Автоматический мостовой измеритель
О П И С А Н И Е!<1744340
Союз Советских
Социалистических
Республик
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявл«:(о 04.04.78 (2! ) 2598183, 18-2! (> i <1. Ê5i. - G О! R 17/10 с присоединение>м заявки— (3) Приори...— (43) Опуб..икoB3fio 30.06.80. Бюллетень ¹ 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.80
Государственный ио(иитет ссср по делам изобретений и открытий (>3) 5 I K 621 31 т (33 (088.8) (72) Лвтор изобретен<ия
C. M. Колокольцев (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ .ЧОСТОВОЙ ИЗ! 5 <ЕРИТЕЛЬ
Изобретение относится к области автоматики 11 прелназначено лля использовани51 В >ст1>оиствах лопУскОВОГО I ТЯ К>КС В СИСТЕМЗХ (Pie! y ZIIPOB3k(!(5(НСЭЛЕ1:,тричсских параметров, например температуры, преобразуемых в омичсскос co!Ipoтивлсиие Известны автоматические мостовые измсрители, солержащис резонансный усилитель, в обратную связь которого включен рсзистивный мОст, 3 исполнительный элемент(!). Эти измерители по принципу своего ЛейcTf3i151 являются двухпозиционными и неПРИГОЛНЫ ЛЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛ51 ПО двум пределам. Точное регулирование температуры при их использовании возможно, если уровень воздействия выходного сигнала усилп!теля на иа Грсватсльный элемент лостя То-<но мал Iio сравнению с тепловой инерционностью нагрева«:(ого объскта, т, е. если регулирование выполняется,".остаточно плавно. Но лвухпозиционные регуляторы обладают релейной характеристикой. при которой выходной сигнал усилителя при достижении некоторого разбаланса скачком возрастает от нулевого до установившегося уровня. Следовательно, усилитель обеспе": .ii!3cT олиияково мелл«нный иагрсв объекта 1! прli ми Iliмяльных и ilpll макс1!<(альных значениях рязбялянся. Для 110B .Ilïcf I I!5(бьlстpo;I сйстВ!«,1 р«ГЧ..(яторя с цслыо .меиьшсни51 потерь времени на нагрев Объекта без уменьшения точности регулпрован ия Iciloëüçóio T ступенчатое пер«ключение делителя уровня выходного сигнала усилителя в зависимости от разбалаиса, чтэ, олняко, существенно усложняет устройство и пош!жает его надежность. Наибол с близким по Ten i«lee(cущности к предлагаемому устройству я((ля«тся 15 автоматический мостовой измеритель. который содержит мост, первый и второй успли1сли, первый и второй автогснсраторы, амплиту:1иый детектор, перекл(очятсль, фазовый детектор, исполнительный элемент. при20 чем олна ли3ãîíàëü моста полк,!love!!3 ко входу первого усилителя, выход которого полключен lерез амплитудный .-.«тсктор ко ВХО:<У BTOPOÃO УСИЛИТЕЛЯ ll >(СPOB ПЕР«К 310чатель ко второй диагонали моста и: .;ол перBo(o автогснсратора подкгпочен ко второму входу первого усилителя, выход гторого автогснератора подключен ко второму входу переключателя и ко гхолу фазового детектора, к другому входу которого подключен выхо". второго усилителя, а выход 744340 фазового детектора подключен ко входу исполнительного элемента (2). 53>I(1 llс пзх;еР1!тель!10ГО i>locT3 х3РЗKTcризуется отсутствием напряжения иа входе исполш<пельиого эпемс)г)а. Нри возраста-! Пи разб(!.73нс)) входное и<п!p)э л ?к с! I! ) H <)и р сделястся знаком разбаланса. Крутизна кривой, хяряктер лзу)ошей заш)симость уровня Bb! . ОДНОГО НЯП<>ЭЯЖЕНП Я ) СИЛН 1 Е,П>НОЙ C)>ÑМI>! 0T:)рпращения номи)<аля контролируемого резистора, вкл:очеиного в плечо моста, уменьшается по lcpc роста разбала )са. При допустимом контроле cpÿáÿòûâа):и: !!clio;iH1i l c;ibtloi O 3.7e»ICi;T3;I0t1жпО СООТВСТствовать услошпо ЛК=- ЛК„> 15 Гд с . ъ А — 1:.0 э (р ф и ц и с и т и с рс I 3 i41 и 3 хl с;э !1--ельного моста; 20 ЛА„— — предельно . otic стпмос зня Icilitc коэффициента передачи,измериТСЛЬНОГО МОСТ3. Мяксимальпал чувстп<птс IbHocTb устрой- 25 ствя-прототипа к разбалансу характеризуется прямо,пропорциоиаль:.)ой зависимость)о ВХО,<НОГО Н<)ПР)1?КЕ!)ИЯ Следовательно, и максимально возможная 50 ТОЧНОСТЬ ДОП) CKOI>OI 0 1 OHTPOЛЯ Э IPKTPH>IС cK)Ix сопротивлений при использовании устр о))ст)<я-протот)<па ограничена прямо пропорциональной зависимостью уровня выходного напряжен))я усилительной схемы от пр:!ращения номинала коитрол(ирусмого сопр<э 1!i),, lc. HIIß. Из тех ?кс сооб)эяжени<1, в системах регулирования т<емпсратуры содержащих устройство-прототип, быстродействие нс может быть выше, чем при уело- 40 Вии прямо .