Способ уравновешивания цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока и устройство для его осуществления

 

1. Способ уравновешивания цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока, при котором формируют пробные воздействия и анализируют знак дриращения модуля напряжения разбаланса, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени уравновешивания путем поонередного определения значения . каждого разряда, начиная со старшего, пробные воздействия каждьй разформируют одновременным BKjno4eHHeM данного и всех последующих младших разрядов , после анализа знака приращения модуля напряжения разбаланса все младшие разряды отключают,. , а данный разряд отключают только лишь при отрицательном приращении модуля.напряжения разбаланса. 2. Устройство для уравновешивания Цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока, содержащее последовательно соединенные генератор, мостовую схему, избирательный усилитель, детектор, а также последовательно соединенные генератор импульсов, регистр памяти и цифровой отсчетный блок, счетчик, о т а S личающееся тем, что (Л оно снабжено дешифратором, первой и второй группой элементов Н и группой элементов ИЛИ, причем выходы счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора и первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соедиСП нены с первыми входами соответствуюо щих элементов ИЛИ, выходы которых соединены с мостовой схемой, а выхоСП ды дешифратора соединены с первыми ел входами соответствующих элементов И со второй группы, вторые входы которых соединены с выходом детектора, а их выходы - с информационными входами регистра памяти, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ, второй выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика и с вторыми входами элементов И первой группы, а первый выход генератора импульсов соединен с установочным входом счетчика .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

С 01 R 17/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3567070/24-21, 3603258/21 (22) 23.03.83 (46) l5,04.85. Бюл. Р 14 (72) А.M.Амиров, В.Л.Алиев, Н,Д.Пустовалов и Н.А.Алиев (71) Научно-исследовательский и проектный институт по.комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (53) 621.317.733(088.8) (56) 1. Кнеллер В.Ю. Автоматическое измерение составляющих комплексного сопротивления. М.-Л., "Энергия", 1967, с. 323.

2. Гриневич Ф.Б., Чеботарев А.В., Новик А.И. Элементы и схемы цифровых экстремальных мостов переменного тока. Фрунзе, Изд-во АН Киргизской

ССР, 1963, с. 21-25 (прототип).

3. Там же, с. 125.

4. Авторское свидетельство СССР

9 576539, кл. С 01 R 17/10, 1977 (прототип). (54) СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ЦИФРОВЫХ

АВТОМАТИЧЕСКИХ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МОСТОВ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ уравновешивания цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока, при котором формируют пробные воздействия и анализируют знак цриращения модуля напряжения разбапанса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения времени уравновешивания путем пооиередного определения значения: каждого разряда, начиная со старшего, пробные воздействия каждый раз формируют одновременным включением данного и всех последующих младших раз„„SU„„1150553 А рядов, после анализа знака приращения модуля напряжения разбаланса все младшие разряды отключают, а данный разряд отключают только лишь при отрицательном приращении модуля напряжения разбаланса.

2. Устройство для уравновешивания цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока, содержащее последовательно соединенные генератор, мостовую схему, избирательный усилитель, детектор, а также последовательно соединенные генератор импульсов, регистр памяти и циф- ровой отсчетный блок, счетчик, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дешифратором, первой и второй группой элементов И и группой элементов ИЛИ, причем выходы счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора и первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ, выходы которых соединены с мостовой схемой, а выходы дешифратора соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходом детектора, а их выходы — с информационными входами регистра пнмяти, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ, второй выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика и с вторыми входами элементов И первой группы, а первый выход генератора импульсов соединен с установочным входом счетчика.

1150553

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых автоматических мостах для измерения комплексных величин. 5

Известен способ уравновешивания цифровых экстремальнык мостов переменного тока, при котором сигнал .управления (регулирования) формируют по результату приращения амплитуды сигнала разбаланса (1 .

