Цифровой автоматический экстремальный мост переменного тока Советский патент 1980 года по МПК G01R17/10 

(54; ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ МОСТ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, точнее к области измерения параметров комплексных сопротивлений на переменном токе.

Известны цифровые автоматические 5 экстремгшьные мосты переменного тока для измерения параметров комплексных сопротивлений (проводимостей). Они содержат мостовую измерительную схему, генератор питания этой Ю схемы и устройство,автоматического уравновешивания мостовой измерительной схемы, состоящее из избирательного усилителя, экстремум-детектора, модулятора, уравновешивающего устрой-j5 ства 1 .

Указанные приборы отличаются высокой помехоустойчивостью, точностью измерения при достаточном быстродействии. .20

Дальнейшее повышение быстродействия достигнуто в устройстве, наиболее близком по своей технической сущности к предлагаемому решению. Этот прибор состоит из мультивибратора с двумя 25 противофазными выходами, ждущего мультивибратора, последовательно соединенных генератора, мостовой измерительной схемы, детектора равновесия и двух идентичных каналов уравПЕРЕМЕННОГО ТОКА

новешивания, каждый из которых содержит реверсивный счетчик, сумматор, основной и дополнительный модуляторы, триггер реверса, логическую схему И, первый вход которой соединен с выходом детектора равновесия, один выход -с входом триггера реверса, а другой выход - с входом реверсивного счетчика, причем выход этого счетчика соединен с мостовой измерительной схемой, а его вход и входы основного и дополнительного модуляторов соединены с выходом триггера реверса, выходы основного и дополнительного модуляторов через сумматор подключены к мостовой измерительной схеме, входы управления основного и дополнительного модуляторов подключены к выходам мультивибратора и ждущего мультивибратора, а мультивибратор соединен с вторыми входами логических схем И и входами ждущего мультивибратора. Использование в каждом канале уравновешивания моста ходущего мультивибратора, дополнительного (форсирующего) гтодулятора и сумматора позволяет сократить продолжительность переходных процессов в избирательном усилителе детектора равновесия, вызванных работой модулятора 2.

Быстродействие такого устройства ограничено конечной длительностью переходных процессов в избирательном усилителе, вызванных коммутацией элементов мостовой измерительной схемы, т.е. переключением реверсивных счетчиков в процессе дискретного уравновешивания моста. При этом сигч нал неравновесия мостовой измерительной схемы изменяется скачкообразно, а огибающая выходного сигнала избирательного усилителя вследствие конечной полосы пропускания последнего изменяется плавно по экспоненциальной зависимости.

Целью изобретения является повышение быстродействия цифрового аззтоматического экстремального моста переменного тока. ,

Цель достигается тем, что в цифровом автоматическом экстремальном мосте переменного тока, состоящем из мультивибратора с двумя противофазными выходами, ждущего мультивибратора, последовательно соединенных генератора, мостовой измерительной схемы , детектора равновесия, состоящего из избирательного усилителя и анализатора приращений, и двух идентичных каналов уравновешивания, каждый из которых содержит реверсивный счетчик, сумматор, основной и дополнительный модуляторы, триггер реверса, логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом детектора равновесия, один выход соединен с входом триггера реверс причем выход реверсивного счетчика подключен к мостовой измерительной. схеме, входы основного и дополнительного . модуляторов соединены с выходом триггера реверса, выходы этихмодуляторов .через сумматор подключены . к мостовой измерительной схеме, вторые входы этих модуляторов соединены с выходом мультивибратора, третий вход дополнительного модулятора подключен к выходу ждущего мультивибратора, мультивибратор соединен с вторым входом логического элемента И и входом ждущего мультивибратора, каждый канал уравновешивания снабжен последовательно включенными двумя дополнительными ждущими мультивибраторами и логическим элементом исключающее ИЛИ, а также генератором конечной последовательности импульсов е двумя входами и логическим элементом ИЛИ. Причем входы первого дополнительного ждущего мультивибратора, генератора конечной последовательности импульсов и логического элемента ИЛИ соединены с другим выходом логического элемента И, триггер ревеса подключе11 к управляющему входу реверсивного счетчика через логический элемент исключающее ИЛИ, второй вход генератора конечной последовательности импульсов подключен к

выходу второго дополнительного ждущего мультивибратора, а выход логического элемента ИЛИ - к счетному входу реверсивного счетчика.

Такое выполнение схемы прибора позволяет кратковременно, на время срабатывания, первого дополнительного ждущего мультивибратора, значительно увеличить приращения выходного сигнала мостовой измерительной схемы, обусловленные переключением реверсивных счетчиков, по сравнению с аналогичными приращениями, которые имеют место в процессе уравновешиваНИН моста-прототипа. Вследствие этого скорость нарастания огибающей сигнала на выходе избирательного усилителя увеличивается, т.е. в этом узле происходит сокращение продолжительности переходных процессов, обусловленных переключением реверсивных счетчиков.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого моста.

Он содержит мостовую измерительную схему 1, питаемую генератором 2 синусоидального напря ж.ения, детектор 3 равновесия, который состоит из избирательного усилителя 4 и анализатора 5 приращений, ждущий мультивибратор 6. При помощи логических элементов 7 И совместно с мультивибртором 8 осуществляется временная селекция регулирующих воздействий по обоим измеряемым параметрам комплексного сопротивления (проводимости) , Прибор имеет два идентичных канала автоматического уравновешивания мостовой измерительной схемы. Каждый канал содержит модулятор 9, дополнительный (форсирующий) модулятор 10, сумматор 11, реверсивный счетчик 12 и триггер 13 реверса. Кроме того, в схему прибора введены ждущие мультивибраторы 14, 15, логический элемент 16 исключающее Или, генератор 17 конечной последовательности импульсов и логический элемент 18 ИЛИ.