пропорциональной зависимости напряжения на входе исполнительного элсмситя от при ращения наминала термосопротивления при разбалансе моста. Целью )з>обретения лвлястсл увеличение 45 точности допускового контроля электрических сопротивлений. Поставленная цель достигается тем., что B явтомапический мостовой измеритель, содержащий мост, первый и второй авто-енс- 5<Э раторы, первый и второй усилите.ЭП. переключатель и исполнительный элемент, причем выходная <иагональ ., )<л)очен к входной диагонали мос73. выход 05 первого усллптсля через второй усилитель подключен ко второму входу преобразователя частоты, выход последнего подключен ко входу исполнительного элемента, а выхо;1 второго яв i огенсратора подключен к третьему входу преобразователя частоты. Е;) -1 е P (. ж е 11 <) K 3 3 3 H 3 э л с к 7 Р,и i c c K 3 B c x сма предлагаемого устро
В предлагаемом усилителе выход автогc!icp<3iopa 1 подкл)очеи к первым входам преобраз;)<<ателя 2 частоты и суммирующего устройства э, ко второму входу которого подключен выход перек 710saTcля 4. Входпял д) агона;Ib моста 6 110;IK;IIO÷åHà к выходу су)мх<иру!Оп)его устройства 8, я вы одí()H,.IH;Iã0иялb подключена ко входу усил!I тел я 6. Выход последнего подключен ко Вхо,у усилителя 7 и к первому входу переключателя 4, ко второAló Входу которого и к )ретьему входу преобразователя частоты 2 подключен выход автогснератора 8. Вых 0 д Ус и, ) I T C;I H / и О. <к, 1 ю 1 с н ко ВТОР 0 м У входу преобразователя частоты 2, а выход l1ОСЛPДНСГО ПОДKЛIОЧЕ!1 KО ВХОДМ ИСПОЛ)!1<— тельного элсме tòà 9. Устройство р ютаст слсдующв)м образом. Гармоническое колебательное напряжс)<1)с с частотой j поступает с выхода автогснерятора 1 через суммирующее устройст130 8 ня входну!0 )нагона.71 места 5. Нри балансе моста 1 яп)эяж нис ия выходе нос.lc;iH 0 отсутст) уст, 1703Toму имеет мссто нулевой уровень сигналя . а выходах усилителей 6 !l 7 H преобразователя 2 частоты, а вход исполн))тельного элемента 9 обссточси. Разнополярные импульсы пап ряжения автогенератора 8, поступая на вход переключателя 4, по 1»7ioHa!OT через перекл)очатсль выход силитсля 6 ко входу суммирующего устройства 8, причем каждый после..!у)ощий импульс изменяет полярность по,<ключсиия выхода у<п)литсля ко входу суммиру)ощего устройства. При разбалансе моста колебательное напряжение, поступающее с его выходной диагонали на вход усилителя 6, усиливаетсН и через открытый псре<ключатель 4 и суммпрукпцее устройство 8 подводится к входно<1 диагонали, т. с. усилитель 6 оказывастся охваченным обратной связью. Изменен>ие поллрности подключения усилителя 6 к суммирующему устройству 3 соответствует изменению знака обратной связи. При заданном рязб)алансе моста, а полупериоды частоты F, когда обратная связь положительна, ко lc03Tcльное напряжение на выходе усилителя 6 возрастает до уровня. Гл р. с> >>, я ми 7 ит>>дя вы;ОднОГО на пря?кс ния автогснсратора 1; лК вЂ” коэфф)щиент передачи моста; 744340 где „„„== U УЛК1 — " . УМОЛК (1 — 1 — ) . где Е„,— 35 45 где U U,УЛКА (1 1 — " 1, 60 Л вЂ” коэффициент усиления по напряжению усилителя б; а — постоянная, определяемая параметра ми репенеративного усилителя. В течение последующей паузы между импульсами автюгенератора 8 колебательное напряжение на выходе усилителя б убывают до уровня 111ЧЛК. В полупериоды частоты Р, когда обратная связь отрицательна, колебательное напряжение на выходе усилителя б убывает до уровня В течение последующей паузы между импульсами автогенератора 8 колебательное напряжение на выходе усилителя б возрастает до уровня УЛ1ЛК. Таким об разом, при разбалансе моста на выходе усилителя б формируется амплитудно модулированное напряжение с частотой заполнения f, амплитудой несущей У1ЧЛК, частотой огибающей F и амплитудой огибающей В частотном спектре такого напряжения содержатся составляющие вида f nF, где и — целое положительное число или нуль. В тракте усилителя 7 селектируются и усиливаются колебания частоты f„=f — F. Колебательное напряжение частоты f„c выхода усилителя 7 и колебательное напряжение частоты / с выхода автогенератора 1 подводятся ко входам смесительной схемы преобразователя частоты 2, на выходе корой выделяется напряжение с разностной частотой F. Последнее после усиления сравнивается по фазе с первой гармоникой выходного напряжения частоты F, подводимого к однюму из входов преобразователя частоты 2 с выхода автогенератора 8. В зависимости от знака разбаланса моста, сравнивание