения тока, напряжения и э. д. с. Например, когда говорят, что напряжение в осветительной сети переменного тока составляет 220 В или что по цепи проходит ток 100 А, то это значит, что в данной сети действующее значение напряжения равно 220 В или что действующее значение тока, проходящего по данной цепи, равно 100 А.

Электрическая энергия и механическая работа, создаваемые переменным током в различных электрических устройствах, пропорциональны действующим значениям тока и напряжения. Большая часть существующих приборов для измерения переменного тока измеряет действующие значения тока, напряжения и э. д. с.


(Видео предоставлено: Хуррам Танвир)

Генератор переменного тока можно сравнить с нашей предыдущей аналогией с водой:

Чтобы генерировать переменный ток в наборе водопроводных труб, мы соединяем механический кривошип с поршнем, который перемещает воду по трубам вперед и назад (наш «переменный» ток). Обратите внимание, что защемленный участок трубы по-прежнему оказывает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.

Осциллограммы

AC может быть разных форм, если напряжение и ток чередуются. Если мы подключим осциллограф к цепи переменного тока и построим график ее напряжения с течением времени, мы можем увидеть несколько различных форм сигналов. Наиболее распространенным типом переменного тока является синусоида. Переменный ток в большинстве домов и офисов имеет колеблющееся напряжение, которое создает синусоидальную волну.

Другие распространенные формы переменного тока включают прямоугольную волну и треугольную волну:

Прямоугольные волны часто используются в цифровой и переключающей электронике для проверки их работы.

Треугольные волны используются при синтезе звука и используются для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Описание синусоидальной волны

Мы часто хотим описать форму волны переменного тока в математических терминах. В этом примере мы будем использовать обычную синусоидальную волну. Синусоидальная волна состоит из трех частей: амплитуда, частота и фаза .

Рассматривая только напряжение, мы можем описать синусоидальную волну как математическую функцию:

V (t) — это наше напряжение как функция времени, что означает, что наше напряжение изменяется с изменением времени.Уравнение справа от знака равенства описывает, как напряжение изменяется во времени.

V P — амплитуда . Это описывает максимальное напряжение, которое наша синусоида может достигать в любом направлении, что означает, что наше напряжение может быть + V P вольт, -V P вольт или где-то посередине.

Функция sin () указывает, что наше напряжение будет в форме периодической синусоидальной волны, которая представляет собой плавные колебания около 0 В.

— это константа, которая преобразует частоту из циклов (в герцах) в угловую частоту (радианы в секунду).

f описывает частоту синусоидальной волны. Это дается в виде герц или единиц в секунду . Частота показывает, сколько раз конкретная форма волны (в данном случае один цикл нашей синусоидальной волны — подъем и спад) происходит в течение одной секунды.

t — наша независимая переменная: время (измеряется в секундах).Со временем меняется и форма нашего сигнала.

φ описывает фазу синусоидальной волны. Фаза — это мера того, насколько сдвинута форма сигнала во времени. Часто это число от 0 до 360, которое измеряется в градусах. Из-за периодической природы синусоидальной волны, если форма волны сдвинута на 360 °, она снова становится такой же, как если бы она была сдвинута на 0 °. Для простоты мы предполагаем, что в остальной части этого руководства фаза равна 0 °.

Мы можем обратиться к нашей надежной розетке за хорошим примером того, как работает форма сигнала переменного тока. В Соединенных Штатах в наши дома подается питание переменного тока с размахом 170 В (амплитуда) и 60 Гц (частота). Мы можем подставить эти числа в нашу формулу, чтобы получить уравнение (помните, что мы предполагаем, что наша фаза равна 0):

Мы можем использовать наш удобный графический калькулятор, чтобы построить график этого уравнения. Если графического калькулятора нет, мы можем использовать бесплатную онлайн-программу для построения графиков, такую ​​как Desmos (обратите внимание, что вам может потребоваться использовать «y» вместо «v» в уравнении, чтобы увидеть график).

Обратите внимание, что, как мы и предсказывали, напряжение периодически повышается до 170 В и понижается до -170 В. Кроме того, каждую секунду происходит 60 циклов синусоидальной волны. Если бы мы измеряли напряжение в розетках с помощью осциллографа, мы бы увидели именно это ( ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не пытайтесь измерять напряжение в розетке с помощью осциллографа! Это может привести к повреждению оборудования).

ПРИМЕЧАНИЕ: Возможно, вы слышали, что напряжение переменного тока в США составляет 120 В. Это тоже правильно.Как? Говоря об переменном токе (поскольку напряжение постоянно меняется), часто проще использовать среднее или среднее значение. Для этого мы используем метод под названием «Среднеквадратичный корень». (RMS). Часто бывает полезно использовать среднеквадратичное значение для переменного тока, когда вы хотите рассчитать электрическую мощность. Несмотря на то, что в нашем примере у нас было напряжение, изменяющееся от -170 В до 170 В, среднеквадратичное значение составляет 120 В RMS.

Приложения

В розетках дома и в офисе почти всегда есть кондиционер. Это связано с тем, что генерировать и транспортировать переменный ток на большие расстояния относительно просто.При высоких напряжениях (более 110 кВ) при передаче электроэнергии теряется меньше энергии. Более высокие напряжения означают более низкие токи, а более низкие токи означают меньшее тепловыделение в линии электропередачи из-за сопротивления. Переменный ток можно легко преобразовывать в высокое напряжение и обратно с помощью трансформаторов.

AC также может питать электродвигатели. Двигатели и генераторы — это одно и то же устройство, но двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую (если вал двигателя вращается, на выводах генерируется напряжение!).Это полезно для многих крупных бытовых приборов, таких как посудомоечные машины, холодильники и т. Д., Которые работают от сети переменного тока.


← Предыдущая страница
Удар грома!

среднеквадратичных величин | Основная теория переменного тока (AC)

Часто бывает полезно выразить амплитуду переменной величины, такой как напряжение или ток, в терминах, эквивалентных постоянному току (DC). Это позволяет сравнить «яблоки с яблоками» между величинами переменного и постоянного тока, что значительно упрощает сравнительный анализ цепей.

Самый популярный стандарт эквивалентности основан на work и power , и мы называем это среднеквадратичным значением сигнала переменного тока , или сокращенно RMS. Например, переменное напряжение 120 вольт «RMS» означает, что это переменное напряжение способно выдавать точно такое же количество мощности (в ваттах) на электрическую нагрузку, что и источник постоянного тока на 120 вольт, питающий ту же самую нагрузку.

Проблема в том, как точно рассчитать это «среднеквадратичное значение», если все, что мы знаем о форме волны переменного тока, — это ее пиковое значение.Если мы сравним синусоидальную волну и «волну» постоянного тока бок о бок, станет ясно, что синусоидальная волна должна достигать пика большего значения, чем постоянный уровень постоянного тока, чтобы быть эквивалентными с точки зрения выполнения той же работы в столько же времени:

На первый взгляд может показаться, что правильным подходом было бы использование исчисления для интегрирования (определения области, заключенной) синусоидальной волны за половину цикла: от 0 до \ (\ pi \) радиан. Это близко, но не совсем правильно. Способность электрического напряжения рассеивать мощность на резисторе не прямо пропорциональна величине этого напряжения, а скорее пропорциональна квадрату величины этого напряжения! С математической точки зрения рассеиваемая резистивная мощность рассчитывается по следующему уравнению:

\ [P = {V ^ 2 \ over R} \]

Если мы удвоим величину напряжения, приложенного к резистору, мощность увеличится в четыре раза. 2 \ over R} \ right) t \]

Демонстрация эквивалентности посредством анализа размеров:

\ [[\ hbox {Джоули}] = \ left ([\ hbox {Джоули}] \ over [\ hbox {s}] \ right) [\ hbox {s}] \]

Мы не можем так легко рассчитать работу, выполняемую источником переменного напряжения, потому что рассеиваемая мощность изменяется со временем, когда мгновенное напряжение растет и падает.Работа по-прежнему является произведением мощности и времени, но мы не можем просто умножить одно на другое, потому что напряжение в этом случае является функцией от времени (\ (V (t) \)). Вместо этого мы должны использовать интеграцию для вычисления произведения мощности и времени и суммирования этих объемов работ в общую стоимость труда.