Недостатком данного способа является низкое быстродействие из-за необходимости применения реверсивных регулируемых элементов. 15

Известен способ следящего уравновешивания цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока с.реверсивными дискретно-регулируемыми органами, при котором осу- 2О ществляют пробные скачкообразные воздействия и анализируют приращение модуля напряжения разбаланса, а процесс уравновешивания прекращают по достижению неотрицательных прира- 5 щений модуля напряжения P2 ).

Применение известного способа позволяет достигнуть минимальной погрешности уравновешивания и повышенной помехоустойчивости. Б иэвест- 30 ном способе анализ приращений модуля напряжения позволяет лишь судить о том, приблизилась ли система к состоянию равновесия в результате пробного шага, но не о том, с какой

35 стороны от этого состояния находится в данный момент система. Это обстоятельство затрудняет использование в цифровых экстремальных мостах нереверсивных многоразрядных цепочек 4О уравновешивающих элементов, а значит, ° получение малого времени уравновешивания.

Недостатком этого способа являет- 45 ся сравнительно большое время уравновешивания, обусловленное необходимостью применения реверсивных регулируемьи органов, Известен цифровой автоматический ьо мост переменного тока, содержащий последовательно соединенные генератор питания, мостовую схему, избирательный. усилитель и детектор, два ключа, TpHFrep реверса, генератор импульсов,55 модулятор, реверсивный счетчик, коммутационный блок и цифровой отсчетный блок 53 3.

Известное устройство позволяет обеспечить минимальную погрешность

° уравновешивания, однако его недостат.ком является невысокое быстродействие, обусловленное применением реверсивных многоразрядных цепочек регулируемых элементов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой автоматический мост переменного тока,.содержащий последовательно соединенные генератор питания, мосто. вую схему, избирательный усилитель, детектор, ключ возврата, триггер реверса, реверсивный счетчик, коммутационный блок, выход которого соединен с мостовой схемой, а также последовательно соединенные блок управления, схему переноса кода, регистр памяти и цифровой отсчетный блок, при этом второй выход блока управления соединен с ключом возврата, выход которого и третий выход блока управления через элемент ИЛИ соединены с вторым входом счетчика, выход которого также соединен со схемой переноса, кода Р41.

Недостатком такого устройства является большое время уравновешивания.

Цель изобретения — сокращение времени уравновешивания путем поочередного определения значения каждого разряда, начиная со старшего.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу уравновешивания цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока, при котором формируют пробные скачкообразные воздействия и анализируют знак приращения модуля напряжения разбаланса, пробные воздействия каждый раз формируют одновременным включением данного и всех последующих младших разрядов, после анализа знака приращения модуля напряжения разбаланса все младшие разряды отключают, а данный разряд отключают только лишь при неотрицательном приращении модуля напряжения разбаланса. устройство для осуществления способа,. содержащее последовательно соединенные генератор, мостовую схему, избирательный усилитель, детектор, а также последовательно соединенные генератор импульсов, регистр памяти и цифровой отсчетный блок, счетчик, снабжено дешифратором, 11505 первой и второй группой элементов И и группой элементов ИЛИ, причем выходы счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора и первыми входами соответствующих элементов И первой группы. выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ, выходы которых соединены с мостовой схемой, а выходы дешифратора соединены с первыми 10 входами соответствующих элементов И второй группы„ вторые входы которых соединены с выходом детектора, а их выходы — с информационными входами регистра памяти, выходы которого 15 соединены с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ, второй выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика и с вторыми входами элементов И первой группы, а 20 первый выход генератора импульсов соединен а установочным входом счетчика.

На фиг. I представлен алгоритм; на фиг. 2 — диаграмма, поясняющая по- 25 рядок уравновешивания мостовой цепи для трехразряпной регулируемой меры с весами по двоичному коду.

