Автоматический мост переменного тока Советский патент 1986 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения цараметров ком- плексньк сопротивлений.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений за счет устранения неустойчивости работы устройства вблизи верхней и нижней границ измерений.

На чертеже представлена блок-схема автоматического моста переменного тока.

Мост содержит последовательно соединенные генератор 1, мостовую измерительную цепь 2, экстремум-детектор 3, а также первый и второй блоки 4 и 5 уравновешивания, счетчик 6 алгоритма и тактовый генератор 7, ко торьй соединен с вторым входом экстремум-детектора 3., Первая и вторая группы выходом экстремум-детектора 3 соединены с входами блоков 4 и 5 уравновешивания, причем первый и второй входы первой группы выходов экстремум-детектора3 соединены соответственно с первым и вторьми входами 8 и 9 первого блока 4 уравнове- .шивания. Аналогично соединены выходы второй группы вькодов экстремум-детектора 3 с входами 10 и 11 блока 5 уравновешивания. Второй и третий вхо лы мостовой измерительной цепи 2 соединены соответственно с выходами блоков 4 и 5 уравновешивания, первые входы 8 и 10 которых соединены с соответствующими входами счетчика 6 алгоритма, который выходом соединен с третьими входами 12 и 13 соответственно блоков 4 и 5 уравновешивания Блоки уравновешивания вьшолнены идентично И каждьй из них , например блок 4, содержит последовательно соединенные блок 14 связи, распределитель 15 импульсов, реверсивный счетчик 16, сумматор 17 и блок 18 ключей,.выход которого является выходом блока 4 уравновешивания, а также счетчик 19 квазимодулятора, триггер 20 реверса, блок 21 индикации, дешифратор 22, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, элемент И 24, формирователь 25 импульсов, первый, вто- рой и третий элементы ИЛИ 26-28, причем выход дешифратора 22 подключен к второму входу сумматора 17, его первый вход - к первому входу блока 14 связи и к выходу счетчи ка 19 квазимодулятора, а второй вход

23

вместе с вторым входом распределителя 15 импульсов - к второму входу 12 блока 4 уравновешивания . Вход блока 21 индикации подключен к выходу реверсивного счетчика 16, к второму входу которого подключен выход триггера 20 реверса и вход элемента ИСКЛ10ЧАЩЕЕ ИЛИ 23, второй вход которого подключен к второму выходу

сумматора 17, а выход - к первому входу -элемента И 24, выход которого непосредственно соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 26, а через формирователь 25 импульсов с первым входом второго элемента ИЛИ 27. Вторые входы элементов .ИЛИ 26 и 27 соединены соответственно с первым 8 и вторым 9 входами блока 4 уравновешивания, выход элемента

ИЛИ 26 соединен с входом триггера 2Q реверса и первым входом счетчика 19 квазимодулятора, второй вход кото-, рого соединен с вторым входом блока 14 связи и выходом второго элемента ЩШ 27, а третий вход - .с выходом триггера 20 реверса. Выход счетчика 19 квазимодулятора через элемент ИЛИ 28 подключен к второму входу элемента И 24.

Устройство работает следующим об-; разом.

Уравновешивание по одному параметру, осуществляемое одним блоком уравновешивания, например, блоком 4.

Уравновешивание моста по второму параметру осуществляется блоком 5 уровношевания аналогично. Регулирующее воздействие на мостовую измерительную цепь 2 осуш,ествляется коммутацией секций регулирующих плеч измерительной цепи посредством блока 18 ключей. Блок 18 ключей управляется выходным кодом цифрового сумматора 17. Данный код однозначно связан с кодом реверсивного счетчика 16 и счетчика 19 квазимодулятора. Код реверсивного счетчика 16 поступает на вход сумматора .17 непосредственно. Счетчик 14 квазимодулятора

представляет собой счетчик с тремя состояниями, кодируемыми,как (-О, 0,. Переходы из состояния +1 в (-1) и наоборот возможны только через состояние О, устанавливаемое