Поскольку мы знаем, что напряжение, обеспечиваемое источником переменного тока, принимает форму синусоидальной волны (\ (V (t) = \ sin t \), если мы принимаем синусоидальную волну с пиковым значением 1 вольт), мы можем записать формула для мгновенной мощности переменного тока выглядит следующим образом:

\ [\ hbox {Power} = {\ left (V (t) \ right) ^ 2 \ over R} = {\ sin ^ 2 t \ over R} \]

Чтобы вычислить работу, совершаемую этим синусоидальным напряжением на резисторе, мы будем интегрировать эту мгновенную мощность по времени между интервалами \ (t = 0 \) и \ (t = \ pi \) (один полупериод синусоиды):

\ [\ hbox {Work} = \ int_0 ^ \ pi {{\ sin ^ 2 t} \ over R} \> dt \]

Чтобы найти эквивалент напряжения постоянного тока (с точки зрения рассеиваемой резистивной мощности) синусоидальной волны переменного тока в один вольт, мы зададим уравнения работы постоянного и переменного тока равными друг другу, убедившись, что сторона постоянного тока уравнения имеет \ (\ pi \) для количества времени (то есть того же временного интервала, что и сторона переменного тока):

\ [\ left ({V ^ 2 \ over R} \ right) \ pi = \ int_0 ^ \ pi {{\ sin ^ 2 t} \ over R} \> dt \]

Наша цель — найти \ (V \) в левой части этого уравнения.2 = {1 \ over 2} \]

Взяв квадратный корень из обеих частей, мы приходим к нашему окончательному ответу для эквивалентного значения постоянного напряжения:

\ [V = {1 \ over \ sqrt {2}} \]

Таким образом, для синусоидального напряжения с пиковым значением 1 вольт эквивалент постоянного тока или «среднеквадратичное значение» напряжения будет \ ({1 \ over \ sqrt {2}} \) вольт, или приблизительно 0,707 вольт. Другими словами, пиковое синусоидальное напряжение в 1 вольт будет производить на резисторе столько же рассеиваемой мощности, сколько и постоянное постоянное напряжение в 0,7071 вольт, приложенное к тому же резистору.Следовательно, эту синусоидальную волну пикового значения 1 В можно правильно называть синусоидальной волной 0,7071 В RMS или синусоидальной волной 0,7071 В «эквивалент постоянного тока».

Этот коэффициент для синусоидальных напряжений весьма полезен при расчетах энергосистемы, где форма волны напряжения почти всегда синусоидальная (или очень близкая). Например, в вашем доме напряжение, доступное на любой розетке, составляет 120 вольт (среднеквадратичное значение), что соответствует пиковому значению 169,7 вольт.

Электрики и техники-электронщики часто запоминают коэффициент преобразования \ (1 \ over \ sqrt {2} \), не осознавая, что он применим только к синусоидальным сигналам напряжения и тока .2 \) раз тот же интервал.

— Метрология — IOPscience

Приглашенные редакторы


Франсуа Пикемаль , Национальная лаборатория метрологии и науки, Франция
Герт Ритвельд , Лаборатория Ван Суиндена, Нидерланды (президент CCEM) .

Художественный взгляд на сеть атомов углерода, из которой состоит графен, и движение носителя заряда в магнитном поле. Квантование энергии, связанное с этим движением, лежит в основе квантового эффекта Холла, используемого для реализации стандарта электрического сопротивления.Предоставлено: Энтони Карлоне.

Область применения

За последние десятилетия область электромагнитных прецизионных измерений сильно развивалась благодаря прогрессу в науке и технологиях и растущим потребностям в промышленности. В этом тематическом выпуске собраны статьи, в которых описывается состояние дел и новые задачи в широком спектре дисциплин электромагнитной метрологии. Они варьируются — чтобы назвать несколько примеров — от квантовых электрических стандартов, которые обеспечивают квантовую основу для электрических измерений и приводят к пересмотру СИ, до микроволновой метрологии, достигающей беспрецедентных неопределенностей и расширяющей свой частотный диапазон до режима ТГц, а также применяющих измерения для электроэнергетика.

Со времени проведения первого международного конгресса по электричеству в 1881 году область электрических прецизионных измерений является активно развивающейся областью, движимой прогрессом в науке и технологиях и растущими потребностями в промышленности. Квантовые стандарты были открыты и доработаны до такого уровня, что сегодня они не только обеспечивают идеальную и широко распространенную квантовую основу для всех наших электрических измерений во всем мире, но также являются важной движущей силой для пересмотра СИ.

Значительный прогресс был также достигнут во многих производных величинах, которые характеризуют область электромагнитной метрологии, таких как переменное напряжение и ток, импеданс, мощность радиочастоты и S-параметры, магнетизм, электромагнитные поля, высокое напряжение и большой ток.Фактически, электромагнитная метрология уникальна своим широким диапазоном измерений и частотами многих производных величин, что отражено в большом количестве возможностей калибровочных измерений, содержащихся в базе данных ключевых сравнений BIPM.

Признавая этот значительный прогресс в электромагнитной метрологии, все еще требуется дальнейшее развитие, и впереди стоят новые задачи как в существующих областях, так и в новых развивающихся областях, как, например, обозначено в стратегическом документе CCEM 2011 г. «Большие проблемы в области электромагнетизма»:

  • Квантовые стандарты для промышленности и метрологии переменного тока
  • Электронный килограмм
  • Электрические и магнитные измерения в наномасштабе
  • Метрология сигналов
  • ТГц метрология
  • Метрология для интеллектуальных сетей

В этом выпуске рассматривается состояние дел и описываются проблемы в этих и других областях науки об электромагнитных измерениях.Его цель — дать представление о последних разработках в этой области и вдохновить исследователей из университетов и метрологических институтов по всему миру на новые исследования.

Основные выпуски выпусков

Открытый доступ

Надежность одноэлектронных насосов при уровне точности ниже ppm

F Stein и др. 2017 Metrologia 54 S1

Мы сообщаем о характеристиках одноэлектронных насосов на высочайший уровень точности благодаря усовершенствованию слаботочная методика измерения.С этими улучшениями новый рекорд точности измерений на одноэлектронных насосах продемонстрировано: 0,16 мкА · А −1 относительной комбинированной неопределенности было достигнуто менее чем за 1 день измерения. Кроме того, надежность испытания работы насоса на уровне ниже ppm выявили хороший устойчивость одноэлектронных насосов с перестраиваемым барьером к вариации рабочих параметров.

Обеспечение прослеживаемости для измерения параметров рассеяния в системах коаксиальных линий

M Zeier et al 2018 Metrologia 55 S23

Параметры рассеяния являются фундаментальными величинами в радио частотная и микроволновая метрология.Прослеживаемость к единицам СИ для эти измерения устанавливаются с помощью расчетных стандарты. Прогресс был достигнут за последние годы в характеризующие эти стандарты. Основные шаги вперед были сделаны достигается за счет расширенного моделирования всего стандарта, включая соединительный интерфейс и с использованием многомерной неопределенности оценка с полным учетом корреляций. В улучшения привели к более последовательной и точной измерения.

Открытый доступ

Эпитаксиальный графен для квантовой метрологии сопротивления

Маттиас Крускопф и Рэндольф Элмквист 2018 Metrologia 55 R27

Квантованные стандарты холловского сопротивления на основе графена обещают высокие точность для единицы Ом при менее эксклюзивных измерениях условия, позволяющие использовать компактные измерительные системы.К соответствовать требованиям метрологических приложений, национальных метрологические институты разработали рост монослоя графена большой площади методы для однородных свойств материала и оптимизированного устройства методы изготовления. Прецизионные измерения квантованных Холловское сопротивление, показывающее преимущество графена над GaAs стандарты сопротивления демонстрируют замечательные достижения реализовано исследовательским сообществом. Эта работа представляет собой обзор по новейшим технологиям в этой области.

Импедансные мосты: от Уитстона до Джозефсона

Фредерик Оверни и Блез Жаннере 2018 Metrologia 55 S119

В данной статье рассматривается недавняя эволюция измерения методы в области измерения импеданса от Уитстона мост к самому продвинутому цифровому импедансу на основе Джозефсона мост. Прогресс в развитии высокой частоты дискретизации, высокой точность цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей привела к разработке мостов с цифровым импедансом, которые коренным образом изменили ландшафт метрологии импеданса.Несмотря на то что эти новые мосты еще не превосходят традиционные трансформаторные мосты по точности значительно улучшают свои измерительные возможности и гибкость, позволяя полная автоматизация, полный охват сложной плоскости, произвольные передаточные числа моста и расширенный частотный диапазон. Кроме того, после переопределения Международной системы единиц они будет способствовать реализации Генри и Фарада установление прямой связи между квантованным сопротивлением Холла и стандарты емкости или индуктивности.

