Фазовый способ формирования регулирующих воздействий для раздельного уравновешивания компенсационно-мостовых измерительных цепей и устройство реализующее способ

 

CoIo3 Соввтсннк

Соцнапмстнчвсннк

Рвспубпнн

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<щ900193 (6I ) Дополнительное к авт. санд-ау (22) Заявлено 04.03. 80 (21) 2888974/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.82 Ькмлетень М 3

Дата епубликовання описания 230182 (5i)N. Кл.

G 01 R 17/10

ВеударстеееаыЯ кенктет

СССР ае явлен азебретеккЯ к еткрмткЯ (53) УДК 621.317. .733(088.8) (72). Авторы изобретения

А.Ф.Прокунцев, Г.И.Шаронов и В.В.Заморский

Пензенский завод"ВТУЗ при Заводе ВЭМ (филиал

Пензенского политехнического института),"

1 (71 ) Зая ви тель (54) ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ

ВОЗДЕЙСТВИЙ Д3И РАЗДЕЛЬНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ

КОМПЕНСАЦИОННО-МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ

Изобретение относится к электро" измерительной технике и может быть использовано в цифровых мостах переменного тока.

Известен способ формирования регулирующих воздействий для уравновешивания компенсационно-мостовых измерительных цепей (трансформатор" ных), основанный на сравнении дополнительного сигнала, пропорционального направлению изменения напряже10 ния небаланса после модуляционного изменения параметров уравновешивания, по знаку которого формируют регулирующее воздействие 1.1) .

is

Недостатком данного способа является низкое быстродействие, обусловленное нахождением частных экстремумов.

Известен более быстродействующий способ формирования регулирующих воздействий, основанный на сравнении дополнительных сигналов, один из которых сформирован пропорциональным вектору напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал сформирован пропорциональным вектору напряжения питания, третий дополнительный сигнал сформирован пропорциональным вектору, сдвинутому на четверть периода относительно вектора напряжения питания, чет вертый дополнительный сигнал сформирован пропорциональным проекции первого дополнительного сигнала на второй, по знаку которого формируют управляющее воздействие по активной составляющей комплексного сопротивления, пятый дополнительный сигнал сформирован пропорциональным проекции первого дополнительного сигнала на третий, по знаку которого формируют регулирующее воздействие по реактивной составляющей комплексного сопротивления.

Известно- устройство, реализующее предлагаемый способ, содержащее. генератор синусоидального напря- чао з

55 жения, выход которого соединен со входом.компенсационно-мостовой: измерительной цепи, выход которой подсоединен через усилитель к одному из входов фазочувствительного детектора, второй вход которого подключен к выходу генератора, а первый и второй выходы через первый и второй интеграторы .- к блоку уравновешивания, соответственно, выходы которых подключены к индикаторам (2).

Недостатком данных устройств является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью ожидания окончания переходных процессов в измерительной цепи для формирования регулирующих воздействий.

Цель изобретения — повышение быстродействия формирования регулирующих воздействий путем исключения вре. мени ожидания окончания переходных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирова« ния регулирующих воздействий, основанному на-сравнении дополнительных сигналов, один иэ которых сформирован пропорциональным временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец — с ближайшей точкой перехода через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) вышеуказанного напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал сформирован пропорциональным временному интервалу, начало которого сов. падает с точкой перехода через нупевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения питания, а конец — с ближайшей точкой перехода через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) вышеуказанного напряжения питания, формируют третий дополнительный сигнал - короткий. импульс в момент перехода через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) на" пряжения питания, формируют четвертый дополнительный сигнал, длительностью пропорциональнойвременному интервалу совпадения первого дополнительного сигнала со вторым, форми" руют пятый дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу несовпадения вто рого дополнительного сигнала с пер1r

50 вым, формируют шестой дополнительный сигнал, пропорциональный разности четвертого и пятого дополнитель ных сигналов, по знаку которого формируют регулирующее воздействие по активной составляющей комплексного сопротивления, а по временному расположению первого и третьего допол- нительных сигналов формируют регулирующее воздействие по реактивной составляющей комплексного сопротнв" ления, образцовые меры коммутируют в момент ближайшего перехода через отрицательный (положительный) экстремум напряжения питания.

