Автоматический мост переменного тока

 

О П И С А Н И Е ()834536

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 19.02.79 (21) 2725883/18-2 р} )1у} Кл .

01к 17/10 с присоединением заявки K (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений, и открытий а

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень Й 20 (53) УЙК 621.317...733(088.8) Дата опубликования описания 30,05.81

Г

Ф. В. Гриневич и M. H. Сурду -"-"гС..

1 а

Институт электродинамики AH Украинской ССР (72) А вторы изобретения (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ПЕРЕМЕННСГО

ТОКА

|

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к .при борам для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Известны автоматические мосты пере- менного тока, уравновешивание которых основано на использовании параметричес-. кой модуляции регулируемых параметров измерительной цепи. B указанных приборах первоначально производят модуляцию регулируемого параметра измери1О тельной цепиа а затем В зависимости от знака модуляционного приращения сигнала на выходе мостовой цепи, изменяют состояние последней (11 .

Недостатком этих приборов является пониженное быстродействие, обусловленное необходимостью затрат времени на модуляционное воздействие, а также сильным влиянием квадратурной составляющей на длительность процесса уравновешивания, Наиболее близким к предлагаемому является автоматический мост переменного тока, содержащий генератор, выход которого подключен к мостовой измерительной цепи (МИ11) и модулятору, сумма гор вход которого соединен с выходом

МИц„два усилителя-преобразователя, включенных между выходами сумматора, MHLI и входами вычитающего устройства; а также детектор равновесия, включенный между выходом вычитающего устройства и счетными входами реверсивного счетчика, управляющего состоянием NHLl и триггера реверса, управляющего направлением счета реверсивного счетчика. Между выходом модулятора и одним из входов сумматора включен управляемый инвертор, управляющий вход которого подключен к выходу триггера реверса j2).

Однако при наличии неравновесия. по параметру, квадратурному к уравновешйваемому, модуляционное приращение на выходе вычитакицего устройства резко уменьшается по мере приближении к равновесию. Этот недостаток приводит

11ель изобретения - повышение точности измерения, быстродействия и помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается за счет того, что автоматический мост переменного тока, содержащий генератор, 1.5 .соединенный с основным модулятором и мостовой измерительной цепью, .два усилителя-преобразователя, вычитающее устройство, детектор равновесия, включенный между выходом вычитающего устрой20 ства и счетными входами реверсивного счетчика и триггера реверса, причем выход триггера реверса соединен с управ ляющими входами реверсивного счетчика

25 и управляемого инвертора, а второй вход упомянутого инвертора подключен к выходу основного модулятора, снабжен двумя дополнительными модуляторами, тремя переключателями и двумя трехвходовыми сумматорами, включенными между выходом мостовой измерительной цепи и входами усилителей-преобразователей, два дополнительных модулятора включены между выходом генератора и вторыми входами сумматоров, первый переключатель включен между выходом управляемого инвертора и третьими входами сумматоров, два других переключателя включены между выходами усилителей-преобразователей и входами вычитающего устройства, а входы управления всех переключателей подключены к выходу триггера реверса.

На чертеже представлена структурная . схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1, к выходу которого подключена мостовая юмерительная цепь (МИЦ) 2, а также основной 3 и дополнительные 4 и 5 мо50 дуляторы. Выходы дополнительных моду- ляторов 4 и 5 и выход MH1I 2 соединены со входами сумматоров 6 и 7. К третьим входам сумматоров 6 и 7 через йоследовательно соединенные управляемый

55 инвертор 8 и переключатель 9 подключен рыход основного модулятора 3. Выходы сумматоров 6 и 7 через усилители-преобразователи 10 и 11 и дополнительные

3 83453 к тому, что при наличии квадратурной составляюптей резко возрастает погрешность уравновешивания моста из-за паде ния чувствительности системы уравновешивания прибора по регулируемому пара— метру, а это в свою очередь приводит к существенному удлинению процесса уравновешивания моста и уменьшению его быстродействия.

6 4 переключатели,12 и 13 соединены со входами вычитающего устройства 14, выход.» ной сигнал которого поступает на детектор 15 равновесия. детектор 15 равновесия управляет реверсивным счетчиком 16 и триггером 17 реверса..

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал MHU 2 одновременно поступает на входы сумматоров 6 и 7 НВ другие входы которых подаются сигналы LL соответственно от модуляторов 4 и 5. Сигналы U модуляторов 4 и

5 равны и противофазны, не изменяются в процессе уравновешивания и по амплитуде выбираются равными или больше максимально возможной амплитуды квадратурной составляющей выходного, сигнала мостовой цепи 2. На . вход одного из сумматоров 6 и 7 при помощи управляемого инвертора 8 и переключателя 9 поступает выходной сигнал

ДО„„основного модулятора 3, который по амплитуде соответствует единице дискретности уравновешивания моста и также не меняется в процессе уравновешивания. Инвертор 8 и переключатель 9 управляются триггером 17 реверса таким образом, что выходной сигнал модулятора 3 поступает либо на вход сумматора