напряжения частоты F синфазны либо прот ивофазны. При этом постоянное напряжение, поступающее с выхода преобразователя 2 на управляющий вход исполнительного элемента 9, имеет соответственно положительную либо отрицательную полярность, а уровень указанного напряжения равен где М вЂ” коэффициент преобразования. В устройствах допусковюго контроля, где нет необходимости в определении знака разбаланса моста, напряжение автогенератора 8 не подводится к преобразователю частоты 2 и операция сравнения по фазе напряжений с частотой F не производится. В этом случае исполнительный элемент 9 срабатьи;апет при возрастании уровня выходного сигнала преобразователя частоты выше заданного значения. 1о сравнению с устройством-прототипом предложенное устройство обеспечивает более высокую точность допускового контроля электрических сопротивлений, что обусловлено более высокой чувствительностью к разбалансу при ЛК ЛК.„., 10 ЛК вЂ” коэффициент передачи измерительного моста, ЛК„ — предельно допустимое значение коэффициента передачи измерительного моста. Чувствительность к разбалансу при ЛК ЛК„определяется приращением уровня напряжения на входе исполнительного 20 элемента при ЛК=ЛК„(1+о) относительно значения прп ЛК=ЛК„где 6 -+ О. Уровень напряжения на входе исполнительного элемента устройства-прототипа при ЛК=ЛК„определяется выражением Ц Я Q() 1 п л) амплитуда напряжения ударного возбуждения колебательного контура первого усилителя; постоянная, определяемая параметрами первого усилителя; частота импульсов автогенератора, управляющего переключателем; коэффициент преобразования выходного напряжения первого усилителя во входное напряжение исполнительного элемента. Уровень напряжения на входе исполнительного элемента предлагаемого устройства при амплитуда колебательного напряжения автогенсратора, питающего моста; коэффициент усиления по напряжению первого усилителя; постоянная, определяемая параметрами первого усилителя; частота импульсного автогенератора, управляющего переключателем; коэффициент преобразования выходного напряжения первого усилителя во входное напряжение исполнительного элемента. При E,„= U„„a=b, F=F„, Q=M имеем U =U,Ì(1 — 1 " "), 744340 Чувствительность известного устройства =: У„,УМа (КК„) — при 6 — -0 Выигрыш в :увствительности и точности определяется отношением У,,/ЛУ„=ЛК„М. Из последнего выражения видно, что, во-первых, выигрыш в точности допусково.о контроля сопротивлений при использовании предлагаемого устройства тем больше, . ем больше допустимый уровень, разброса значений последних и чем больше коэффициент усиления по напряжению первого усилителя схемы, во-вторых, при использовании в системах регулцрования температуры предложенное устройство имеет, по сравнению с прототипом, значительно большее быстродействие при ЛК .- 1 и обеспечивает более плавную регулировку температуры при ЛК - О. Формула изобретения Автоматический мостовой измеритель, содержащий мост, первый и второй автогенераторы, первый и второй усилители, переключатель и исполнительный элемент, причем выходная диагональ моста подключена ко входу первого усилителя, выход которопо подключен ас первому входу переключателя, а выход второго автогенерато ра подключен ко второму входу пер еключателя, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью увеличения точности допускового контроля электрических сопротивлен ий, в него введены суммирующее устройство и преобразователь частоты, причем выход первого автогенератора подключен к первым ВхОдам суммирующего устройства и преобразователя частоты, выход переключателя подключен ко вто рому входу суммирующего устройства, выход которого подключен к входной диагонали моста, выход первого усилителя через второй усилитель подключен ко втором у входу преобразователя частоты, выход последнего подключен ко входу исполнительного элемента. выход втор ого автогенератора подключен к третьему входу преобразователя частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР К 475578, кл. G 01 R 35/00, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР М 577462, кл. G 01 R 17/10, 1975. 744340 Составитель И. Бахтина Техред А. Камышникова Гедактор Е Дайч 1;орректор С. Файн Тпп. Харьк, фил. пред. «Патент» Закал 683/951 Изд, М 328 Тираж li033 Подписное НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делаы изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5