Метрология сигналов: измерения сигналов в модулированном мире

Paul D Hale et al 2018 Metrologia 55 S135

Мы рассматриваем программу метрологии сигналов, разработанную многими лет в Национальном институте стандартов и технологий. В цель этой программы — предоставить услуги измерения, способные характеризует как временную, так и частотную аппаратуру используется с высокоскоростными системами связи.По нашей программе полная формы волны как функции времени и частоты являются целевым измеряемые величины. Из этих функциональных сигналов традиционные параметрические описания могут быть получены. Кроме того, мы даем временные формы сигналов и их представления в частотной области согласованы и равное внимание, с возможностью прослеживания до Международной системы единиц. Чтобы поддерживать эту прослеживаемость, мы уделяем особое внимание напряжению и текущие формы сигналов, их взаимосвязь и способность преобразовать как номинальные значения, так и их неопределенности из одного домен к другому.

Влияние стандартов напряжения Джозефсона последнего поколения на электрическую метрологию переменного и постоянного тока

Alain Rüfenacht et al 2018 Metrologia 55 S152

На протяжении десятилетий квантовое поведение джозефсоновских контактов использовались в качестве внутренних эталонов для метрологии напряжения. Обычные стандарты постоянного напряжения Джозефсона были основными. эталоны напряжения, программируемые эталоны напряжения Джозефсона были реализованы в службах калибровки и точности измерения, такие как постоянная Планка и произвольные измерения Джозефсона. синтезаторы формы сигналов использовались при калибровке переменного напряжения и прецизионные измерения постоянной Больцмана.С ожидаемое новое определение Système International d’Unités, все типы стандартов напряжения Джозефсона станут внутренними стандартами и эквивалентными реализациями единица вольт. Здесь мы рассмотрим новейшее исполнение, лучшее практики и текущее влияние этих систем на различные приложений, с акцентом на метрологию переменного напряжения. Мы объясняем ограничения каждой системы, особенно в отношении многих потенциальные систематические ошибки, влияющие на их точность и производительность для конкретных приложений.

Избранные статьи опубликованы в

Metrologia :

Открытый доступ

Метрология в электричестве и магнетизме: деятельность EURAMET сегодня и завтра

F Piquemal и др. 2017 Metrologia 54 R1

Изменилась метрология электричества и магнетизма значительно в последние годы.Он охватывает практически все современные научные, производственные и социальные проблемы, например пересмотр Международной системы единиц, глубокая трансформация промышленности, изменения в использовании и производстве энергии, здоровье и окружающая среда, а также нанотехнологии (включая графен и 2D материалы) и квантовая инженерия. За тот же период глобализация мировой торговли, взаимное признание Была создана договоренность (именуемая CIPM MRA). Как результат, региональные метрологические организации (РМО) национальной метрологии институты стали важнее.EURAMET — европейский RMO и сыграл важную роль в разработке стратегических исследований. повестку дня (SRA) и провела комплексное исследование программа. В этом документе рассматриваются основные моменты EURAMET в электрическая метрология в рамках Европейского метрологического исследования Программа и ее основной вклад в CIPM MRA. В 2012 EURAMET провела обширную работу по составлению дорожных карт для предлагаемых мероприятия на следующее десятилетие, которые также будут обсуждаться в этом бумага. Результатом этой работы стал новый SRA второго по величине Европейская программа финансирования: Европейская метрологическая программа для Инновации и исследования.

Новый двухконтактный парный импульсный джозефсоновский импедансный мост, соединяющий эталон емкости 10 нФ с квантованным холловским сопротивлением.

S Bauer et al 2017 Metrologia 54 152

В этой статье реализация импеданса двухполюсной пары будет представлен мост на основе джозефсоновских решеток с импульсным управлением. Этот мост использовался для связи эталона емкости 10 нФ с квантованное сопротивление Холла на частоте 1233 Гц.С импульсным приводом Джозефсона массивов установка квадратурного моста может быть уменьшена резко. Для комбинации квантового холловского сопротивления переменного тока и эталон емкости 10 нФ, большая часть погрешностей вызвана посредством определения контактных сопротивлений в двухполюсной паре обходится тройным последовательным соединением квантового холла переменного тока. сопротивление. Значение емкости, полученное новым джозефсоновским импедансный мост сравнивался с результатами трансформаторный мостовой коэффициент и согласуется с точностью до 1.3 части в 10 8 . Источники систематических неопределенностей исследованы. и общая относительная неопределенность моста была определена быть меньше чем ( к = 1) и 13,9 нФ F −1 ( к = 1) для звена 10 Стандарт емкости нФ.

Полный цифровой мост на основе Джозефсона для высокоточного сравнения импеданса

Frédéric Overney et al 2016 Metrologia 53 1045

В этой статье описывается полный цифровой импеданс на основе Джозефсона. мост, способный сравнивать любые два импеданса, независимо от типа (R-C, R-L или L-C) в большом диапазоне частот (от 1 кГц до 20 кГц).В центре моста два Джозефсона. системы синтезаторов сигналов произвольной формы, которые предлагают беспрецедентные гибкость в высокоточной калибровке импеданса, т. е. может сравнивать импедансы с произвольными соотношениями и фазовыми углами. Таким образом этот единственный мост может полностью покрыть всю сложную плоскость. в в ближайшем будущем этот тип прибора значительно упростит реализация и обслуживание различных шкал импеданса во многих Национальные метрологические институты по всему миру.

Широкополосный полностью автоматизированный коаксиальный мост с цифровой поддержкой для высокоточных измерений импеданса

Frédéric Overney et al 2016 Metrologia 53 918

В этом документе описывается принцип нового полностью автоматизированного коаксиальный мост с цифровой поддержкой, имеющий большую полосу пропускания от 60 Гц до 50 кГц.Производительность моста оценил создание сравнение рассчитываемых резисторов переменного тока. Соглашение между расчетная и измеренная частотная зависимость резисторы лучше чем на частотах до 5 кГц, лучше чем до 20 кГц и лучше до 50 кГц. Этот мост особенно хорошо подходит для исследовать транспортные свойства графена на переменном токе в квантовой Холловой режим.

Оценка неопределенности измерения сложных величин: выборочный обзор

B D Hall 2016 Metrologia 53 S25

В этом документе рассматривается ряд тем, связанных с оценка и выражение неопределенности измерения в комплексе величин, которые преобладают в электромагнитных измерениях при радио- и микроволновые частоты.Методы, подходящие для сложных представлены количества, которые расширяют описанные, для действительные количества, в Руководство по выражению неопределенности в измерениях .

Утверждение сверхстабильного малошумящего усилителя тока в качестве подвижного стандарта для малых постоянных токов

D Drung et al 2015 Metrologia 52 756

Межлабораторное сличение малоточной генерации и возможность измерения представлена ​​сверхстабильным малошумящим усилитель тока (ULCA), действующий как путевой эталон.Различный измерения при постоянном токе от 0,16 нА до 13 нА были выполняется для проверки степени согласия между тремя национальные метрологические институты, участвующие в исследовании. Последовательность хорошо в пределах одной части на миллион (ppm). Из-за сурового условия окружающей среды во время транспортировки, передача ULCA точность была ограничена примерно ± 0,4 ppm. Дополнительные измерения, проведенные в PTB, показывают, что в дальнейшем возможно повышение точности. Относительные неопределенности 0.1 ppm достигается путем калибровки ULCA на месте с подходящим криогенным компаратором тока.

Прямое сравнение джозефсоновского синтезатора сигналов произвольной формы 1 В и квантового вольтметра переменного тока

Ральф Бер и др. 2015 Metrologia 52 528

Джозефсоновские эталоны напряжения переменного тока на основе импульсных джозефсоновских эталонов массивы (синтезатор сигналов произвольной формы Джозефсона — JAWS) имеют недавно достигнутое выходное напряжение не менее 1 В среднеквадратичный.Квантовый вольтметр переменного тока (ac-QVM) на основе Программируемая матрица Джозефсона 2 В использовалась для проверки уровень квантования нового JAWS путем выполнения прямого сравнение в диапазоне частот от 30 Гц до 2 кГц. Сравнение показало отличный согласие между двумя квантовыми стандартами лучше, чем 1 часть через 10 8 . Источники систематических ошибок исследованы. Общая погрешность оказалась лучше, чем 1,2 части на 10 8 ( k = 1) для измерений на частоте 250 Гц и Амплитуда 1 В.

Открытый доступ

Прецизионное измерение одноэлектронной накачки с перестраиваемым профилем потенциала

Myung-Ho Bae et al 2015 Metrologia 52 195

Произведено прецизионное измерение тока от однопараметрическая электронная накачка, где профиль потенциала для Квантовая точка управлялась несколькими металлическими воротами наверху.В оптимально настроенное состояние, управляемое синусоидальной формой волны микроволновая печь в f = 0,95 ГГц, B = 11 Тл, а Т = 0,3 К, относительное отклонение тока накачки из ef , г. δI п / ef ≡ ( я п ef ) / ef был измерен как (-0,92 ± 1,37) м.д. Наш эксперимент воспроизводит текущую точность квантования предыдущее измерение однопараметрического насоса, но в устройстве изготовлены с использованием очень другой геометрии, что указывает на то, что точная однопараметрическая перекачка нечувствительна к устройству Детали.