подачей импульса на первый вход счетчика 19 квазимодулятора. Соответственно указанным состояниям счетчика 19 квазнмодулятора, а также соетояниям счетчика 9 алгоритма дешиф- ратор 22 формирует дополнительный код, нули или прямой код одного шага уравновешивания. Выход дешифратора 22 подключен к второму входу сумматора 17, на выходе которого возможны комбинации: Р-1 (шаг), Р, Р+1 (шаг)..,, где Р - код реверсивного счетчика 16 (прибавление к коду Р дополнительного кода единицы шага уравновешивания равнозначно вычитанию -из р единицы шага)..

Таким образом, в данном мосте осуществляется суммирование рабочего и модуляционного шагов.

Уравновешивание моста осуществляется следующим образом.

Пусть в результате очередного шага уравновешивания экстремум-детектор 3 зафиксировал отрицательное приращение амплитуды выходного сигнала мостовой измерительной цепи 2. При ЭТОМ экстремум-детектор 3 формирует на втором выходе своей первой группь выходов импульс, поступаю1ций с входа 9 блока 4 уравновешивания через элемент ИЛИ 27 -на вторые входы счетчика 19 квазимодулятора и блока 14 связи. Если счетчик 19 квазимодулятора находился в состоянии О, он переводится в одно из крайних состояний: ( + 1 ) или (-), кото- . рое определяется состоянием триггера 20 реверса. Если же счетчик квазимодулятора бьш в крайнем состоянии, то импульс экстремум-детектора 3 через блок 14 связи поступает на счетный вход реверсивного счетчика 16 и изменяет его код на единицу уравновешивания.

Величину тага уравновешивания формирует распределитель 15 импульсов на основании состояния счетчика 6 алгоритма путем посылки указанного

fO

тора, а другие соединив с вторым входом блока 14 связи).

Отсутствие отрицательного приращения амплитуды сигнала неравновесия с мостовой измерительной цепи 2 в результате очередного шага уравно вешивания является признаком перехо да через точку равновесия на один шаг в направлении регулирования. В этом случае экстремум-детектор 3 формирует импульс на первом выходе своей первой грудпы выходов, посту- пающий с входа 8 блока 4 уравновеши вания через элемент ИЛИ 26 на перззьт

J5 вход счетчика 19 квазимодулятора и счетный вход триггера 20 реверса. Счетчик 19 квазимодулятора сбрасьша ется в О, триггер 20 реверса опро кидьгоается. При этом регулирующее

20 воздействие на мостовую измерительную цепь 2 определяется кодом ревер сивного счетчика 10, который соответствует равновесному значению ура новешиваемого параметра по данной группе разрядов.

При дальнейших шагах по этой гру пе .разрядов происходит суммирование полученного кода равновесного значе ние кодами модуляционных шагов, однако состояние реверсивного счетчика при этом не изменяется, чем достигается устойчивость отсчета параметра с блока 21 индикации,

Равновесие моста по группе разря- 35 дов фиксируется счетчиком 6 алгоритма после поступления импульсов на его входы с первых выходов групп выходов экстремум-детектора 3, Тогда счетчик 6 алгоритма переключается в следующее состояние и производится уравновешивание по младшей группе разрядов реверсивного счетчика 16, Работа каналов уравновешивания тактируется тактовым генератором 7.

25

30

40

импульса на входы определенных групп, Рассмотрю процесс уравнов ешивания

разрядов (например, декад реверсивного счетчика 16. Блок 14 связи представляет собой логическую схему, запрещающую прохождение импульса с , его второго входа на выход при крайних состояниях счетчика 19 квазимодулятора, (в частном случае, при кодировании нулевого состояния счетчика 19 квазимодулятора логическими нулями, блок 14 связи можно вьшол нить на элементе 2И-И1Щ, подав на одни входы элем ентов И соотве тствую- щие выходы счетчика 19 квазимодуля-

моста вблизи границ диапазона измерения .