На фиг. 1 и 2 обозначено: DU — мо- дуль приращения напряжения разбалан- 30 са: U — - выходное напряжение мостовой цепи: - дискретно-регулируемый параметр мостовой цепи;,на фиг. 3 пред ставлена схема устройства, реализую- щего данный способ. 35

Процесс уравновешивания осуществляют путем поочередного определения значения каждого разряда, начиная со старшего. При первом такте для определения значения старшего — пер- gp вого разряда формируют пробное воздействие одновременным включением всех разрядов. Если полученное при этом приращение DLl модуля.напряжения раэбаланса неотрицательно (DU>i6),y5 то все разряды отключают, если й0 отрицательно (дО(0) „ то только старший разряд оставляют включенным, а остальные разряды отключают. Во втором такте определяют значение после- 50 дующего второго разряда, для чего формируют пробное воздействие одновременным включением этого и последующего — третьего. разряда. Аналогичным образом, в зависимости от знака 55 полученного при этом приращения модуля напряжения разбаланса, второй разряд либо отключают (при Ag >r 0) 53 4 либо оставляют включенным (при л0 (0), а младший — третий отключают. Для определения третьего — младшего разряда осуществляют пробное воздействие путем только его включения и в зависимости от знака приращения модуля напряжения разбаланса его оставляют в ключе иным (при и U (О) или отключают (при ду, 0). С этим процесс уравновешивания завершается.

Согласно данному способу (фиг.1) число тактов уравновешивания равно числу разрядов.

Схема на фиг. 1 поясняет порядок уравновешивания для трехразрядной регулируемой меры при всех возможных случаях значения измеряемого параметра, соответствующий диаграмме на фиг. 2, и выделен толстой линией.

В данном способе число шагов уравновешивания уменьшено до количества разрядов регулируемого параметра при сохранении повышенной помехоусто ивости экстремальных способов, что позволяет значительно сократить время уравновешивания по сравнению с известным способом.

Погрешность уравновешивания при данном способе минимальна и равна половине шага квантования образцовой регулируемой меры.

На фиг. 3 представлена схема цифрового автоматического моста, который содержит генератор 1 питания, мостовую схему 2, избирательный усилитель 3, детектор 4, группу элементов ИЛИ 5, первую и вторую группу элементов И б и 7, генератор 8 импульсов, счетчик 9, дешифратор 10, регистр 11 памяти, цифровой отсчетный бпок 12.

Генератор 1 питает мостовую схему 2, выходной сигнал которой через избирательный усилитель 3 подается на вход детектора 4. При отрицательных приращениях выходного напряжения мостовой схемы 2 на выходе детектора формируется импульс.

Управление работой цифрового автоматического моста осуществляется импульсами генератора 8. Модуляционные воздействия производят кодовой комбинацией счетчика 5 через вторую группу элементов И 7 и группу элемен-. тов ИЛИ 5 на регулируемое плечо мостовой схемы 2.

Перед началом процесса уравновелавания импульс сброса с первого вы1150553 хода генератора 8 поступает на установочные входы счетчика 9 и регистра 11 памяти. Происходит установка регистра 11 в нулевое состояние и счетчика 9 в начальное состояние.

При этом регулируемый параметр мостовой схемы 2 принимает нулевое значение, так как кодовая комбинация на выхоце регистра 11 памяти состоит из нулей, а элементы И 7 второй группы заперть|, поскольку на втором выходе генератора 8 имеется нулевой сигнал. Затем производится уравновешивание мостовой схемы 2 последовательно подачей тактовых импульсов с второго выхода генератора 8 на счетный вход счетчика 9 и на вторые входы элементов И 7 второй группые

В данном устройстве уравновешивание осуществляется путем поочередного определения значения каждого разряда регулируемого параметра мостовой схемы 2, начиная со старшего. В каждом такте уравновешивания пробные шаги воздействия формируются при подаче тактовых импульсов с второго выхода генератора 8 на соответствующие элементы автоматического моста.

