Автоматический мост переменного тока Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

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

Цель изобретения - повышение точности измерения, быстродействия и помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается за счет того, что автоматический мостпеременного тока, содержащий генератор .соединенный с основным модулятором и мостовой измерительной цепью, два усилителя-преобразователя, вычитающее уст ройство, детектор равновесия, включенный между выходом вычитающего устройства и счетными входами реверсивного счетчика и триггера реверса, причем выход триггера реверса соединен с управЛ5ПОЩИМИ входами реверсивного счетчика 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 цэпи и входами усютителей-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 предлагаа лого устройства.

Устройство содержит генератор 1, к выходу которого подключена мостовая измерительная цепь (МИЦ) 2, а также основной 3 и дополнительные 4 и 5 модуляторы. Выходы дополнительных модуляторов 4 и 5 и выход МИ11 2 соединены со входами сумматоров 6 и 7. К третьим входам сумматоров 6 и 7 через йоследрвательно соединенные управляемы инвертор 8 и переключатель 9 подключен дВЫход основного модулятора 3. Выходы сумматоров 6 и 7 через усилител -преоёразователи 10 и 11 и дополнительные

переключатели ,12 и 13 соединены со вхдами вычитающего устройства 14, выход ной сигнал которого поступает на детектор 15 равновесия. Детектор 15 равнсжесия управляет реверсивным счетчиком 16 и триггером 17 реверса..

Устройство работает следующим о разам,

Выходной сигнал МИЦ 2 одновременн поступает на входы сумматоров 6 и другие входы которых подаются сигналы Ыл соответственно от модуляторов 4 и 5. Сигналы Уц 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 ри помощи управляемого инвертора 8 и переключателя 9 поступает выходной сигнал /.и, основного модулятора 3, который по амплитуде соответствует единице дискретности уравновешивания моста и также не меняется в процессе уравновешивания. Инвертор 8 и переключатель 9 уп- равляются 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 до полнительного модулятора 4 или 5. В результате суммирования выходного сигнала МИН 2 и модуляционных сигнале 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 переключатели 12 и 13 подаются на входы вычитающего устройства 14. Переключатели 12 и 13 работают синхронно с переключателем 9 так, что вычитающее устройство 14 всегда вьиитает 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 триггера 17 реверса, а если отрицательный, вырабатывает импульсы; поступающие на реверсивный счетчик 16 до тех пор, пока мостовая измерительная цепь не будет уравновешена. В точке равновесия сигнап на выходе вычитаклцего усрройства попожитепьный независимо от состояния триггера 17 реверса. Поэтому детектор 15 равновесия вырабатывает импульсы, периодически изменяющие состояние триггера реверса, но не изменяет состояния реверсивного .. счетчика. Действительно, пусть неравновесие по регу ЛЕруемому параметру равно нулю, тогда амплитуда выходных сигналов усилителей-преобразователей определяетсятолько амплитудой квадратурного сигнала Uy/ и модуляционными сигналами модуляторо, которые складьтваются векторно. Ампяитуда напряжения на выходе канала, передающего сигнал измерительной пвпи и сигналы основного и дополнительг ного модуляторов, равна а амплитуда сигнала на выходе другого канала составляет : Ц . Выходной сигнал канала, в который вводятся оба модуляционных сигнала, больше, чем выходной сигнал второго канала. Так как вычитающее устройство 14 при помощи переключателей 12 и 13 работает так, что всегда вычитает первый сигнап из второго, то при рав новесии по регулируемому параметру выходной сигнал вычитающего устройства 14 всегда положительный независи мо от положения триггера 17 реверса, при этом величина разностного сигнала .У на выходе вычитающего устройства 14 равна AU-U -Uj AU V1 + i/ft где (1) видно, что модуляционное пpиpav щение и по регулируемому параметру в точке равновесия практически не зави сит от величины квадратурной срставляю щей сигнала неравновесия Uj, .если величина А во всем диапазоне изменени квадратурной составляющей Uj больше единицы, т.е. еспи соблюдается условие Uv. VUv Это позволяет уравновесить гпач, мостовую цепь по регулируемому пара - метру с вырокой точностью и за счет этого существенно повысить быстродействие прибора. Сравним по быстродействию предлагаемое и и даестное устройства. Пусть порог чувствительности детектора равновесия в известном устройстве составляет, например О,lAU, , тогда л/ 0,1О модуляционное ,приращенне, равное одному шагу дискретности, вызывает приращение напряжения iU|J на входе детастора равновесия меньше, чем его порог чувствительности. Такое приращение детектор равновесия не чувствует, в результате чего зафиксировано равновесие моста и мост переходит к уравновещ1Еанию последутощей, более младшей декаде., хотя при этом неравновесие моста может составить по меньшей мере один шаг старшей декады. Для того, чтобы при уравновешивании последующей, более младшей, декадой доуравновееить мост, понадобится сделать по меньшей мере десять дополни.тельных шагов, что снижает быстродейств ю моста по меньшей мере в 2-3 раза. В предлагаемом устройстве сохраняется выссжая чувствительность, невзирая на наличие значительной по величи не квадратурной составляющей, что позволяет снизить погрешность уравновешивания моста до предельной величины, равной псшовине шага модуляции, а следовательно, и повысить его быстродействие в 2- 3 раза. Формула изобретения . Автоматический мост переменного тока, содержащий генератор, соединенный с основным модулятором и мостовой иэмерительной цеоью, два усилителя-преобразователя, вычитающее устройство, детектор-равновесия, включенный между выходом вычитающего устройства и счет нЫми входами реверсивного счетчика ,и триггера реверса, причем выход тригге ра реверса соединен с управляющими входами реверсивного счетчика и управляемого инвертора, а второй вход упомянутсяго инвертора подключен к выходу основного модулятора., отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения, быстродействия и помехоустойчивости, он снабжен двумя дополнительными модуляторами, тремя переключателями и Двумя трехвходовыми сумматорами, включенными между выходом мостовой измерительнойцепи и входами усипитепей-преобразоватепей, два дополнитепьных модулятора включены между выходом генератора и вторыми .входами сумматоров, пе{юый1 переключатель включен между Выходом управляе; wforo инвертора и третьими входами сумматоров, два других переключателя включены между выходами усипнтелей-прео&раз язателей и входами вычитающего устройства, а входыуправления всех переключателей подключены к выходу триггера реверса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гриневич Ф. Б. Автоматические мосты перетленного тока. ИэД-.-&о СО , АН СССР, 1964, Новосибирск, с. НО.

2.Авторское свидетельство CQCP по заявке № 2687637/21, кп.С,01Р 17/1Ю, 1978.