АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ В КОД Советский патент 1970 года по МПК H03M5/02 

Изобретение может быть использовано в промышленности для автоматизации технологических процессов, в частности в измерительной технике при использовании в качестве датчиков измеряемой величины линейных потенциометров.

Известные автоматические мосты для измерения активных сопротивлений или для преобразования сопротивления в двоичный код не предусматривают работу с потенциометрическими датчиками, сопротивления которых имеют нелинейную характеристику.

Нелинейность характеристики датчика является следствием неточности изготовления как самого потенциометра, так и механизмов, связывающих вал потенциометра с рабочим органом. С помощью известных преобразователей погрешность отсчета измеряемой величины не может быть получена меньше нелинейности характеристики датчика.

Предлагаемый автоматический мост позволяет осуществить преобразование в код сопротивлений потенциометрических датчиков, имеющих нелинейную характеристику, и таким образом, повысить точность измерения. Для этого параллельно основному балансировочному магазину через контакты реле подключен блок автоматического определения участка характеристики, на котором находится измеряемая величина, состоящая из магазина

предварительной балансировки и магазина для смещения начала отсчета и блок линеаризации участков характеристики. Управляющие обмотки указанных реле поочередно

включаются щаговым переключателем.

На фиг. I представлена принципиальная электрическая схема моста; на фиг. 2 - график, поясняющий принцип преобразования. Мост содержит ОСНОБНОЙ балансировочный

магазин 1, величины сопротивлений ступений которого подобраны в заданном коде; нульиндикатор 2, предназначенный для определепия балансировки моста; щаговый переключатель (пскатель) 3 со щетками 4 и 5 (римскими цифрами обозначены положения «шагищеток); кодирующее реле 6 с контактами 7; постоянные сопротпвления 8 и 9; блок автоматического определения участка с магазином 10 предварительной балансировки и магазина 11 для смещения начала отсчета; магазин 12 для изменения масщтаба преобразования (блок липеаризации участков характеристики); реле 13 управления с контактами 14 и 15; реле 16, 17 и 18 предварительной балансировки, контакты которых коммутируют ступени сопротивлений магазинов 10, 11 и 12 кнопки 19 для включения моста; реле 20, переключающее сопротивленпя плеч мостов по окончании предварительной балансировки для

ние преобразования; кнопку 22 для установки реле схемы в исходное положение; сопротивления 23 для ограничения тока, проходящего через контакты нуль-индикатора 2.

Преобразование сонротивления 24, имеющего нелинейную характеристику, в код основано на принцнне линеаризации участков характеристики путем нредварительной балансировки моста и автоматического онределения того линейного участка характеристики, в пределах которого находится измеряемая величина, и кодировання измеряемой величины известным способом путем автоматической комиенсации и балансировки моста.

Снятая характеристика соиротивления потенциометрического датчика JR f(a) разбивается на определенное число участков (ОА, АВ, ВС}, которые с небольщой погрещностыо могут быть заменены прямыми линиями.

Эти участки, описываемые уравнением

R ,

где т - масштабный коэффициент;

jRo - величина сопротивления при а 0, отличаются друг от друга значением т, т. с. наклоном, и величиной .

С помощью дополнительных магазинов 11 и 12 на различных участках характеристики преобразование осуи1,ествляется в соответствующих масщтабах и с соответствующим смещением начала отсчета, т. е. RQ. В результате на всем измеряемом диаиазоне преобразование будет осуществлено в заданном масщтабе.

Первоначально мост состоит из сопротивлений 24, 8 и 9 и магазина 10. Сопротивление 24 имеет величину, равную, например R, сопротивления 8 и 9 равны по величине, магазин 10 отключен.

При нодаче питания на мост на входе нульиндикатора 2 появляется сигнал разбаланса моста, при котором выходные контакты нульиндикатора разомкиуты.

При нажатии кнонки 19 включается реле 13, которое контактом 15 включает щаговый искатель 3 на самоход через его н.з. контакт 25 и контакт 26 реле 21.

Па / шаге шаговый искатель щеткой 4 включает реле 16 предварнтельной балансировки, которое контактом 27 включает в мост первую ступень магазина 10 и контактом 28 блокируется.

Так как величина сопротивления первой ступени магазина 10 меньше измеряемого сонротивления , то на вход нуль-индикатора 2 ностунает сигнал другой полярности, и контакты нуль-индикатора замыкаются.

