Универсальный четырехплечий мост перменного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ">661363 (: (") Г 1 (б1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 270577 (21) 2488199/18-21 с присоединением заявки И9 (23) Приоритет. (51)М. Кл.

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

01 Я 17/10

Опубликовано 050579, Бюллетень Мо17

1 (5З) Уд 621. 317., 733 (088, 8) Дата опубликования описания 070579

Ю. P. Агамалов, В, Ю, Кнеллер, Е, A. Будницкая, Г, Г. Лукашук и Ю. A. Смоляр (72) Авторы изобретения (71} Заявитель

Ордена Ленина институт проблем управления (54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЧЕТЫРЕХПЛЕЧИЙ МОСТ

ПЕРЕМЕ ННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может найти применение в измерительных уст-. ройствах неэлектрических величин с дифференциальными датчиками, при конконтроле параметров разнообразных датчиков или при контроле радиотехничес-, ких компонентов, а также во всех тех случаях, когда необходимо иметь информацию о процентном отклонении параметров объекта измерения от параметров, образцового объекта; служащего эталоном.

Известны процентные мосты, содержащие мостовую измерительную схему, источник питания, отсчетное устройство (lg .

Их недостатком является отсутствие воэможности измерять с помощью одного и того же прибора и процентные

1 отклонения параметров разнородных объектов измерения (например емкостей и сопротивлений) от их образцовых объектов и сами значения этих параметров.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению .является цифровой универсальный автоматический мост переменного тока, содержащий первую ветвь, одним из плеч ко-ЗО торой является. объект измерения, и вторую ветвь, в которую включены регулируемые емкость и проводимость с общей точкой, являющейся вершиной измерительной диагонали, переключатель на два положения, с поМощью которого регулируемая емкость подключена параллельно одному из двух плеч этой ветви, и повторитель напряжения, под- ключенный к одной из вершин диагона-. ли питания, выход которого через разделительный конденсатор и первичную обмотку повышающего грансформатора подключен к общей точке регулируемых емкостей и проводимости, а первый конец вторичяой обмотки этого трансформатора соединен с входом повторителя напряжения j2) .

Недостатком такого моста является отсутствие возможности измерения процентных отклонений параметров объектов измерения от параметров их образцовых (эталонных) объектов °

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение . функциональных возможностей эа счет измерения процентных отклонений основного параметра объекта измерения от основного параметра образцового объекта.

3 6613 " Поставлейная цель достигается тем, что в универсальный четырехплечий мост переменного тока, содержащий пер- вую ветвь, одно плечо которой образовано зажимами для подключения объекта измерения, другое - объектом сравнения, и вторую ветвь,.одно плеzo которой образовано регулируемым резистором, а второе - регулируемым конденсатором,.место соединения кото: рых является вершиной измерйтельной диагонали моста и соединено с общей 10 шиной, переключатель, подвижный контакт которого соединен с другим выводом регулируемого конденсатора, а неподвижные контакты соединены с вершинами диагонали питания моста, в ко-15 ворую включен источник питания, пов-, торитель напряжения, вход которого соединен с одной из вершин диагонали питания моста, а выход через разделительный конденсатор и первичную обмотку повышающего трансформатора подключен к вершине измерительной диагонали моста, соединенной с общей шиной, один из выводов вторичной обмотки повышающего трансформатора соеди нен со входом повторителя напряжения, введены два резистора и дополнитель° ный переключатель, подвижный контакт которого соединен со вторым выводом регулируемого резистора, один неподвижный контакт соединен со вторым вывоДом вторичной обмотки повышающего трансформатора, а второй неподвижный контакт соединен со входом повторителя напряжения, при этом резисторы подключены параллельно плечам второй ветви .

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого универсального четырехплечего моста переменного тока. 40

Устройство содержит объект измерения 1, объект сравнения 2, образующие ветвь с концами 3 и 4, являющимися вершинами диагонали питания и имеющие общую точку 5, являющуюся одной 45 из вершин. измерительной диагонали, два резистора б,и 7, соединенных соответственно.с объектами 2 и 1 в точках 4 и 3 и имеющие общую точку 8, являющуюся второй вершиной измеритель-5Q ной дйагонали и одновременно соединенную с общей шиной устройства, регулируемый конденсатор 9, одним кон цом соединенный с общей точкой резисторов 6,и 7, а другим — с подвижным входным контактом переключателя 10 на два положения и одно направление, выходные неподвижные контакты которого соедйнены соответственно с вершинами диагонали питания 3 и,4, повторитель напряжения 11, вход которого подключен параллельно резистору 7, à выход через разделительный конденсатор

12 и первичную обмотку 13 повышающего трансформатора 14 соединен с вершиной

8:измерительной диагонали, вторичная 65

63 4 обмотка 15 этого трансформатора од-, ним концом соединена с вершиной 3 диагонали питания, а другим концом соединена с первым выходным (неподвижным) контактом переключателя 16 на два положения и одно направление, у .которого второй выходной (неподвиж-,,ный) контакт соединен с вершиной 3

) диагонали питания, а входной контактс одним из концов регулируемого резистора 1, другой конец которого соединен с вершиной 8 измерительной диагонали.

Устройство работает следующим образом.