Функционирование прибора, за исключением узлов 14-18, в принципе не отличается от работы моста-прототипа Поскольку каналы автоматического уравновешивания идентичны, ограничимся анализом процессов, происходящих в одном из каналов при автоматическом уравновешивании моста. Предварительно детектор 3 равновесия устанавливает триггер 13 реверса в такое состояние, которое обеспечивает перек/почение реверсивного счетчика 12 в направлении приближения к равновесию, В очередном такте уравновешивания импульсный сигнал с выхода логического элемента 7 И через логический элемент 18 ИЛИ подается на счетный вход реверсивного счетчика . Этим же импульсным сигналом запускается генератор 17 конечной последовательности импульсов и воз буждается ждущий мультивибратор 14 Генератор 17 с некоторой временной задержкой вырабатывает серию из п импульсов, которые через логически элемент 18 ИЛИ подаются на вход ре версивного счетчика 12. В исходном невозбужденном состоянии ждущего мультивибратора 15 на его вы|ходе действует сигнал, имеющий уровень логической единицы, который подается на управляющий вхо логического элемента 16 исключающе ИЛИ. Логика его работы такова, что его выходной сигнал эквивалентен входному. Таким образом,подача одного импу са с выхода логического элемента 7 И вызывает изменение.состояния ре версивного счетчика 12, эквивалентное п+1 шагам уравновешивания. Поэтому в течение интервала времени, равного длительности пребывания в возбужденном состоянии ждущего мультивибратора 14, через мостовую измерительную схему 1 на вход избирательного усилителя 4 подается сиг нал, приращение которого превышает несколько раз приращение, эквивален ное одному шагу уравновешивания. Вследствие этого переходный процесс в усилителе протекает быстрее, Длительность пребывания в возбужденном состоянии ждущего мультивибратора 14 выбирается равной сокращенной длительности переходных процессов в усилителе. Задним фронтом выходного импульс ждущего мультивибратора 14 запускается ждущий мультивибратор 15,егр выходной сигнал принимает уровень логического нуля. При этом логический элемент 16 исключающее ИЛИ переходит в режи логического инвертора, генератор 17 вырабатывает вторую последовательно п импульсов, которые снова поступаю через логический элемент 18 ИЛИ на счетный вход реверсивного счетчика 12. Поскольку логический сигнал на его управляющем входе меняется на инверсивный, в реверсивном счетчике осуществляется обратный счет п импу сов . В результате происходит прибли жение мостовой измерительной схемы состоянию равновесия на один щаг. Ждущий мультивибратор 15 возбуждаетс на время, равное продолжительности генерирования конечной последователь ности импульсов. Одновременно с возг вратом этого мультивибратора в стабильное состояние мост оказывается подготовленным к отработке следующег такта уравновешивания. Анализ показывает, что существуе строгая математическая зависимость между числом импульсов п, генерируемых генератором 17,длительностью включения ждущего мультивибрато ра 14, добротностью избирательного усилителя 4 и степенью сокращения длительности переходнЕлх процессов в усилителе. Это позволяет выбрать оптимальным образом число импульсов п и длительность включения ждущего мультивибратора 14. Введение в каждый канал моста двух дополнительных ходущих мультивибраторов, генератора конечной последовательности импульсов и двух логических элементов: ИЛИ и исключающее ИЛИ выгодно отличает предлагаемое устройство от моста-прототипа, т„к. это позволяет сократить продолжительность переходных процессов в избирательном усилителе, вызванных переключением реверсивного счетчика и коммутацией мостовой измерительной схемы в процессе ее уравновешивания. В результате предлагаемый мост обладает примерно вдвое большим быстродействием по сравнению с мостом-прототипом,-что позволяет использовать его в быстродействующих информационно-измерительных системах и устройствах. Формула изобретения Цифровой автоматический экстремальный мост переменного тока, состоящий из мультивибратора с двумя противофазными выходами, ждущего мультивибратора, последовательно соединенных генератора, мостовой измерительной схемы, детектора равновесия, состоящего из избирательного усилителя и анализатора приращений, и двух идентичных каналов уравновешивания, каждый из которых содержит реверсивный счетчик, сумматор, основной и дополнительный модуляторы, триггер реверса, логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом детектора равновесия, один выход соединен с входом триггера реверса, причем выход реверсив.ного счетчика подключен к мостовой измерительной схеме, входы основного и дополнительного модуляторов соединены с выходом триггера реверса, выходы этих модуляторов через сумматор подключены к мостовой измерительной схеме, вторые входы этих модуляторов соединены с выходом мультивибратора, третий вход дополнительного модулятора подключен к выходу ждущего мультивибратора, мультияибратор соединен с вторым входом логического элемента И и входом ждущего мультивибратора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, каждый канал уравновешивания моста снабжен последовательно включенными двумя дополнительными ждущими мультивибраторами и логическим элементом исключающее ИЛИ, а также генератором конечной последовательности импульсов

С двумя входами и логическим элементом ИЛИ, причем входы первого дополнительного ж,цущего мультивибратора, генератора конечной последовательности импульсов и логического элемента ИЛИ соединены с другим выходом логического элемента И, триггер реверса подключен к управляющему входу реверсивного счетчика через логический элемент исключающее ИЛИ, второй вход генератора конечной последовательности импульсов подключен к выходу второго дополнительного ждущего мультивибратора, а выход логического элемента ИЛИ - к счетному входу реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и системы управления. 1971, 3, с. 30-32.

2.Заявка № 2404744/18-21, кл. G 01 R 17/10, 22.09.76,

ПО которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.