Пусть в результате очередного шага уравновешивания на выходе сум50 матора 17 установилось граничное число регулирования по данной группе разрядов (декаде, тетраде.,.), Такими граничными числами являются либо максимальное число на данной и

55 всех старших группах разрядов N при прямом счете, либо нули во всех

названных группах разрядов при обратном счете.

N

гр. мин

O

тора, а другие соединив с вторым входом блока 14 связи).

Отсутствие отрицательного приращения амплитуды сигнала неравновесия с мостовой измерительной цепи 2 в результате очередного шага уравновешивания является признаком перехода через точку равновесия на один шаг в направлении регулирования. В этом случае экстремум-детектор 3 формирует импульс на первом выходе своей первой грудпы выходов, посту- пающий с входа 8 блока 4 уравновешивания через элемент ИЛИ 26 на перззьтй

5 вход счетчика 19 квазимодулятора и счетный вход триггера 20 реверса. Счетчик 19 квазимодулятора сбрасьша- ется в О, триггер 20 реверса опро- кидьгоается. При этом регулирующее

0 воздействие на мостовую измерительную цепь 2 определяется кодом реверсивного счетчика 10, который соответствует равновесному значению уравновешиваемого параметра по данной группе разрядов.

При дальнейших шагах по этой группе .разрядов происходит суммирование полученного кода равновесного значение кодами модуляционных шагов, однако состояние реверсивного счетчика при этом не изменяется, чем достигается устойчивость отсчета параметра с блока 21 индикации,

Равновесие моста по группе разря- 5 дов фиксируется счетчиком 6 алгоритма после поступления импульсов на его входы с первых выходов групп выходов экстремум-детектора 3, Тогда счетчик 6 алгоритма переключается в следующее состояние и производится уравновешивание по младшей группе разрядов реверсивного счетчика 16, Работа каналов уравновешивания тактируется тактовым генератором 7.

5

0

0

Рассмотрю процесс уравнов ешивания

моста вблизи границ диапазона измерения .

Пусть в результате очередного шага уравновешивания на выходе сумматора 17 установилось граничное число регулирования по данной группе разрядов (декаде, тетраде.,.), Такими граничными числами являются либо максимальное число на данной и

всех старших группах разрядов N при прямом счете, либо нули во всех

названных группах разрядов при обратном счете.

N

гр. мин

В реверсивном счетчике 16 в этом случае находится число либо Nfft,aj -i (шаг), либо Игр.мин, +1 (шаг).

Пусть в результате произведен-- кого шага фиксируется отрицательное приращение. Тогда в следующем такте в реверсивном счетчике 17 устанавливается число либо Nfp ддокс либо Nrp ,дц(

В результате суммирования этого чис- ла с кодом шага с выхода дешифратора 22 на выходе сумматора 17 появится код числа ( Nrp,Mo(Kc +1.) либо К-( г1 (шаг)1, что 5шляется выходом из допустимого диапазона чисел. Индика- тором такого выхода, является логическое состояние выхода переноса из старшего разряда сумматора 17-, являю- ; щегося вторым выходом сумматора.В случае появления числа . (шаг) на этом выходе устанавливается единица, в случае Н -1 (шаг) - логический нуль согласно правилам двоичного суммирования, В мосте призн - ком прямого счета являе тся нуль на выходе, триггера 20 реверса, а обратного - единица. В таком случае на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 возникает неравнозначная логическая комбинация, вызьгоающая появление единицы на выходе элемента 23. которая через элемент ИЛИ 26 поступа ет на вход триггера 20 реверса и опрокидывает его, а также сбрасьшает счетчик 19 квазимодулятора. В результа- те сброса счетчика 19 квазимодулятора на выходе сумматора 17 устан йли- вается код реверсивного счетчика 16, т.е. код граничного числа, а н выходе элемента И 24 - логический нуль Отрицательный перепад напряжения на выходе элемента И 24 запускает формирователь 25 импульсов.