Па // шаге щетка 5 шагового искателя подключает через замкнутые контакты нуль-индикатора на вход включенного реле 16 напряжение обратной ноляриости, и реле 16 отключается.

Реле 17 включает вторую ступень магазина /( (контактом 30) и становится на самоблокировку (через контакт 31 реле 17).

При этом сопротивление оказывается меньше суммарного сопротивления двух ступеней магазина 10, и выходной сигнал моста приводит к размыканию контактов нуль-индикатора, и на /V шаге шагового искателя

шетка 5 не подаст напряжение обратной нолярности на реле 17. Реле 17 остается включенным, а его контакты 32 и 33 включают в мост вторые стуиени магазинов 11 и 12 и размыкают (контакт 34) цепь пнтания следующего реле 18.

На V и VI шагах искателя изменений в схеме не произойдет. При этом заканчивается первый цикл работы схемы - нредварительная балансировка и определение линейного

участка.

Па VII шаге включается реле 20, которое нроизводит переключения в мосте (контактами 35). Вместо магазина 10 включаются магазины /У и /, а вместо постоянного сопротивления 9 - магазин 12.

После этого схема работает по балансировке моста и кодированию сопротивления R, как если бы сопротивление 24 имело линейную характеристику 02В.

Для получения преобразовапия в заданиом масштабе, наиример, в соответствии с характеристикой ОК необходимо увеличить наклон характеристики и сместить иачало отсчета па величину 002.

Изменение наклона осуществляется масщтабным соиротивлением |Магазина 12, а смещенне начала отсчета - сопротивлением магазина //.

Кодирование соиротнвления R, например,

в двончный код осуществляется следующим образом.

Па IX шаге шагового нскателя включается первое кодирующее реле 6, шунтирующее (одним из контактов 7) первую ступень магазина 1, которая по величине равна половине суммарного сопротнвления магазина.

Оставщаяся половина сопротивления магазина 1, суммированная с включенным сонротивлением магазина //, сравнивается с измеряемым сопротивлением R. Если указанные сонротивлення магазинов 1 к 11 меньше, то, как и ири предварнтельной балансировке; на входе нуль-индикатора 2 будет сигнал, который приводит к замыканию его выходных контактов.

При этом на следующем X щаге шагового искателя на вход включенного реле 6 через щетку 5 и замкнутые контакты нуль-индикатора подается нанряжение обратной полярности. Реле отключается.

В том случае, если сопротивление магазннов 1 и 11 будет больше , то контакты нуль-индикатора будут разомкнуты и через щетку 5 не будет подано на кодирующее реле

В результате последовательного включения кодирующих реле 6 часгь нх будет включена, а часть отключена. Таким образом, измеряелюе сопротивление Rf, будет нредставлено в требуе.мом коде в виде состояний кодирующих реле 6.

На последнем niare щагового искателя включается реле 21, которое контактом 27 размыкает цепь питания шагового искателя.

Последний останавливается в исходном иоложенпп.

Перед повторным измерением необходимо нажать кнопку 22, которая возвращает все реле в исходное иоложеиие.

36 и 7 -контакты реле 16; 38, 39, 40 - контакты реле 18.

О новыщении точностн иреобразования молсно судить ио графику (см. фиг. 2).

Если бы преобразование осуществлялось изьестными устройствами, то иогрешность имела бы величины, оиределяемые как разност между реальной криводинейной характеристикой и ирямой ОМ.

При исиользо1 а11п;1 предлагаемого автоматического моста иогрешность будет иметь величины, оиределяемые как разность реальиоГ| характеристикой и ломано О ABC.

Предлгет изобретения

Автоматический мост для преобразования сопротивления в код, состоящий из сонротивлений, основного балаь сировочного магазина, нуль-индикатора, шагового переключателя и кодирующих реле, отличающийся тем, что, с повышения точностн преобразования вел 1Ч1шы сонротивления, ,его нелинейную характер 1стику, в код параллельно основному балансировочному магазину через контакты реле подключен блок автоматического определения участка характеристики, на котором находится измеряемая величина, состоящнй из магазина предварительной баланси ровки и магазина для смещения начала от счета, и блок линеаризации участков характе ристики, иричем уиравляющие обмотки ука занных реле иоочередно включаются щаговыл..

переключателем.