Открытый доступ

Калибровка мостовых усилителей, усилителей заряда и напряжения для приложений динамических измерений

Леонард Клаус и др. 2015 Metrologia 52 72

Измерительные усилители используются для выходного сигнала преобразователя. кондиционирование во многих приложениях для динамических измерений.Для прослеживаемое измерение, калибровка всех компонентов измерительная цепь — и, следовательно, кондиционирующие усилители, тоже — обязательно. В этой статье методы динамического калибровка различных типов усилителей согласования представлен. Погрешности измерения и результаты калибровки для обсуждаются типовые усилители.

Возможность зарядки — документация GPG 0.0.1

Заряжаемость — это физическое свойство, связанное с проводимостью.Как мы узнали ранее ионные заряды в поровой воде породы начинают перемещаться под влияние электрического поля, в результате чего возникает электрический ток. Однако некоторые поровые ионы не перемещаются через породу беспрепятственно и начинают накапливаются на непроницаемых границах. Это накопление ионных зарядов обычно называют индуцированной поляризацией (IP), поскольку она отвечает за генерирование электрических дипольных моментов в породе. Мы используем платежеспособность для характеризуют формирование и силу наведенной поляризации в пределах рок, находящийся под действием электрического поля.2 / г \)

Несмотря на всю сложность, существуют два основных феноменологических механизма, которые проницательный в характеристике платного поведение горных пород: поляризация мембраны и поляризация электродов.

Поляризация мембраны

Поляризация мембраны возникает, когда поровое пространство сужается до нескольких единиц. ионные ширины.

Поскольку ионные заряды не могут пройти через поровое горло, они накапливаются с обеих сторон при приложении электрического поля; с положительным заряды, накапливающиеся на одной стороне порового канала, и отрицательные заряды накапливается с другой.Накопление зарядов со временем прекращается потому что электрические поля от заблокированных зарядов становятся достаточно большими что он предотвращает присоединение к группе других ионов того же знака.

Чистое разделение положительных и отрицательных зарядов в узких поровых пространствах генерирует набор электрических дипольных моментов, который в конечном итоге отвечает за напряжения, измеренные при обзоре наведенной поляризации.

Поляризация электрода

Поляризация электрода возникает, когда поровое пространство блокируется металлическим частицы.При приложении электрического поля металлические частицы становятся электрически заряжены и притягивают соседние ионы.

Притяжение ионов к поверхности образует первичный слой фиксированного ионного зарядов, за которыми следует вторичный диффузный слой противоположных зарядов. Это известный как двойной электрический слой.

Каждый двойной электрический слой создает электрический дипольный момент, который способствует наведенной поляризации в породе.

Влияние IP на геофизические измерения

Чтобы продемонстрировать влияние наведенной поляризации на геофизические измерения, рассмотрим конкретный пример, где генератор тока, подключенный к земле, как при съемке постоянного тока, включен.В каком-то месте электрическая потенциал (\ (V \)) измеряется. В незаполненных породах мгновенное увеличение измеряемого потенциала происходит при переключении источника на. Когда источник выключен, ток через Землю возвращается. сразу к нулю и так измеренный потенциал. Это показано на рисунке ниже.

Если земля заряжаемая, то также произойдет мгновенный скачок измеренный потенциал при включении источника; обозначим как \ (В_ \ сигма \).{-t / \ tau} \]

Этот спадающий временной потенциал обычно называют кривой разряда. Мы используем кривую разряда для характеристики заряжаемых свойств Земли.

Определения платежеспособности

Удобно рассматривать «заряжаемость» как независимое физическое свойство, но на самом деле это неотъемлемый компонент электропроводности. Это описывает как проводимость изменяется с частотой. Если \ (\ sigma_0 \) обозначает проводимость при нулевой частоте и если \ (\ sigma_ \ infty \) — проводимость на бесконечной частоте то тарифицируемость

\ [\ eta = \ frac {\ sigma_ \ infty — \ sigma_0} {\ sigma_ \ infty} \]

Это безразмерное число, варьирующееся от 0 <\ (\ eta \) <1.это часто именуется внутренней платежеспособностью. Приведенное выше определение эквивалентно определению внутренняя заряжаемость как отношение амплитуды перенапряжения (\ (V_s \)) и напряжение постоянного тока (\ (V_m \)):

\ [\ eta = \ frac {V_s} {V_m} \]

Собственная платежеспособность материалов редко указывается в таблицах. Скорее числа на основе лабораторных измерений некоторых характеристик наведенной поляризации ответ предоставляется. Эти измерения могут быть во времени или по частоте, а единицы измерения «платежеспособности» наследуются от данных.Мы приводим ниже:

Два типа данных во временной области

  1. Ниже приводится определение платежеспособности, но невозможно Измерьте его точно в поле. На рисунке справа показано напряжение измеряется, когда передатчик сначала включается, а затем выключается через некоторое время потом. Используя параметры из этого рисунка, одно из определений платежеспособности: \ (M = V_S / V_P \), где \ (V_S \) и \ (V_P \) — установившееся состояние и «Вторичные» потенциалы соответственно.

    • Потенциал переднего фронта \ (V _ {\ sigma} \) — это то, что измеряется в отсутствие платности.Этот потенциал даст землю удельное сопротивление.

    • Установившееся состояние, \ (V_P \) (с нижним индексом m на рисунке выше), часто называемый первичным потенциалом, представляет собой комбинированный эффект ток, протекающий в земле, и заряды, накопленные под действием наложенное электрическое поле.

    • Вторичный потенциал полностью связан с дисбалансом заряда, что приводит к от накопления заряда.

    • Используя эту форму, платежеспособность \ (M \) будет \ (0 ≤ M <1 \).Если \ (M = 0 \) измеренный потенциал будет точно соответствовать форме входного тока. без зарядки или разрядки, как показано в первом столбце рисунок выше.

  2. Наиболее часто измеряемой формой IP во временной области является нормализованная область. под кривой спада. Его можно представить следующим уравнением, используя параметры, указанные на рисунке рядом. Распадающийся потенциал, который следует \ (V_s \) записывается как \ (V_s (t) \).

Заряжаемость, \ (M \), по сути, представляет собой красную область под кривой распада, нормализованное по напряжению источника.{t_2} V_ {off} (t) \, dt \]

Числовые значения интегральной заряжаемости обычно даются в мс.

Два типа данных в частотной области

Осциллирующий ток источника может использоваться для наблюдения за возможностью зарядки. В измерения часто до сих пор называют «удельным сопротивлением постоянному току», потому что частоты относительно низкие. Полученные данные будут включать (i) «DC удельное сопротивление »на основе напряжений, измеренных с наименьшим источником частота, и (ii) возможность зарядки, основанная на объясненных измерениях следующий.Два метода измерения заряжаемости в частотной области: описано ниже.

  1. Если амплитуда потенциала измеряется на двух частотах, измерение платежеспособности, и ее можно выразить в единицах « процентов частотный эффект ”или PFE. Поскольку у земли меньше времени на ответ при более высоком частот, ожидается, что сигнал будет меньше на более высокой частоте. Выражения для PFE показаны в уравнениях ниже. Данные, использованные в этом расчет проиллюстрирован на рисунке ниже.Напомним, что \ (\ rho_a = K \ mid V \ mid / I \), где \ (K \) — геометрический фактор, основанный на геометрия электрода (см. главу «Геофизические исследования», «Удельное сопротивление постоянному току») сечение), \ (V \) — измеренный потенциал, а \ (I \) — источник Текущий.

\ [PFE = 100 \ left (\ frac {\ rho_ {a1} — \ rho_ {a2}} {\ rho_ {a2}} \ right) \]

Альтернативно:

\ [FE = \ frac {V (f_1) — V (f_2)} {V (f_2)} \]

Если используется версия напряжения, частотный эффект (FE) может быть легко преобразуется в эффект процентной частоты путем умножения на 100.

  1. Данные с единицами фазы собираются путем передачи синусоидального источника Текущий. Тогда разность фаз между этим источником и измеренными потенциалами регистрируется как мера платежеспособности. Единицами измерения обычно являются миллирадианы. В На следующем рисунке изображено:

Связь четырех типов данных

Различные IP-ответы являются результатом накопления поляризационных зарядов, но они не дают одинаковых чисел. Фактически, единицы различных измерения разные.Тем не менее следующее приблизительное правило thumb позволяет конвертировать между различными наборами данных:

Плата за \ (M = 0,1 \) составляет

10 PFE

70 мрад

70 мс

Измерения платежеспособности

Для измерений встроенной и внутренней заряжаемости образец керна отбирается из породы.Затем образец керна помещается в держатель образца между двумя медно-графитовыми электродами, где он действует как элемент сопротивления цепи.

