Способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11 1 498386

Союз Советскнх

Соцмалмстических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.04.77 (21) 2476433/18 21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (53)M. Кл.

G 01 R 17/10

Гнсударстеенньй нвмнтет

СССР но делам нзобретеннй и еткрытнй

Опубликовано 05.11.79. Бюллетень М 41

Дата опубликования описания 05.11.79 (53) УДК 621317..733 (088.8) (72) Авторы изобретения

10. И. Азима и П. И. Стальнов

Новомосковский филиал Московского ордена Ленина и Трудового Красного Знамени химико-технологического института им. Д. И. Менделеева (71) Заявитель (54) СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ЦИФРОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ

МОСТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а точнее к той ее области, которая занимается измерением параметров комплексного сопротивления с помощью мостов.

Известен способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока для измерения одной составляющей комплексной проводимости путем уравновешивания по измеряемой составляющей в цифровом виде, а по измеряемой — в аналоговом l11.

Недостатком данного способа является сложность его реализации.

Известен также способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока, эаключаюшийся в том, что в мостовой,измерительной схеме проводят пробные изменения параметра уравновешивания с частотой в

20 — 30 раэ меньшей частоты питания моста, выделяют огибаюшую сигнала раэбаланса, сравнивают амплитуду ее до и после пробных воздействий и формируют уравновешивающие воздействия при отрицательном прирашении сравниваемых амплитуд, а частные минимумы на каждой декаде и изменения направления уравновешиваняя находят по отсутствию последних в течение одного периода модуляции 12).

Недостатком данного способа является сравнительно низкое быстродействие, обусловленное тем, что уравновешивающие воздействия

4 формируются с периодом пробных изменений параметра уравновешивания, который содержит для получения малых искажений огибающей

20-;-30 периодов напряжения питания моста.

11ель данного изобретения является увеличение быстродействия.

Эта цель достигается эа счет того, что в способе уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока, включаюший нанесение пробных воздействий параметра уравновешивания, сравнение амплитуд сигнала раэбаланса до и после пробных воздействий и формирования уравновешивающих воздействий по отрицательным приращениям сравниваемых амплитуд, пробные изменения формируют с частотой питания моста в каждый второй полупериод по синусоидальному закону, производят сравнение амплитуды сигнала раэбаланса до и после пробных воздействий в момент вре3 696386 мели, когда сигнал разбаланса, соответствующий неизмеряемой составляющей, проходит нулевое значение.

Увеличение частоты .пробных воздействий до частоты питания моста и сравнение амплитуды разбаланса в момент, времени, когда неизмеряемая составляющая равна нулю, обеспечивает увеличение быстродействия и позволяет уравновесить одну составляющую, не уравновешивая другую. 10

Пусть амплитуда разбаланса моста равна: п ах1 s n(т + Р1) где Згпах1 — максимальная амплитуда раэбаланса; 15 — угол между полным значением комплексного сопротивления и его активной составляющей.

Будем изменять состояние измерительной схемы посредством подключения дополнительного актив- 2О ного сопротивления в плечо уравновешивания с частотрй питания моста в каждый второй полупериод по синусоидальному закону таким образом, чтобы амплитуда пробных воздействий соответствовала шагу уравновешивания. Тогда 25 суммарный сигнал разбаланса при 2 an <

ut < n + 2 я и (n = О, 1, 2...n) тах1 sin(t + Р ) = еах1 cos q sin « +

+ Jmax) sin ф cos 03t, гДе Jmaxi cos Р, — максимальнаЯ амплитУДа активной. составляющей сигнала разбаланса;

Зп1ах а1п Р— максимальная амплитуда реактивной составляющей З5 сигнала раэбаланса.

При n + 2 пп < сот < 2 nn + 2 я (п = О, 1, 2... n) суммарный сигнал разбаланса равен:

Jmaxi sin (t + Р1) -- Эщах проб. а и т =

= (maxi o» Р1 — max проб.1 sin сот +

+ Jmax sin Р, cos >t, где Эщах проб — макисимальнаЯ амплитУда пробного воздействия, соот45 ветствуюгцая изменению активного сопротивления на один шаг.

Результирующий сигнал разбаланса за период можно представить как разноамплитудную синусоиду и синусоиду с одинаковой амплитудой в каждый из полупериодов. Для исключения влияния реактивной составляющей на результат измерения полученный сигнал сравнивают до

K7Ñ Ф и после пробного воздействия, при ыт =

+ 2 mn u cut = — + 2mn

3R

2 Зп ах1 сов <Р11 — (>maxi соз Ф1 — Згпах проб.