Способ реализуется с помощью устройства, содержащего генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен со входом одного из усилителей"ограничителей и со входом компенсационно-мостовой измерительной цепи, выход которой подсоединен ко входу второго усилителя-ограничителя, два блока уравновешивания, выходы которых подключены ко входам соответственно первого и второго цифровых индикаторов, вход одного из блоков уравнове" шивания подсоединен к выходу интегратора, в которой введены элемент И, элемент ЗАПРЕТ, формирователь импульсов и триггер, причем выход первого усилителя-ограничителя соединен с одним из входов элемента И, со входом формирователя импульсов и с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, инвертирующий вход которого подключен к выходу второго усилителя-ограничителя, к одному из входов триггера и к второму входу элемента И, выход которого подсоединен к одному из входов интегратора, второй вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ, а третий — со вторым выходом генератора, с вторыми входами блоков уравновешивания и с вторым входом триггера,- третий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а выход — к входу второго блока уравновешивания.

Одновременное формирование регулирующих воздействий по каждой из составляющнх измеряемого комплексного сопротивления в течение, например, первого полупериода напряжения питания, позволяет производить коммутацию образцовь1х мер в момент экстремума второго полупериода напряжения

5 90 питания, что повышает быстродействие уравновешивания за счет искюпочения времени на ожидание окончания переходных процессов в компенсационно-мостовой измерительной цепи.

На фиг. 1 приведена. временная диаграмма работы устройства; на фиг. 2 — структурная схема устройства, реализующего способ.

На временной диаграмме показан процесс формирования регулирующих воздействий для уравновешивания ком« пенсационно-мостовой измерительной цепи на примере четырех тактов, где первый такт соответствует недоуравновешиванию измерительной цепи по обеим составлякицим комплексного сопротивления. Второй такт соответствует недоуравновешиванин по реактивной и переуравновешиванию по активной составляющим комплексного сопротивления. Третий такт соответствует переуравновешиванию по реактивной и недоуравновешиванию по активной составляющим комплексного сопротивления. Четвертый такт соответствуе переуравновешиванию по обеим составляющим комплексного сопротивI ления.

Первый дополнительный сигнал (фиг. 1, строка а) формируют пропорциональным временному интервалу, начало которого совпадает .с точкой перехода. через нулевой уровень с минуса на плюс напряжения небаланса (фиг. 1, строка в), а конец " с точкой перехода через нулевой уровень с плюса на минус вышеуказанного напряжения. вертого дополнительных сигналов, положительное значение которого соответствует недоутзавновешенному сос» тоянию измерительной цепи (первый и третий такты), а отрицательноепереуравновешенному состоянию измерительной цепи (второй и четвертый такты) по активной составлдницей комплексного сопротивления.

1S Недоуравновешиванию измерительной цепи по реактивной составляющей ком" плексного сопротивления соответствует несовпадение во времени первого и второго дополнительных сигналов

20 (фиг. 1, строка L) (первый и второй такты), а переуравновешнванию - их совпадение (фиг. 1, строка 3, третий и четвертый такты).

Известно, что при подключении цепей вида RL или RC к источнику гармонического напряжения в момент времени, когда вынужденная составляющая переходного процесса напряжения или тока (в данном случае тока) равЗО на нулю, в цепи не возникает переходной процесс . Таким моментом времени для компенсационно-мостовой измерительной цели является момент перехода через экстремум напряжения питания, так как ток через реактивную составляющую комплексного сопротивления в этот момент равен ну.лю. Следовательно, коммутация в этот момент времени не вызывает длитель40 ного переходного процесса, и в момент перехода напряжения питания через ближайший нулевой уровень можно начинать формирование регулиру ющих воздействий для уравновешивания

1 измерительной цепи.

Формирование регулирующих воздействий заканчивается в течение половины периода от точки перехода напряжения питания через нулевой уровень, а временной интервал между концом формирования регулирующих воздействий и ближайшим переходом через экстремум напряжения питания (моментом коммутации образцовых мер) может быть использован для подготовки к коммутации образцовых мер.

Устройство содержит генератор синусоидального напряжения, компенI

Второй дополнительный сигнал (фиг. 1, строка с1) формируют про" порцио наль ным длит ель нос ти положительной половины периода напряжения питания (фиг. 1, строка а). Третий дополнительный сигнал (фиг. 1, строка е) — короткий импульс формируют в момент перехода через нулевой уровень с плюса на минус напряжения питания, Четвертый дополнительный сигнал (фиг. 1, строка f) формируют пропорциональным длительности временного интервала совпадения первого и второго дополнительных сигналов.

Пятый дополнительный сигнал (фиг. 1, строка g) формируют пропорциональным длительности времен0193 6 ного интервала несовпадения второго дополнительного сигнала,с первым.

Шестой дополнительный. сигнал (фиг.. 1, строка h) формируют,пропорциональныИ разности третьего и чет7 900193 сационно"мостовую (трансформаторну измерительную цепь 2, усилители-or раничители 3 и 4, элемент И S, элемент ЗАПРЕТ 7, формирователь 6 импульсов, интегратор 8, триггер 9, 3 два блока 10 и 11 уравновешивания н два блока 12 и 13 цифровых индикаторов.