Импульс формирователя 25 импульсов через элемент ИЛИ 27 устанавливает счетчик 19 квазимодулятора в крайнее состояние, противоположное его крайнему состоянию в предыдущем такте, что приводит к установлению на выходе сумматора 17 кода числа N р, J,.,ц(, - -1 (шаг) либо . мин +1 (таг).

Поскольку все элементы блока 4 уравновешивання можно выбрать быстродействующими, то блок 18 ключей среагирует на последние кодовые комбинации. Это значит, что при отсутствии признака равновесия в результате шага в гра- яичное значение следующий шаг будет

обязательно в противоположном направлении . При этом будет получен призна достижения равновесия при значении числа, равном граничному для данной группы разрядов, и возможен переход на младшую группу разрядов. Элемент ИЛИ 28 совместно с элементом И 24 не пропускают единицу с выхода эла- мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 на другие элементы блока 4 уравновешивания в моменты появления признаков достижения равновесия. При этом происходит опрокидывание триггера 20 реверса и возникновение неравнозначной кодовой комбинации на входах элемента 23, Однако одновременно производится сброс счетчика 19 квазимодулятора, что приводит к появлению нуля на вы- ходе элемента ИЛИ 28, которьй надежно запирает элемент И 24.

Таким образом, данное устройство может измерять параметры комплексных сопротивлений от нуля до максимальных наборов на всех группах разрядов что существенно расширяет его диапазон измерений. Динамический диапазон измерений устройства равен максимальному набору реверсивного счетчика.

Формула -изобретения

Автоматический мост переменного тока, содержащий последовательно соединенные генератор, мостовую измерительную цепь и экстремум-детектор, а также первый и второй блоки уравновешивания, счетчикалгоритма и тактовый генератор выход которого подключен к второму входу экстремум-детектора, первая и вторая группы выходов которого соединены с первыми и вторыми входами соответственно первого и второго блоков уравновешивания, второй и третий входы мостовой измерительной цепи соединены с выходами соответственно первого и второго блоков уравновешивания, с первыми входами которых еоединень входы счетчика алгоритма, выход которого соединен с третьими входами блоков уравновешивания, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок связи, распределитель импульсов, реверсивный счетчик, сумматор и блок ключей, выход которого соединен с выходом блока уравновешивания, а также счетчик квазимодулятора, триггер реверса, блок индикации и дешифратор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый вход дешифратора соединен с первым входом блока связи и выходом счетчика квазимодулятора, первый вход которого соединен.с входом триггера реверса второй вход - с вторым входом блока связиj а третий вход - с выходом триггера реверса, к которому подключен второй вход реверсивного счет чика, выход которого соединен с входом блока индикации вторые входы распределителя импульсов и дешифратора соединены с третьим входом блока уравновешивания, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в казкдый блок уравновешивания

введены элемент И,- первый, второй и третий элементы ИЛИ, формирователь импульсов и элемент ИСКЛОЧЛЮЩЕЕ ИЛИ, вхоДы которого .соответственно соединены с вторым выходом сумматора и выходом триггера реверса, а выход - с первым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом

первого элемента ИЛИ и с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами блока уравновешивания, а выходы - соответственно с первым и вто- рым входами счетчика квазимодулятора, выход которого через третий элемент

ЛИ подключен к второму входу элемента И.

Редактор Т. Кугрышева

Заказ 778/55 .Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж- ЗЗ, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель В. Семенчук

Техред М.Пароцай Корректор Е. Сирохман

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Целью изобретения является расширение диа пазона измерений, что достигается устранением неустойчивости работы устройства вблизи верхней и нижней границ измерений. Автоматический мост переменного тока выполнен на 28 схемных элементах с использованием логических элементов. Обеспечивает изменение параметров комплексных сопротивлений от нуля до максимальных наборов во всех группах разрядов, что существенно расширяет его диапазон измерений. Динамический диапазон измерений моста равен максимальному набору реверсивного счетчика. I ил. 00 IN5 ОО