Фазовый способ формирования регулирующих воздействий для раздельного уравновешивания компенсационно-мостовых измерительных цепей и устройство реализующее способ Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

(54) ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ

ВОЗДЕЙСТВИЙ ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ КОМПЕНСАЦИОННО-МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ

I

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых мостах переменного тока.

Известен способ формирования регулирующих воздействий для уравновешивания компенсационно-мостовых измерительных цепей (трансформаторных) , основанный на сраннении дополнительного сигнала, пропорционального направлению изменения напряжения небаланса после модуляционного изменения параметров уравновешивания, по знаку которого формируют регулирующее воздействие D.

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

Известен более быстродействукндий спрсоб формирования регулирующих воздействий, основанный на сравнении дополнитепышх сигналов, один из которых сформирован пропорциональным вектору напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал сформирован пропорциональным вектору напряжения питания, третий дополнительный сигнал сформирован пропорциоиальным вектору, сдвинутому на четверть периода относительно вектора напряжения питания, чет вертый дополнительный сигнал сформирован пропорциональным проекции

10 первого дополнительного сигнала на второй, по знаку которого формируют управлякщее воздействие по активной составляющей комплексного сопротивления,пятый дополнительный

ts сигнал сформирован пропорциональным проекции первого дополнительного сигнала на третий, по знаку которого формируют регулирующее воздействие по реактивной составля20ющей комплексного сопротивления, ;.

Известно устройство, реализующее предлагаемый способ, содержащее, генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен со входом компенсационно-мостовой измерительной цепи, выход которой под соединен через усилитель к одному из входов фазочувствительного детек тора, 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 явл ется низкое быстродействие, обуслов ленное необходимостью ожидания окон чания переходных процессов в измери тельной цепи для формирования регулирующих воздействий. Цель изобретения - повышение быс родействия формирования регулирующих воздействий путем исключения вр мени ожидания окончания переходных процессов. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирова ния регулирующих воздействий, основанному на сравнении дополнительных сигналов, один из которых сформирован пропорциональным временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через нулевой ypojjGHb с минуса на плюс (с плю са 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 нуаевой 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 сиг нал - 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, форми руют пятый дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной вре менному интервалу несовпадения вто рого дополнительного сигнала с пер4вым, 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 дополнительных сигналов формируют регулирующее воздействие по реактивной составляющей комплексного сопротивления, 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 уравновещивания, выходы которых подключены ко входам соответственно первого и второго цифровых индикаторов, вход одного из блоков уравновешивания 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 регулирукяцих воздействий по каждой из составляняцих измеряемого комплексного сопротивления в течение, например, первого полупериода напряжения питания, позволяет производить коммутацию образцовых мер в момент экстремума второго полупериода напряжения питания, что повышает быетродейст вне уравновешивания за счет HCKJDOчения 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 четьфех тактов, где первый такт соответствует недоуравновешиванию измерительной цепи по обеим составляющим комплексного сопротивления. Второй такт соответствует недоуравновешиванию по реактивной и переуравновепиванию по активной составляющим комплексного сопротивления. Третий такт соответствует переуравновепшванию по реактивной и недоуравновешиванию по активной составляющим комплексного сопротивления. Четвертый такт соответствуетпереуравновешиванию по обеи I составляющим комплексного сопротив ления. Первый дополнительный сигнал (фиг. 1, строка а) формируют пропор циональным временному интервалу, начсшо которого совпадает -с точкой перехода через нулевой уровень с ми нуса на плюс напряжения небаланса (фиг. I, строка в), а конец - с точ кой перехода через нулевой уровень с плюса на минус вьппёуказанного напряжения . Второй дополнительный сигнал (фиг. 1, строка d) формируют пропорциональным длительности положител ной половины периода напряжения питания (фиг. 1, строка а). Третий дополнительный сигнал (фиг. 1, стро ка е) - короткий импульс формируют в момент перехода через нулевой уровень с плюса на минус напряжения питания. Четвертый дополнительный сигнал (фиг. 1, строка f) формируют пропор циональным длительности временного интервала совпадения первого и второго дополнительных сигналов. 1Пятый дополнительныйсигнал (фиг. 1, строка д) формируют пропорциональным длительности временного интервала несовпадения второго дополнительного сигнала с первым Шестой дополнительный сигнал (фиг.. 1, строка h) формируют. пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналов, положительное значение которого соответствует недоутэавновешенному состоянию измерительной цепи (первый и третий такты), а отрицательное переуравновешенному состоянию измерительной цепи (второй и четвертый такты) по активной составляющей комплексно.го сопротивления. Недоуравновешишнию измерительной цепи по реактивной составляющей ком плексного сопротивления соответствует несовпадение во времени первого и второго дополнительных сигналов (фиг. 1, строка О (первый и второй такты) , а переуравновешиванию - кх. . совпадение (фиг. 1, строка J, третий и четвертый такты). Известно, что при подключении цепей вида RL или RC к источнику гармонического напряжения в момент времени, когда вынужденная сос5 гавляющая переходного процесса напряжения или тока (в данном случае тока) равна нулю, в цепи не возникает переходной процесс . Таким моментом времени для компенсационно-мостовой измерительной цепи является момент перехода через экстремум напряжения питаш1Я, так как ток через реактивную составляющую комплексного сопротивления в этот момент равен нулю. Следовательно, коммутация в этот момент времени не вызьшает длительного переходного процесса, и в момент перехода напряжения питания через ближайший нулевой уровень можно начинать формирование регулирующих воздействий для уравновешивания измерительной цепи. Формирование регулирукнцих 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) мояет быть использован для подготовки к коммутации образцовых мер. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, компенсационно-мостовую (трансформаторную) измерительную цепь 2, усилители-О1 раничители 3 и 4, элемент И 5, элемент ЗАПРЕТ 7, формирователь 6 импульсов, интегратор 8, триггер 9, два блока 10 и П уравновешивания и два блока 12 и 13 цифровых индикаторов.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение питания с первого выХода генератора I (фиг. I, строка ф поступает на вход усилителя-ограничителя 4. и на вход измерительной цепи 2, возбуждая на ее выходе напряжение небаланса (фиг. 1, строка в), которое после усиления и ограничения в усилителе-ограничителе 3 поступает (фиг„ 1 строка с) на один из входов элемента И 5 и на инвертирующий вход элемента ЗАПРЕТ 7,с выводов Которых сигналы (соответственно фиг. 1, строки f и д) поступают на соответствующие входы интегратора 8, с выхода которого сигналы (фиг. 1строка h) поступают на один из входов блока уравновешивания по активной составляющей комплексного сопротивления .