Комплексные измерения платежеспособности

Для интегрированных измерений заряжаемости используется источник для пропускания постоянного тока (\ (I \)) через керн породы. Во время включения на образце измеряется напряжение (\ (V_m \)). Далее источник отключается. В нерабочее время измеряется потенциал в породе по мере ее разложения.{t_2} V_ {off} (t) \, dt \]

Для практических измерений мы не интегрируем по всей кривой расхода. Вместо этого выбирается конечный интервал интегрирования. Например, стандартная заряжаемость Ньюмонта составляет от t = 0,15 с до 1,1 с.

Измерения внутренней зарядки

Измерения внутренней заряжаемости очень похожи на измерения проводимости / удельного сопротивления. В этом случае источник используется для пропускания переменного тока (\ (I \)) через образец керна.Измеряя падение напряжения (\ (\ Delta V \)) по длине образца, можно использовать закон Ома для определения импеданса цепи (\ (Z \)), вызванного камнем:

\ [Z (\ omega) = \ frac {\ Delta V (\ omega)} {I (\ omega)} \]

В заряжаемых породах измеренное падение напряжения зависит от частоты переменного тока. Итак, чтобы охарактеризовать резистивные свойства породы, нам нужно определить сопротивление по спектру частот.

Удельное сопротивление образца на каждой частоте может быть получено из импеданса, длины сердечника (\ (L \)) и его площади поперечного сечения (\ (A \)) с использованием закона Пуйе:

\ [\ rho (\ omega) = \ frac {Z (\ omega) A} {L} \]

Чтобы охарактеризовать заряжаемые свойства породы, мы подгоняли экспериментально полученные значения удельного сопротивления к математической модели (как показано ниже).C} \ Bigg) \ Bigg] \]

, где \ (\ rho_0 \) — удельное сопротивление постоянному току, а \ (\ eta \) — собственная заряженность. Параметры \ (\ tau \) и \ (C \) определяют скорость, с которой ионные заряды накапливаются при приложении электрического поля.

Предполагая, что \ (C = 1 \), \ (\ tau \) определяет экспоненциальный спад напряжения во время измерений во время отключения (см. Ранее). Электропроводность породы можно получить, взяв обратное значение комплексного удельного сопротивления:

\ [\ sigma (\ omega) = \ frac {1} {\ rho (\ omega)} \]

Кроме того, закон Ома все еще применяется к платным камням.Таким образом:

\ [\ vec J (\ omega) = \ sigma (\ omega) \ vec E (\ omega) \]

Заряды обычных камней

Таблицы

(из Telford et al, 1976) дают очень общее руководство по интегральная заряжаемость материалов. Потому что разные интервалы интеграция \ ([t_1, t_2] \) используются для каждой таблицы, значения платежеспособности нельзя сравнивать между таблицами. Однако мы можем сделать несколько выводов из этих таблиц:

  • Индивидуальные свойства горных пород приводят к изменению заряжаемости (щелкните здесь, чтобы увидеть таблицу).

  • Платность увеличивается с увеличением% содержания сульфидных минералов (щелкните здесь, чтобы увидеть таблицу).

  • Высокопористые породы, такие как экструзивные вулканиты и песчаники, дороже твердых пород, таких как граниты и известняки (щелкните здесь, чтобы увидеть таблицу).

  • Тип рудной минерализации влияет на заряжаемость горных пород в разной степени (щелкните здесь, чтобы увидеть таблицу).

Факторы, влияющие на платежеспособность

Сульфидная минерализация:

Как мы обсуждали ранее, поляризация электрода возникает, когда путь поры перекрывается металлическими частицами.Основным источником этих металлических частиц является сульфидная минерализация. По мере увеличения содержания сульфидных минералов в породе поляризация электрода увеличивается. Следовательно, высокоминерализованная порода, как правило, требует больших затрат.

Глины:

Глины имеют свойство частично блокировать путь, по которому ионы проходят через поровую воду породы. При приложении электрического потенциала положительные носители заряда легко проходят, в то время как отрицательные носители накапливаются.Это приводит к «ионоселективной» поляризации мембраны. Глины представляют собой доминирующий источник индуцированной поляризации в неминерализованных осадочных породах.

Избыток как катионов, так и анионов возникает на одном конце мембраны, в то время как дефицит возникает на другом конце. Снижение подвижности наиболее очевидно на частотах, меньших, чем время диффузии ионов между соседними мембранными зонами; то есть медленнее, чем около 0,1 Гц. Проводимость увеличивается с более высокими частотами.

Соленость поровой воды:

Индуцированная поляризация внутри породы зависит от наличия механизма накопления ионных зарядов.Это также зависит от солености поровой воды; то есть концентрация ионов в поровой воде. По мере увеличения солености поровой воды увеличивается и способность породы поддерживать накопление ионных зарядов. Это приводит к увеличению заряжаемости породы.

Извилистость:

Извилистость определяет связность и сложность сети порового пространства породы. По мере того как извилистость порового пространства породы увеличивается, ионным зарядам становится все труднее перемещаться через породу.В результате увеличивается количество ионных зарядов, которые будут накапливаться в породе, когда она подвергается воздействию электрического поля. Таким образом, возрастает заряженность породы и возрастает ее извилистость.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Заявка на патент США

на способ и схему для электрического управления и / или регулирования движения блока с электрическим приводом. Заявка на патент (заявка № 20070182352 от 9 августа 2007 г.)

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Способ и схема относятся к распознаванию ситуаций заклинивания с электрическими приводами или регулировочным приводам в транспортных средствах, таких как стеклоподъемники, люки на крыше или устройства регулировки сиденья.

Существуют различные правила и директивы, которые относятся к таким регулирующим приводам, например, Директива Европейского сообщества 74/60 / EEC Европейского Союза, EC21 Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН), FMVSS118 Национальной безопасности дорожного движения. Администрация США и т. Д. Все эти правила требуют ограничения силы глушения до 100 Ньютонов при определенных условиях эксплуатации и испытаний.

Из DE 44 42 171 A1 известен способ, в котором для распознавания ситуаций заклинивания рабочие параметры электродвигателя непрерывно снимаются в моменты измерения, которые равноудалены во времени, и на их основе определяется регулирующая сила. .

Обычно постоянный ток с коммутацией щеток. двигатели с двумя магнитными полюсами используются в регулировочных приводах автомобилей. Коммутация приводит к так называемым пульсациям тока в сигнале тока двигателя, при этом пульсации возникают при каждой коммутации.

Кроме того, напряжение системы электроснабжения автомобиля также включает переменные компоненты, когда преобладают определенные условия эксплуатации. Эти переменные компоненты напряжения двигателя вызывают дополнительные переменные компоненты в токе двигателя.

Согласно общему уровню техники, непрерывный сигнал фильтруется нижними частотами перед дискретизацией через равные промежутки времени, при этом предельная частота фильтра нижних частот ниже половины частоты дискретизации. Согласно известной теореме выборки Шеннона, это необходимо для предотвращения так называемых эффектов наложения спектров. Обычно используемые двигатели содержат от 8 до 12 пазов, так что в двигателе с 10 пазами возникает 10 пульсаций тока на оборот. Таким образом, сигнал переменного тока с частотой, в 10 раз превышающей скорость, накладывается на сигнал тока двигателя.В зависимости от нагрузки и рабочего напряжения скорость ротора обычно составляет от 10 до 80 оборотов в секунду. Таким образом, переменные составляющие тока двигателя, вызванные коммутацией, находятся в диапазоне частот от 100 до 800 Гц.

Обычно колебания тока двигателя, вызванные помехами, находятся в частотном диапазоне менее 20 Гц.

Обычно компоненты, вызванные коммутацией, подавляются с помощью устройства нижних частот, которое также подавляет высокочастотные компоненты переменных компонентов в токе двигателя, вызванные колебаниями напряжения в системе электроснабжения транспортного средства.Например, необходимо выбрать предельную частоту фильтра нижних частот значительно ниже 100 Гц, чтобы в достаточной степени гасить пульсации тока на частоте 100 Гц.

В ситуации заклинивания регулирующая сила увеличивается, что приводит к увеличению тока двигателя. Как показано на фиг. 2, фильтрация нижних частот неблагоприятно вызывает замедленное увеличение фильтруемого тока, что в конечном итоге приводит к задержке распознавания ситуаций глушения и, таким образом, к увеличению сил глушения.

Поскольку переменные компоненты очень большие при определенных рабочих условиях, обычно выбирается очень высокая степень подавления в частотном диапазоне мешающих переменных компонентов.Это достигается либо за счет использования соответствующих низких предельных частот, либо за счет использования соответствующих высоких порядков фильтров. Однако низкие предельные частоты и высокие порядки фильтрации неблагоприятно увеличивают время задержки.