6, либо на вход сумматора 7 синфазно с сигналом соответствующего дополнительного модулятора 4 или 5. В результате суммирования выходного сигнала MNLl 2 и модуляционных сигналов на выходах сумматоров 6 и 7 действуют неравные по амплитуде напряжения, которые усиливаются и выпрямляются при помощи усилителей-преобразователей 10 и 11 и затем через переклю- чатели 12 и 13 подаются на входы вычитаютпего устройства 14. Переключатели 12 и 13 работают синхронно с переключателем 9 так, что вычитающее устройство 14 всегда вычитает выходной сигнал канала, где не подан сигнал модулятора 3 из сигнала канала, куда в данный момент подан выходной сигнал модулятора 3. Выходной сигнал вычитающего устройства 14 подается на детектор 15 равновесия, который анализирует знак выходного напряжения вычитающего устройства 14 и, если он положительный, то изменяет состояние триттера 17 реверса, а если отрицательный, вырабатывает импульсы; поступающие на реверсивный счетчик 16 до тех пор, пока мостовая измерительная цепь

5 834536 4

Сравним по быстродействию предлагаемое и известное устройства.

Пусть порог чувствительности детек тора равновесия в известном устройстве

5 составляет, например 0,1Ь0м, тогда при —, 0,10 модуляционное,прираа м

Ок щение, равное одному шагу дискретности, вызывает приращение напряжения Ц на входе детектора равновесия меньше, чем его порог чувствительности. Такое приращение детектор равновесия не чувствует, в результате чего зафиксировано равновесие моста и мост переходит к уравновешиванию .последуюЪ .щей, более младшей декаде, хотя при этом неравновесие моста может составить по меньшей мере один шаг старшей декады. Нля того, чтобы при уравновешиваго нии последующей, более младшей, декадой доуравновесить мост, понадобится сделать по меньшей мере десять дополнительных шагов, что снижает быстродействие моста по меньшей мере в -3 раза в

В предлагаеМом устройстве сохраняется высокая чувствительность, невзирая на наличие значительной по величине квадратурной составляющей, что позволяет снизить погрешность уравновешивания моста до предельной величины,.равной половине шага модуляции, а следовательно, и повысить его быстродействие в 2- 3 раза. не будет уравновешена. В точке равновесия сигнал на выходе вычитающего gcT» ройства положительный независимо от состояния триггера 17 реверса. Поэтому детектор 15 равновесия вырабатывает импульсы, периодически изменяющие состояние триггера реверса, но не изменяет, состояния реверсивного счетчика. Йействительно, пусть неравновесие по регу лируемому параметру равно нулю, тогда амплитуда выходных сигналов усилителей-преобразователей определяется только амплитудой квадратурного сигнала 0х и модуляционными сигналами модуляторов, которые складываются векторно.

Амплитуда напряжения на выходе канала, передающего .сигнал измерите и,ной цепи и сигналы основного и дополнительного модуляторов, равна а амплитуда сигнала на выходе другого

Я канала составляет: 0,1 = 0„+0„.

Выходной сигнал канала, в который вводятся оба модуляционных сигнала, больше, чем выходной сигнал второго канала. TBK KBK вычитающее устройство

14 при помощи переключателей 12 и

13 работает так, что всегда вычитает первый сигнал из второго, то при равновесии по регулируемому параметру выходной сигнал вычитающего устройства 14 всегда положительный независи35 мо от положения триггера 17 реверса, при этом величина разностного сигнала

l к — ь—, 6 г 4 I+i/А

"м (i)

ГД8 А- — . -45 к

Из (1) видно, что модуляционное прира щение 6, U по регулируемому параметру в точке равновесия практически не зависит от величины квадратурной составляю щей сигнала неравновесия lJ<, .если величина А во всем диапазоне изменения квадратурной составляющей U< больше единицы, т.е. если соблюдается условие

U 70 . Это позволяет уравновесить

Kmax мостовую цепь по регулируемому пара метру с высокой точностью и за счет этого существенно повысить быстродействие прибора.

Формула изобретени я

Автоматический мост переменного тока, содержащий генератор, соединенный с основным модулятором и мостовой измерительной цепью, два усилителя-преобразователя, вычитающее устройство, детектор -равновесия, включенный между выходом вычитающего устройства и сче1 ными входами реверсивного счетчика,и триггера реверса, причем выход триггера реверса соединен с управляющими. входами реверсивного счетчика и управляемого инвертора, а второй вход упомянутого инвертора подключен к выходу основного модулятора., о т и и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, быстродейсч вия и помехоустойчивости, он снабжен двумя дополнительными модуляторами, тремя переключателями и двумя трехвходовыми сумматорами, включенными между выходом мостовой измерительнойСоставитель И. Бахтина

ЕЬдактор К. Лембак Техред Е.Гаврнлешко Корректор М. немчик

Заказ 4 094/6 7 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13 3035, Москва, Ж-З5, Раувская наб., д. 4/5

Подписное

Фнлнал ППП Патент, г. Ужгороа, ул. Проектная, 4

7 8345 пепи и входами усилителей-преобразователей, два дополнительных модулятора включены между выходом генератора и вторыми .входами сумматоров, первый переключатель включен между выходом управляе мого инвертора и третьими входами сумматоров, два других переключателя включены между выходами усилителей-преобразователей и входами вычитающего устройства, а входы. управления всех перек- 36

36 8 лючателей подключены к выходу триггера реверса, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гриневич Ф. Б. Автоматические мосты переменного тока. Изд-аво СО .

АН СССР, 1964,. Новосибирск, с. 110.

2. Авторское. свидетельство СССР по заявке № 2687637/21, кл. >01% 17/10, 1978,