Пусть объектом измерения 1 являет= ся .емкость С1 с сопротивлением потерь Р1 по последовательной схеме замещения. Тогда такой же характер будет иметь и объект сравнения 2 (С и R )), Для-показанной на чертеже конфигурации моста, определяемой состояййем ключей 10 и 16, условиями равновесия будут

С1 С2 С С1 р "1 г

Ф Ыь2 2„ (1)

С> 1 И 1(.г где g — значения проводимостей резисторов 3 и 4, hQ - значение проводимости регулируемого резистора, С - значение емкости регулируемого конденсатора, 1= Р1С1- постоянная времени объекта измерения, аR С вЂ” постоянная времени объекта г г г сравнения, 45 — рабочая частота моста, а также п

l 2 "max + 1 2Сд ) y (г

mar

Стах где

",mar

Иэ выражений (1) и (2) видно, что если объект сравнения 2 - чистая (т.е. без потерь) емкость Сг, то по

>G отсчитывается процентное отклонение с1-Сг/(., а по С постоянная врем и, С С ьС

1 2 : (э)

С . С, л

С

1 т<" (4)

Стох

При этом из выражения (3) видно, что если С, 4 Сг, тоЭ должна иметь отрицательное значение. Для осуществления отсчета отрицательных процентных отклонений но значению той же самой регулируемой проводимости, в данном мосте использованы повторитель напряжения 11, разделительный конденсатор 12 и повышающий трансформатор

14 с первичной обмоткой 13 и вторичной обмоткой 15, отношение витков которых выбрано равным двум, так как в этом случае при срабатывании ключа

661363

Формула изобретения

1. АвтОрское свидетельство СССР

Р 229684, кл . Q 01 % 17/10, 1969.

2. Патент Франции В 2184422, кл, g 01-Я 17/00, 1972, 5

16 приводимое к плечу 3-8 значение проводимости будет точно равно отри- цательному значению проводимости регулируемого резистора 16 (в общем случае, если отношение витков равно К, то ч э „= C(-1). Если объект сравнения не является чистой емкостью, сле- 5 дует отметить, что условие (3) выполняется тем лучше, чем ближе значение 1 и 2.В большинстве случаев на йрактйке йменно так и бывает. Заметим также,что если объект сравнения 2 содер- (p .жит сопутствующий (неосновной параметр) и если этот параметр превышает соответствующий параметр объекта, измерения 1,то для уравновешивания моста по сопутствующему параметру необходимо с помощью переключателя 10 перебросить регулируемый конденсатор 9 в другое плечо.

При этом сохраняется возможность отсчета разности сопутствующих параметров с тем большей точностью, чем ближе друг к другу значения основных параметров и меньше значения сопутствующих.

Достоинством предлагаемого моста также является воэможность повыаения точности измерения путем десятикратного одновременного увеличения значений проводимостей резисторов 3 и 4, при этом если погрешности значений проводимости 3 и 4 принять равными нулю, . 30 то погрешность измерения процентных отклонений будет десятикратно уменьшаться по сравнению с погрешностью подгонки элементов регулируемой проводимости резистора 17 (при одновре- 36 менном десятикратном сужении диапазо- на процентных отклонений и разности сопутствующих параметров).

Если объектами являются сопротивления, например резисторы с паразит- 40 ными емкостями, то плечи 1 и 2 долж- ны поменяться местами и тогда будут .иметь место соотношения 1 2 0 1 2

2 2 (1 2 ь

"1 "2 таХ вЂ” (Ktбд 1 2) > (Ь)

Се ах аналогичные выражениям (1) и (2) .

Процентные отклонения йараметров индуктивных объектов также могут быть измерены данньм мостом (в этом случае выражение, аналогичное выражению (3), 11 2 будет иметь вид

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства .опре-; деляется расширением его функциональных возможностей, что позволяет рас- 60

1 ширить круг решаемых с его помощью задач как в случае использования его в качестве автономного прибора, так и составной части автоматизированной системы управления или контроля, а также возможностью повышения. точности измерений. универсальный четырехплечий мост переменного тока, содержащий первую. ветвь, одно плечо которой образовано зажимами для подключения объекта измерения, другое — объектом сравнения, и вторую ветвь, одно плечо которой образовано регулируемым резистором, а второе .плечо — регулируемым конденсатором, место соединения которых является вершиной измерительной диагонали моста и соединено с общей шиной, переключатель, подвижный контакт которого соединен с другим выводом регулируемого конденсатора, а неподвижные контакты соединены с вершиной диагонали питания моста, в которую включен источник питания, повторитель найряжения, выход которого соединен с одной из вершин диагонали питания моста,а выход через разделительный конденсатор и первичную обмотку повышающего трансформатора подключен к вершине измерительной диагонали моста, соединенной с общей шиной, один иэ выводов вторичной обмотки повышающего трансформатора соединен со входом повторителя йапряження, отличающийся тем, что, с целью повиаения точности измерения и расширения функциональных возможностей за счет расширения измерения процентных отклонений основного параметра объекта измерений от основного-параметра образцового элемента, в него введены два резистора и дополнительный переключатель, подвижный контакт которого соединен со вторым выводом регулируемого резистора, один неподвижный контакт соединен со вторым выводом вторичйой обмотки повышающего трансформатора, а второй неподвижный контакт соедийен со входом повторителя напряжения, при этом резисторы подключены параллельно плечам второй ветви.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

66136 3

Составитель И. Бахтина

Ре акто М. Т о имова Тех И.асталош Ko екто Г.аазарова

Заказ 2434/41 . Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035 Москва Ж-35 Ра ская наб. . 4 5

Филиал ППП Патент, .r. Ужгород, Ул, Проектная, 4