Целью изобретения является создание способа и схемы для управления и / или регулирования движения блока с электрическим приводом с защитой от помех с минимально возможными силами блокировки и в то же время с достаточной устойчивостью к помехам. .

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению эта цель достигается в отношении способа посредством способа электрического управления и / или регулирования движения блока с электрическим приводом ( 2 ), в частности стеклоподъемник, люк на крыше или устройство регулировки сиденья автомобиля, в котором определяется величина корреляции (K) для регулирующей силы устройства ( 2 ), и для предотвращения заклинивания регулирующее движение блок ( 2 ) останавливается или реверсируется в зависимости от значения величины корреляции (K), при этом величина корреляции (K) временно фильтруется и, что касается схемы для электрического управления движением электрического привода блок ( 2 ), в частности стеклоподъемник, люк на крыше или устройство регулировки сиденья автомобиля, содержащий блок сбора данных ( 1 ) для измерения величины корреляции (K) для регулировочное усилие агрегата ( 2 ) и регулировочное устройство ( 300 ) для остановки или реверсирования регулировочного движения агрегата ( 2 ) в зависимости от значения величины корреляции (K) для предотвращения заклинивания , в котором устройство фильтра ( 100 ) для временной фильтрации величины корреляции (K) размещено между блоком сбора данных ( 1 ) и устройством настройки ( 300 ).

Чтобы обеспечить способ управления устройством или регулирующим приводом, который учитывает соответствующую ситуацию и обеспечивает наилучшую возможную защиту от заклинивания, определяется величина корреляции для регулирующей силы устройства, и регулируемое движение устройства определяется остановлен или реверсирован в зависимости от значения величины корреляции, при этом величина корреляции временно фильтруется. В частности, временная фильтрация величины корреляции включает в себя зависящую от ситуации фильтрацию величины корреляции и / или ее фильтрацию в течение заранее определенного ограниченного периода во время работы блока с электрическим приводом.Другими словами: отфильтрованная или нефильтрованная величина корреляции используется в качестве входной величины для распознавания ситуации возникновения помех с электрическим приводом или приводом, посредством чего, при наличии определенных, особенно предопределенных условий, вызванное фильтром время- отложенного распознавания ситуации помех можно избежать за счет использования нефильтрованной корреляционной величины. Таким образом достигаются меньшие силы заклинивания, в частности, при высоких скоростях регулировки, а также в ситуациях, когда заклиниваются очень твердые предметы.Кроме того, для распознавания ситуаций помех, вызванных отключением устройства, используется фильтрованная или нефильтрованная величина корреляции в зависимости, например, от величины, характеризующей интенсивность компонентов переменного сигнала величины корреляции и / или величины характеризующий колебания напряжения в системе электроснабжения транспортного средства и / или величину, характеризующую скорость устройства.

Например, сигнал тока двигателя регулирующего двигателя или ротора, который вызывает регулирующее усилие стеклоподъемника или люка в крыше, используется как величина корреляции для регулирующего усилия со стеклоподъемником или люком на крыше.В качестве альтернативы или в дополнение, скорость блока или регулирующего двигателя и / или напряжение системы электроснабжения транспортного средства и / или электрическое сопротивление и / или индуктивность блока и / или температура (т. Е. Блок температура), и / или машина, или постоянная единица, и / или магнитный поток, и / или характеристика единицы используются / используются для вычисления величины корреляции в этих случаях применения.

В другом варианте осуществления величина, характеризующая интенсивность пульсаций напряжения системы электропитания транспортного средства, определяется на основе скорости транспортного средства, состояния приводного двигателя транспортного средства и / или скорости двигатель привода транспортного средства.Также возможно использовать состояние системы зажигания транспортного средства и / или ключа зажигания, вставленного в замок зажигания, для определения величины, характеризующей интенсивность пульсаций напряжения в системе электроснабжения транспортного средства.

Компонент переменного сигнала определенной величины корреляции определяется подходящим образом, и решение об активации и деактивации фильтра принимается в зависимости от этой составляющей переменного сигнала. Другими словами: с помощью величины корреляции фильтр управляется (т.е.е. активирован или деактивирован) на основе одной из этих характерных особенностей, например компонент переменного сигнала. Кроме того, фильтр может быть активирован или деактивирован при наличии заранее определенного рабочего состояния устройства и / или транспортного средства, например при остановке транспортного средства или при заданной скорости транспортного средства.

Предпочтительно, чтобы решение о том, использовать ли непосредственно определенную и неотфильтрованную величину корреляции или отфильтрованную величину корреляции для распознавания ситуации помех, принимается на основе величины, характеризующей интенсивность компонентов переменного сигнала величины корреляции и / или величина, характеризующая интенсивность колебаний напряжения в системе электроснабжения транспортного средства, и / или величина, характеризующая скорость агрегата или приводного двигателя.

Предпочтительно, интенсивность компонентов переменного сигнала определяется на основе амплитуды и / или функции входного сигнала, прошедшего фильтр высоких частот. Например, для определения амплитуды определяется максимальное значение заранее определенного количества измеренных или входных значений входного сигнала, прошедших через фильтр верхних частот. Например, для определения функции определяется средняя мощность заранее определенного количества входных значений с высокочастотной или полосовой фильтрацией.

Схема для электрического управления и / или регулирования движения блока с электрическим приводом содержит блок сбора данных для определения величины корреляции для регулирующей силы блока и регулирующее устройство для остановки или реверсирования регулирующего движения блока. блок, зависящий от значения величины корреляции, чтобы предотвратить помехи, при этом устройство фильтра для временной фильтрации величины корреляции расположено между блоком сбора и устройством регулирования.В простейшем возможном варианте осуществления системы фильтров предусмотрен управляемый фильтр для временной фильтрации величины корреляции, при этом управляемый фильтр активируется или деактивируется посредством выходного сигнала порогового компаратора.

В возможном варианте осуществления для косвенного управления фильтром переключатель приводится в действие посредством выходного сигнала порогового компаратора, указанный переключатель снабжает регулирующее устройство величиной корреляции, отфильтрованной с помощью фильтра, или нефильтрованной корреляцией. количество.Для управления переключателем пороговый компаратор снабжен, например, величиной корреляции и / или компонентами переменного сигнала величины корреляции и / или скоростью регулирующего двигателя, и / или величиной, характеризующей пульсации напряжения. системы электроснабжения автомобиля.

Особым преимуществом изобретения является то, что отложенное определение ситуации помех надежно предотвращается посредством контролируемой фильтрации величин, имеющих отношение к помехам, на основе контролируемой фильтрации величины корреляции.Более того, ситуация с помехами немедленно и, таким образом, быстро и легко идентифицируется путем управления процессом фильтрации, в частности, путем деактивации фильтрации величины корреляции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее изобретение будет описано на основе примерных вариантов осуществления и фигур. На рисунках показано:

РИС. 1 Временная диаграмма сигнала тока двигателя блока, например регулировочный

i. двигатель, при низкой нагрузке и высокой скорости;

РИС.2 Временная диаграмма сигнала тока двигателя при более высокой нагрузке и низкой скорости;

РИС. 3 Хронология сигнала тока двигателя в ситуации заклинивания (сигнал A)

i. а также хронологию сигнала тока двигателя, отфильтрованного первым

ii. заказать фильтр нижних частот (сигнал B) в ситуации глушения;

РИС. 4 Схематическое изображение схемы управления и / или

i. регулировка агрегата, например регулирующего двигателя с блоком сбора для величины, имеющей отношение к помехам, и регулирующим устройством для блока, и фильтрующим устройством, расположенным между блоком сбора данных и регулирующим устройством, с учетом непосредственно измеренной скорости блока;

РИС.5 Схематическое изображение другого варианта схемы

i. устройство для управления и регулирования блока с блоком сбора информации, связанной с помехами, и устройством регулирования для блока, а также устройством фильтрации, расположенным между блоком сбора данных и регулирующим устройством, без прямого измерения скорости блока;

РИС. 6 Подробное схематическое изображение устройства фильтров; и

фиг. 7 Схематическое изображение детали устройства фильтра.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На всех чертежах будут использоваться одни и те же ссылочные позиции для обозначения аналогичных частей.

РИС. 1 показывает временную диаграмму сигнала тока двигателя I блока, например мотора регулировки стеклоподъемника или люка на крыше, при низкой нагрузке и высокой скорости. Как видно, интенсивность пульсаций тока очень мала. ИНЖИР. 2 показана временная диаграмма сигнала тока двигателя I при более высокой нагрузке и низкой скорости. Как можно видеть, интенсивность пульсаций тока намного больше, чем интенсивность пульсаций тока согласно фиг.1.