Устройство работает следующим образом. 10

Напряжение питания с первого выхода генератора (фиг. 1, строка ф поступает на вход усилителя-ограничителя 4, и на вход измерительной цепи 2, возбуждая на ее выходе напря- 13 жение небаланса (фиг. 1, строка в), которое после усиления и ограничения в усилителе-ограничителе 3 посту пает (фиг. I, строка с) на один из входов элемента И 5 и на инввртиру- 20 ющий вход элемента ЗАПРЕТ 7 с выводов которых сигналы (соответственно фиг. 1, строки f и g) поступают на соответствующие входы интегратора

8, с выхода которого сигналы (фиг. 1, 3 строка h) поступают на один из входов блока уравновешивания по активной составляющей комплексного сопротивления.

Одновременно усиленное и ограни- 30 ченное напряжение питания (фиг. !, строка d) поступает на вход формирователя б импульсов, на выходе ко" торого формируются короткие импуль" . сы по заднему фронту входного .сигнала (фиг. 1, строка е), которые поступают на вход S триггера 9 и уста" навливают его в единичное состояние только в момент совпадения их во времени с импульсами (фиг. 1, 40 строка с}, поступающими с выхода усилителя-ограничителя 3 на синхроиизи-I рующий вход триггера 9, выходной сигнал которого поступает на один из входов блока уравновешивания по ре" активной составляющей комплексного сопротивления.

Формула изобретения

Со второго генератора i сигнал, сформированный в момент экстрему30 ма напряжения питания (фиг. 1, строка j) поступает на синхронизирующие входы блоков уравновешивания, подавая команду коммутации образцо" вых мер, а также на синхронизирующий вход интегратора 9 и на вход К триг33 гера 9, устанавливая их выходные напряжения в исходное (нулевое) сос тояние.

Изобретение позволяет повысить быстродействие измерения, что имеет большое значение при разработке приборов для АСУТП.

1..Фазовый способ формирования регулирующих воздействий для раздельного уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи, основанный на сравнении дополнительных сигналов, один из которых сформирован пропорциональным временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец — с ближайшей точкой перехода через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) вышеуказанного напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал сформирован пропорциональным временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения питания, а конец - c ближайшей точкой перехода через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) вышеуказанного напряжения литания, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, формируют третий дополнительный сигнал — короткий импульс в момент перехода через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) напряжения питания, формируют четвертый дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу совпадения первого дополнительного сигнала со вторым, формируют пятый дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу несовпадения Bòoðoão дополнительного сигнала с первым, формируют шестой дополнительный сигнал, пропорциональный разности четвертого и пятого дополнительных сигналов, по знаку которого формируют регулирующее воздействие по активной составляющей комплексного сопротивления, а по временному расположению первого и третьего дополнительных сигнаk лов формируют регулирующее воздействие по реактивной составляющей комплексного сопротивления, образ900193 цовые меры коммутируют в момент ближайшего перехода через отрицательный (положительный) экстремум напряжения питания.

2. Устройство, реализующее спо- 5 соб по п. 1, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен со входом одного из усилителей-ограничителей н со входом компенсацнонно-мостовой измерительной цепи, выход которой подсоединен ко входу второго усилителяограничителя, два блока уравновешивания, выходы которых подключены ко входам соответственно первого и второго цифровых индикаторов, вход одного из блоков уравновешивания подсоединен к выходу. интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены элемент И, элемент

ЗАПРЕТ, формирователь импульсов и триггер, причем выход первого усилителя-ограничителя соединен с одним из входов элемента И, со входом формирователя импульсов и. с прямым входом. э.-.емента ЗАПРЕТ, инвертирукщий вход которого подключен к выходу второго усилителя-.ограничителя, к одному as входов триггера и к второму входу элемента И, выход которого подсоединен к одному из входов.интегратора, второй вход котереге соединен .с выходом элемента ЗАПРЕТ а третий - со вто рым выходам генератора, с вторьаж входами блоков уравновешивания н с вторым входом триггера,. третий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а выходк входу второго блока уравновешивания.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство- СССР

Ф 230965, кл. 6 01 R 17/02, 1967»

2. Патент СШ 11 3663955, кл. 324/57, 1972 (прототип).

900193

Составитель В.Семенчук

Редактор Н.Бобкова Техред Т.Маточка Корректор В.Синицкая

Заказ 12175 62 Тираж 718 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