В результате пробных шагов, которые ЗО осуществляются одновременным включением данного (определяемого) разряда регулируемого параметра и всех последующих младших по знаку приращения модуля напряжения разбаланса íà BbI 3$ ходе мостовой схемы 2, определяется значение данного разряда. Если приращение модуля напряжения разбаланса неотрицательно (dU, О), то данный и все последующие младшие разряды 40 отключают, если приращение отрицательно (9(0), то данный разряд оставляют включенным, а все последующие младшие отключают и переходят к определению значения последующего 45 второго разряда и т.д., таким же образом производится,поочередное определение {установление разрядов регулируемого параметра в "1" или"О") последующих младших разрядов регу- 50 лируемого параметра мостовой схемы Z.

В первом такте уравновешивания первыи тактовый импульс с второго выхода генератора 8 переводит все разряды счетчика 9 в состояние "1" ,и на первом выходе дешифратора 10 появляется "f". Тот же самый тактовый импульс поступает на вторые входы элементов И 7 второй группы и разрешает подачу с выхода счетчика 9 кодовой комбинации через эти элементы И 7 и элементы ИЛИ 5 на регулируемое плечо мостовой схемы 2. Это приводит к скачкообразному приращению регулируемого параметра мостовой схемы 2 и тем самым осуществляется пробное воздействие. При этом, если на выходе мостовой схемы 2 образуется отрицательное приращение модуля напряжения разбаланса, то с выхода детектора 4 на вторые входы элемен-. тов И 6 первой группы поступает импульс, который разрешает запись "1" с первого выхода дешифратора 10 на первый вход регистра 11. С первого .выхода регистра. 11 "1" через первый элемент ИЛИ группы элементов ИЛИ 5 поступает на старший разряд регулируемого плеча мостовой схемы 2 и включает его. Если же в результате пробного воздействия образуется неотрицательное приращение модуля напряжения разбаланса, то на выходе детектора 4 импульс не формируется и код в регистре 1 1 не меняется.

По окончанию действия тактового импульса элементы И 7 второй группы запираются (а значит, прекращается модуляционное воздействие) и разряды регулируемого плеча мостовой схемы 2 через элементы ИЛИ 5 находятся в состоянии, соответствующем кодовой комбинации регистра 11.

Таким образом, в результате осуществленного пробного воздействия старший разряд регулируемого пара-. метра мостовой схемы 2 принял значение и соответствии со знаком модуля приращения напряжения разбаланса, а остальные младшие разряды отключались.

Во втором также уравновешивания второй тактовый импульс с второго выхода генератора 8 переводит счетчик 9 в следующее состояние и производится следующее пробное воздействие на регулируемый параметр мостовой схемы, При этом одновременно включаются последующий второй разряд регулируемого параметра и остальные младшие разряды. Аналогичйым образом в зависимости от знака приращения модуля напряжения разбаланса мостовой схемы 2 второй разряд регулируемого плеча устанавливается в "1" или "0", а остальные младшие

1150553 отключаются и так далее до завершения процесса уравновешивания мостовой схемы 2. Процесс уравновешивания завершается за "и" тактов, число которых равно числу разрядов регулируемого параметра, Как следует из указанного выше, уравновешивание цифрового автоматического моста осуществляется постояннйм числом щагов и равным числу

fl If 10 разрядов регулируемого параметра, чем обеспечивается значительное повышение быстродействия по сравнению с известным устройством, имеющим реверсивный регулирующий орган. Причем погрешность уРавновешивания

vcTDoAcTBa минимальна и равна 0,5 шага дискретизации регулируемого параметра.

Таким образом, данные способ и устройство позволяют осуществить однонаправленное уравновешивание, т.е. осуществить подход к состоянию равновесия мостовой схемы с одной стороны, а использование в устройстве амплитудного детектора неравновесия обеспечивает такую же помехоустойчивость данного цифрового автоматического моста, как и у экстремальных автоматических мостов переменного тока.

1150553

Составитель В.Семенчук

Редактор М.Дылын Техред с.мигунова корректор M.самборская

Заказ 2136/34 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4