РИС. 3 показывает временную диаграмму нефильтрованного сигнала тока двигателя I A в ситуации глушения (сигнал A), а также временную диаграмму сигнала тока двигателя I B , отфильтрованного фильтром нижних частот первого порядка. (сигнал B) в ситуации глушения. Замедленное по времени нарастание (вызванное процессом фильтрации) отфильтрованного сигнала тока двигателя I B очевидно.

Фильтр первого порядка определяется передаточной функцией H: a. ⁢H⁡ (f) = kl + j⁢ffg [1]

где k — коэффициент пропорциональности, f — частота, а f g — предельная частота.Указанное время задержки τ (= tau) определяется по следующей формуле: a. ⁢Τ = 12 * π * fg [2]

Ниже представлена ​​схема 1 для электрического управления и / или регулирования движения блока с электрическим приводом 2 , например двигатель регулировки стеклоподъемника или люка в крыше будет описан более подробно со ссылкой на фиг. 4 до 7 .

РИС. 4 — блок-схема, показывающая часть системы управления приводом или схемы SA.

Схема SA содержит блок сбора данных 1 для сбора сигнала I тока двигателя для регулирующей силы блока 2 , например регулирующего или приводного двигателя M. Например, блок 1 сбора данных может быть резистором для определения сигнала I тока двигателя блока 2 . Два реле 3 и 4 предназначены для привода двигателя агрегата 2 .

Усилитель 5 , в частности усилитель сигнала для усиления входного сигнала (т.е.е. ток двигателя I) предусмотрен для учета величины K корреляции при определении регулирующей силы блока 2 . Фильтр нижних частот 6 подключен к усилителю 5 , чтобы избежать эффекта наложения спектров во время последующей выборки сигнала тока двигателя I.

Схема SA улавливает, в дополнение к току двигателя I, напряжение U B системы электроснабжения автомобиля. Фильтр низких частот 7 предусмотрен для предотвращения эффектов наложения спектров во время последующей выборки напряжения U B системы электропитания транспортного средства.

После этого напряжение U B системы электроснабжения транспортного средства и сигнал тока двигателя I подаются в систему управления приводом 10 схемы SA для управления и / или регулирования устройства . 2 . В дополнение или в качестве альтернативы, скорость n блока 2 может быть получена и передана в систему управления приводом 10 .

Для выборки снятых сигналов, то есть напряжения U B системы электропитания транспортного средства и / или тока двигателя I, система управления приводом 10 содержит элемент выборки 11 и элемент выборки 12 соответственно.Кроме того, тактовый генератор 14 , подключенный к элементам выборки 11 и 12 , предназначен для генерации тактовых импульсов выборки. Система управления приводом 10 содержит блок сбора данных 13 для набора скорости n блока 2 .

Для определения регулирующей силы блока 2 система управления приводом 10 содержит, с одной стороны, фильтрующее устройство 100 и регулирующее устройство 300 , подключенное после фильтрующего устройства 100 для распознавания ситуация заклинивания и управление блоком 2 соответственно.С другой стороны, для определения составляющих переменного сигнала напряжения U B системы электропитания транспортного средства элемент выборки 11 соединен с дополнительным блоком сбора данных 200 для определения пульсаций в напряжение системы электропитания транспортного средства, при этом фильтрующий элемент 100 служит для фильтрации величины K корреляции, в частности сигнала I тока двигателя, и, таким образом, для фильтрации тока для подавления компонентов переменного сигнала, вызванных коммутации и нарушениями в системе электроснабжения автомобиля.Фильтрующее устройство 100 подключено между блоками сбора данных 1 , 13 и / или 200 и регулирующим устройством 300 .

В зависимости от типа и конфигурации системы управления приводом 10 , перед фильтрующим устройством 100 может быть подключен дополнительный модуль 100 a для формирования и определения величины K корреляции. Например, величина K корреляции также может быть определена на основе, по меньшей мере, одного из следующих параметров или на основе нескольких параметров P 1 — Pn.В качестве параметров P 1 — Pn служат, например, напряжение U B системы электроснабжения транспортного средства, электрическое сопротивление и / или индуктивность устройства 2 , температура и / или машинная постоянная. блока 2 , магнитный поток и / или характеристика блока 2 . Величина K корреляции, определенная таким косвенным образом, подается как нефильтрованная величина 101 корреляции в фильтрующее устройство 100 .

Во время работы системы управления приводом 10 напряжение U B системы электроснабжения транспортного средства подается как дискретизированный сигнал 201 напряжения системы электроснабжения транспортного средства на блок сбора данных 200 для определения пульсаций напряжения в системе электроснабжения транспортного средства и к устройству регулирования 300 . На основании сигнала 201 напряжения системы электроснабжения транспортного средства и / или других рабочих сигналов (например,грамм. состояние системы зажигания, состояние ведущего двигателя транспортного средства, скорость ведущего двигателя транспортного средства и / или скорость движения), блок сбора данных 200 определяет сигнал 103 , характеризующий интенсивность переменного напряжения компоненты. Сигнал 103 подается на фильтрующую установку 100 .

Величина 102 , характеризующая скорость n ротора или агрегата 2 , также подается в фильтрующую установку 100 .На основе величины 102 , характеризующей скорость n, и сигнала 103 , характеризующего интенсивность составляющих переменного напряжения, а также на основе дискретизированного сигнала тока двигателя I и нефильтрованной корреляционной величины 101 , полученный в результате, управляющий сигнал 104 определяется посредством фильтрующего устройства 100 . Управляющий сигнал 104 подается на устройство 300 регулирования для распознавания ситуации заклинивания блока 2 .Таким образом, фильтрующая установка 100 является управляемой, то есть фильтрованная величина корреляции 141 или нефильтрованная величина корреляции 101 подается в регулирующее устройство 300 в качестве управляющего сигнала 104 в зависимости от сигналов 101 , 102 и / или 103 , подаваемые в фильтрующую установку 100 , как показано на фиг. 6 более подробно.

РИС. 5 представляет собой блок-схему, показывающую альтернативный вариант осуществления схемы SA, в которой скорость n блока 2 определяется из текущих пульсаций сигнала I тока двигателя с помощью блока 13 сбора данных.Для этого вход блока сбора данных 13 соединен с выходом элемента выборки 12 для дискретизированного сигнала тока двигателя 101 .

РИС. 6 — подробное представление фильтрующего устройства 100 для фильтрации нефильтрованной корреляционной величины 101 . Например, сигнал I тока двигателя, в частности дискретизированный сигнал I тока двигателя или величина K корреляции, определенная на основе параметров P 1 — Pn (например,грамм. напряжение U B системы электропитания транспортного средства, электрическое сопротивление, индуктивность и / или температура и / или другие параметры устройства), подается в виде нефильтрованной корреляционной величины 101 на устройство фильтра 100 . Кроме того, сигнал 102 , характеризующий частоту вращения n ротора или блока 2 , и / или сигнал 103 , характеризующий интенсивность составляющих переменного напряжения напряжения U B системы электроснабжения транспортного средства поступают в фильтрующее устройство 100 .

Например, дискретизированный сигнал тока двигателя 101 непосредственно используется в качестве величины корреляции K. Для этой цели дискретизированный сигнал тока двигателя 101 подается на фильтр переменного тока 110 для фильтрации и определение составляющих переменного сигнала, в частности составляющих переменного тока дискретизированного сигнала тока двигателя 101 . Например, фильтр переменного тока , 110, — это фильтр верхних частот или полосовой фильтр.Устройство для измерения силы тока 120 для определения силы составляющих переменного тока подключено после фильтра 110 переменного тока. Например, амплитуда, например максимальное значение определенного количества входных значений или функции, например средняя мощность или среднее значение амплитуды определенного количества входных значений определяется для определения интенсивности составляющих переменного тока. Со стороны выхода величина, характеризующая интенсивность составляющих переменного тока, подается на пороговый компаратор 130 .

Для учета дополнительных параметров при определении ситуации глушения сигнал 102 , представляющий скорость n, и сигнал 103 , представляющий интенсивность пульсаций в напряжении системы электропитания транспортного средства, подаются на пороговый компаратор 130 900 10. Посредством порогового компаратора 130 эти сигналы обрабатываются для формирования управляющего сигнала SS для переключателя 150 , который подает в регулирующее устройство 300 в качестве сигнала 104 либо величины корреляции 141 , отфильтрованной с помощью средство фильтра 140 для подавления пульсаций, вызванных пульсациями напряжения системы электроснабжения транспортного средства и коммутацией, или нефильтрованной, дискретизированной величиной корреляции 101 , e.грамм. сигнал тока двигателя I. Фильтр 140 сконфигурирован как фильтр нижних частот или полосовой фильтр.