Отрицательное приращение амплитуды означает, что пробное изменение активного сопротивления направлено в сторону равновесия.

При этом формируется импульс на уравновешивающее устройство. Положительное или нулевое приращение означает, что мост уравновешен с данным шагом, т.е. найден частный минимум.

В качестве примера реализации предложен1ного способа на чертеже представлено устройство для измерения активной составляющей комплексного сопротивления, имеющего параллельную схему замещения, Измерительная схема выполнена на трансформаторе напряжения 1, обмотки которого 2, 3, 4, 5 включены так, чтобы токи измерительного плеча 6 и плеча сравнения 7 вычитались.

В момент времени ut = — + 2 mn (где тс г

n = О, 1, 2...) через усилитель 8 протекает активная составляющая тока разбаланса д Uh б 02 031

"У, где U>, Ul, U3 — напряжения на обмотках 2, 3, 4 соответственно;

R — начальное сопротивление плеча 7;

Вх — измеряемое сопротивление плеча 6;

ЛН вЂ” сопротивление плеча 7, соот. ветствующее шагу уравнове шивания t = — + 2 лп ъ

2 (где n = О, 1, 2,...) при

-1 ф с1 U4 UZ 0 U х 1 1 р, и (2)

Если Jp ) Dpi, то изменяется и, т,е. измеР1 рительная схема делает один шаг к уравновешиванию по активной составляющей п будет

O C меняться до тех пор, пока Jp, < Jll,. Па этом уравновец ивание заканчивается. (При составлении уравнений 1 и 2 прямое и обратное сопротивления диода не учитывались) .

Устройство работает следующим, образом.

Сначала фиксируются моменты времени

mt = - -+ mn, где n = О, 1, 2... Зля этого фао зу сигнала с обмотки 9 изменяют на 90 при помощи фазовращателя 10. Полученный сигнал преобразуется в пульсирующий при помощи диодного моста 11. Отыскиваются точки минимальной амплитуды полученного сигнала посредством преобразования данного сигнала в днскрет. ный с помощью ключа 12, открывающегося импульсами мультивибратора 13, имеющими

/ частоту в 100 раз большую, чем частота питания мостовой схемы. Первый положительный импульс, прошедший через ключ 12 и конденсатор 14, усиливается импульсным усилителем

15 и перебрасывает триггер с разделительным

696386 входом 16. Импульс в триггере, являющийся ко, мандным для запоминания амплитуды сигнала разбаланса активной составляющей B первом полупериоде, открывает ключ 17. При этом конденсатор

18 заряжается. Получаемые импульсы в первом полупериоде не проходят через закрытые ключи 19 и 20. К моменту прихода положительного импульса во втором полупериоде, триггер 16 возвращается в исходное состояние. Во втором полупериоде на импульсный усилитель

21 поступают отрицательные импульсы, если

СФ pi > p2 которые поступают на счетчик 22, cI (4 или положительные, если Эр (Зр„которые перебрасывают триггер 23, прекращающий

15 уравновешивание посредством запирания ключа 24. Для того, чтобы в первом полупериоде амплитуда сигнала разбапанса соответствовала уравнению (1), а во втором полупериоде соответствовала уравнению (2), используется усилитель 25, импульс с которого запускает триггер 23 в момент, когда полярность в началах обмоток трансформатора напряжения 1 положительна.

Предложенный способ позволит увеличить быстродействие в 20-:-30 раз, а также даст возможность уравновешивать по одной составляющей комплексного сопротивления. При этом упрощается измерительная схема моста н алгоритм уравновешивания.

Формула изобретения

Способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока, включающий нанесение пробных воздействий параметра уравновешивания, сравнение амплитуд сигнала разбаланса до и после пробных воздействий и формирования уравновешивающих воздействий по отрицательным приращениям сравниваемых амплитуд, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, пробные воздействия наносят с частотой питания моста в каждый второй полупериод по синусоидальному закону, производят сравнение амплитуды сигнала разбаланса до и йосле пробных воздействий по модулю в моменты перехода амплитуды сигнала неиэмеряемой составляющей через нулевое значение.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР К 481847, кл. G 01 R 17/10, 12.07.73.

2. Авторское свидетельство СССР No ?30961, кл. G 01 R 17/)О. 14.06.67.

696386

Составитель И. Бахтина

Техред Л.Алферова

Корректор А. Гриленко

Редактор H. Веселкина

Заказ 6758/45

Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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