Одновременно усиленное и ограниченное напряжение питания (фиг. 1, строка d) поступает на вход формирователя 6 импульсов, на выходе которого формируются короткие импуль. сы по заднему фронту входного сигнала (фиг. I, строка е), которые поступают на вход S триггера 9 и устанавливают его в единичное состояние только в момент совпадения их во времени с импульсами (фиг„ 1, строка с), поступаннцими с выхода усилителя-ограничителя 3 на синхронизируИщий вход триггера 9, выходной сигнал которого поступает на один из входов блока уравновешивания по реактивной составляющей комплексного сопротивления.

Со второго Ьенератора 1 сигнал, сформированный в момент экстремума напряжения питания (фиг; , строка j), поступает на синхронизирующие входы блоков уравновепшвания, подавая команду коммутации образцовых мер, а также на синхронизирующий вход интегратора 9 и иа вход R триггера 9, устанавливая их выходные напряжения в исходное (нулевое) cocтояние.

, Изобретение позволяет повысить быстродействие измере1шя, что имеет большое значение при разработке приборов для АСУТП.

Формула изобретения

1. Фазовый способ формирования регулирующих воздействий для раздельного уравновешивания компенаа- , ционно-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 ашоса 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 - с ближайшей точкой перехода через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) вышеуказанного напряжения питания, отличающийся 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 второго 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 сигналов формируют регухшрз нлцее воздействие по реактивной составляющей комплексного сопротивления, образцовые меры коммутируют в момент ближайшего перехода через отрицательный (положительный) экстремум напряжения питания.

2. Устройство, реализующее способ по п. I, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен со входом одного из усилителей-ограничителей и со входом ксшпенсационно-мостовой измерительной цепиу 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, отличающееся тем, что в него введены элемент И, элемент ЗАПРЕТ, формирователь импульсов и триггер, причем выход первого усилителя-ограничителя соединен с одинм из входов элемента И, со входом формирователя импульсов и. с пряным входом, элемента ЗАПРЕТ, инвертирующий вход которого подключен к выходу второго усилителя-ограничителя, к одному яэ входов триггера и к второму вхсщу элемента И, выход которого попсоеданен к одному из входов, интегратора, второй вход которого соединен с выходом злемеята ЗМ1РЕТ« а третий - со вторьм вьЕкедом гея атора, с вторыми входа1«1 блоков уршэновепивания и с BTOjpuM входом триггера, третий вход которого подклшчеи к выходу фо1 в1рователя юшульсс, а выход к входу втсфого блока уравновешивания.

Источники информгщни, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство- СССР И 230965, кя. GO R 17/02, 1967.

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

V

I

I