РИС. 7 иллюстрирует вариант осуществления блока 200 сбора данных для определения пульсаций напряжения в системе электропитания транспортного средства. Блок сбора данных 200 содержит фильтр переменного напряжения 210 и устройство измерения интенсивности 220 . Следует отметить, что этот вариант осуществления блока сбора данных 200 является лишь одной из различных возможностей, раскрытых в патенте, генерирования сигнала 202 , характеризующего интенсивность переменных составляющих напряжения U B электрического система питания транспортного средства, сигнал которой подается на фильтрующее устройство 100 как сигнал 103 .

Работа схемы SA теперь будет объяснена более подробно.

Определение нарушений в величине корреляции

В первом примерном варианте осуществления нарушения в величине корреляции K, например в сигнале тока двигателя I, определяются следующим образом: с помощью фильтра переменного тока 110 (например, высокочастотного или полосового фильтра) мешающие переменные составляющие извлекаются из измеренного сигнала тока двигателя. 101 , и сигнал 122 , характеризующий интенсивность чередующихся компонентов, генерируется из этих чередующихся компонентов с помощью устройства измерения интенсивности 120 .Например, это устройство измерения интенсивности , 120, может быть сконфигурировано как детектор амплитуды, который выводит максимальное значение определенного количества измеренных значений. Также можно использовать ваттметр, который выводит среднюю мощность определенного количества измеренных значений. В специальной реализации примерного варианта осуществления выборочная и нефильтрованная величина 101 корреляции, используемая для этого вычисления, задерживается на определенное количество интервалов выборки.

Испытания показали, что амплитуда составляющей переменного сигнала нефильтрованной корреляционной величины 101 , вызванной коммутацией щеток в двигателе M, зависит от амплитуды d.c. составляющей и от скорости n: тем больше амплитуда d. c. составляющей, и чем меньше скорость n ротора, тем больше амплитуда составляющей переменного сигнала нефильтрованной корреляционной величины 101 . В дополнительном примерном варианте осуществления сигнал 122 , характеризующий интенсивность компонентов переменного сигнала, таким образом генерируется путем умножения амплитуды d. c. составляющей на коэффициент пропорциональности k.

В другом примерном варианте осуществления сигнал 122 , характеризующий интенсивность компонентов переменного сигнала, генерируется путем деления заранее определенного значения на величину 102 , характеризующую скорость n ротора.Преимущество двух последних примерных вариантов осуществления состоит в том, что не нужно использовать фильтр переменного тока 110 и, следовательно, фильтр верхних частот или полосовой фильтр, а также ваттметр или устройство для измерения интенсивности 120 , что делает возможной более дешевую реализацию.

Определение нарушений в системе электроснабжения транспортного средства

В другом иллюстративном варианте осуществления нарушения в системе электроснабжения транспортного средства определяются следующим образом: с помощью фильтра переменного напряжения 210 составляющие переменного напряжения извлекаются как сигнал 221 из измеренного сигнала 201 напряжения системы электроснабжения транспортного средства, и из них генерируется сигнал 202 , характеризующий интенсивность составляющих переменного напряжения. составляющих переменного напряжения с помощью измерителя напряженности 220 .Этот сигнал 202 поступает в фильтр как сигнал 103 . Например, это устройство измерения интенсивности 220 может быть сконфигурировано как детектор амплитуды, который выводит максимальное значение определенного количества измеренных значений. Также можно использовать ваттметр, который выводит среднюю мощность определенного количества измеренных значений. В специальной реализации примерного варианта осуществления сигнал 201 напряжения системы электроснабжения транспортного средства, используемый для этого вычисления, задерживается на определенное количество интервалов выборки.

Когда система зажигания автомобиля выключается, только очень немногие электрические системы остаются активными. Дополнительные электрические системы активируются при включении системы зажигания. Другие электрические системы, например гидроусилитель руля с электроприводом, активируются при работающем двигателе. Все эти электрические системы могут вызывать колебания напряжения U B в системе электроснабжения транспортного средства. Во время движения транспортного средства дополнительные изменения напряжения U B системы электропитания транспортного средства могут быть вызваны такими системами, как системы управления электрической ходовой частью.Таким образом, возможное возникновение изменений в системе электропитания транспортного средства может быть выведено из состояния системы зажигания, состояния ведущего двигателя и / или скорости транспортного средства. Преимущество генерации сигнала 103 , характеризующего интенсивность составляющих переменного напряжения в дополнительной зависимости от состояния системы зажигания и / или состояния ведущего двигателя и / или скорости транспортного средства, заключается в том, что нет Фильтр переменного напряжения 210 и прибор для измерения интенсивности 220 не должны использоваться, что делает возможной более дешевую реализацию.

В другом примерном варианте осуществления сигнал 103 , характеризующий интенсивность составляющих переменного напряжения, таким образом, зависит от состояния системы зажигания. В состоянии «ВКЛ» системы зажигания сигнал 103 , характеризующий интенсивность составляющих переменного напряжения, увеличивается на предварительно определенное значение Z.

В другом примерном варианте осуществления сигнал 103 , характеризующий интенсивность составляющих переменного напряжения на компоненты переменного напряжения влияет состояние приводного двигателя транспортного средства.В состоянии «Двигатель работает» сигнал 103 , характеризующий интенсивность составляющих переменного напряжения, увеличивается на заданное значение M.

В другом примерном варианте осуществления сигнал 103 , характеризующий интенсивность переменного напряжения На компоненты напряжения влияет скорость движения автомобиля. Если скорость транспортного средства выше определенного порогового значения, сигнал 103 , характеризующий интенсивность составляющих переменного напряжения, увеличивается на предварительно определенное значение G.

В другом примерном варианте осуществления сигнал 103 , характеризующий интенсивность составляющих переменного напряжения, вычисляется путем умножения скорости транспортного средства на коэффициент пропорциональности.

Определение величины, характеризующей скорость ротора

Следует отметить, что в объем изобретения входит определение скорости n ротора или агрегата 2 на основе пульсаций тока, вызванных коммутацией (см. DE 197 29 238 А1).В другом примерном варианте осуществления скорость n ротора определяется с помощью датчиков, которые выводят последовательность импульсов, период которой коррелирует со скоростью n. Например, такой датчик может быть датчиком Холла, который обнаруживает магнитный поток магнитнополюсного колеса, расположенного на оси ротора.

Управление коммутатором 150 с помощью компаратора пороговых значений

В компараторе пороговых значений 130 сигнал 122 , характеризующий интенсивность компонентов переменного сигнала, сравнивается с пороговым значением 71 .Если сигнал выше этого порога, переключатель 150 перемещается в положение переключателя S 1 и в положение переключателя S 2 , если нет, при этом порог 71 выбирается в зависимости от сигнала 103 , характеризующего интенсивности составляющих переменного напряжения и / или на сигнале 102 , характеризующем скорость n ротора.

В одном примерном варианте осуществления значение порога 71 предопределено.В дополнительном примерном варианте осуществления порог 71 устанавливается в зависимости от сигнала 103 , характеризующего интенсивность составляющих переменного напряжения. Таким образом, можно рассматривать случаи, в которых пульсации тока I двигателя вызваны коммутацией, иначе, чем случаи, когда пульсации тока I двигателя вызываются пульсациями напряжения системы электропитания транспортное средство.

В другом примерном варианте осуществления порог 71 устанавливается в зависимости от сигнала 102 , характеризующего скорость n ротора.Начиная с определенной скорости n и выше, частота пульсаций, вызванных коммутацией, находится в диапазоне выше предельной частоты фильтра нижних частот 6 , подключенного перед этапом дискретизации, и, таким образом, подавляется этим фильтром нижних частот 6 . По этой причине можно предположить, что пульсации в токе двигателя I вызваны пульсациями напряжения в системе электроснабжения транспортного средства от определенной скорости n вверх. В этом случае выгодно выбрать значение для порога 71 , которое отличается от значения в тех случаях, когда пульсации вызваны коммутацией.

Положение переключателя 150

В положении переключателя S 1 переключатель 150 подключает выход фильтра 140 ко входу регулирующего устройства 300 для распознавания ситуации заклинивания с помощью отфильтрованная величина корреляции 141 . В положении переключателя S 2 переключатель 150 подключает выбранную и нефильтрованную величину корреляции 101 ко входу регулирующего устройства 300 для распознавания ситуации заклинивания.Схема (SA) для электрического управления и / или регулирования движения блока с электрическим приводом ( 2 ), в частности стеклоподъемника окон или люка в крыше, или устройства регулировки сиденья автомобиля, содержащее блок сбора данных ( 1 ) для измерения величины корреляции (K) для регулирующей силы

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.