Способ раздельного уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

напряжения питания, а конец - с ближайшей точкой перехода ерегз нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс)вышеуказанного напряжения пн танияг формируют третий дополнительный сигнал - короткий импульс в момент перехода через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс) напряжения питания, формируют четвер тый дополнительный сигнал, длительность которого пропорциональна времанному интервалу совпадения первого дополнительного сигнала со вторым, формируют пятый дополнителЕзНый сигнал, длительность которого пропорциональна временному интервалу несов;падения второго дополнительного сигнала с первым, формируют шестой дополнительный сигнал, пропорциональный разности четвертого и пятого дополнительных сигналов, по . знаку которого определяют направление коммутации очередных разрядов элементов уравновешивания измеритель ной цепи по активной составляющей комплексного сопротивления, а по вре менному расположению первого и треть его дополнительных сигналов определя ют направление ком 4утации очередных разрядов элементов уравновешивания измерительной цепи по реактивной сос тавляющей комплексного сопротивления коммутацию элементов уравновешивания производят в момент отрицательного (.положительного) экстремума напряжения питания 121. Недостатком этого способа уравно вешивания является низкое быстродейс вие, обусловленное последовательной комглутацией всех элементов очередной декады (тетрады ) элементов уравновешивания, так как сформированные ре гулирующие воздействия не пропорцио,нальны величине разбаланса и поэтому не позволяют определять веса очередных разрядов элементов уравновешивания. Известно устройство, реализующее способ, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из выходов которого соединен с входом одного из усилителей-ограничителей и с входом измерительной цепи, выход которой подключен к входу второго усилителя-ограничителя, выход которого подсоединен к одному из входов элемента И, к одному из входов триггера н к одному из входов элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с ОДНИМ из входов интегратора, а второй вход - с выходом первого усилителя-ограничителя, с входом формиро вателя импульсов и с вторым входом элемента И, выход которого подключе к второму входу интегратора, выход которого подсоединен к одному из вх дов первого блока уравновешивания, второй вход которого соединен с вто рым выходом, генератора, с третьим входом интегратора, с одним из входов второго блока уравновешивания и с вторым входом триггера, третий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а выход к второму входу блока уравновешивания, выходы первого и второго блоков уравновешивания подсоединены к входам соответственно первого и второго цифровых индикаторов 2. Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, обусовленное исследовательной коммутацией всех элементов очередной декаы (тетрады.) элементов уравновешиания, так как сформированные регулирующие воздействия не пропорциональны величине разбаланса и поэтому не позволяют определять веса очередных разрядов элементов уравновешивания . Цель изобретения - повышение быстродействия раздельного уравновешивания .компенсационно-мостовых 1 измерительных цепей путем формиро-; вания регулирующих воздействий в течение половины периода напряжения питания пропорциональными как направлению, так и величине отклонения измерительной цепи от состояния равновесия. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе раздельного уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи, основанном на сравнении дополнительных сигналов, один из которых сформирован пропорциональным вектору небаланса, в котором коммутацию элементов уравновешивания производят в момент отрицательного (положительного) экстремума напряжения питания, второй дополнительный сигнал формируют пропорциональным среднему значению первого дополнительного сигнала за временной интервал от момента перехода опорного напряжения через нулевой уровень с минуса на (с плюса на минус) до момента ближайшего положительного (отрицательного) экстремума, третий дополнительный сигнал формируют пропорциональные среднему значению первого дополнительного сигнала за временной интервал от момента перехода опорного напряжения через положительный (отрицательный) экстр 1ум до момента перехода его через нулевой уровень с плюса на минус ( с минуса на плюс ), четвертый и пятый дополнительные сигналы формируют пропорциональными соответственно сумме и разности второго и третьего дополнительных сигналов, по знакам и величинам четвертого и пятого дополнительных сигналов определяют соответственно направления коммутации и веса очередных разрядов уравновешивания измерительной цепи соответственно активной и реактивной сотавляющих комплексного сопротивлени

В устройство, содержащее генератор синусоидального напряжение, оди из выходов которого соединен с входом измерительной цепи, выход которой через согласующий блок подключен к первому входу первого интегратора второй вход которого подсоединен к BTOpcwy выходу генератора, третий выход которого соединен с третьим входом первого интегратора и с первым входом блока уравновешивания с цифровым индикатором, введены вто-. рой интегратор и арифметический блок причем четвертый выход генератора соединен с одним из входов второго интегратора, второй вход которого . подключен к выходу согласующего блока, третий вход - к третьему выходу генератора, а выход - к одному из входов арифметического блока, вто-. рой вход которого подсоединен к вы:ходу первого интегратора, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами общего блока уравновешивания с цифровым индикатором, выход которого подсоединен к второму входу согласующего блока.:

Одновременное формирование регулирующих воздействий в течение, например, положительной половины периодов опорного напряжения, пропорциональными как направлению, так и величине отклонения измерительной, цепи от состояния равновесия, позволяет повысить быстродействие- уравновешивания за счет сокращения количества коммутаций элементов уравновешивания.

На фиг. 1 приведена временная диаграмма работы устройства, поясняющая сущность способа | на фиг. 2 - структурная схема одного из возможных вариантов устройства, реализующего способ.

На временной диаграмме показан процесс формирования регулирующих воздействий для уравновешивания кс пенсационно-мостовой измерительной цепи на примере четырех тактов, где первый и третий такты соответствуют недоуравновешкванию измерительной . цепи по обеим составляющим комплексного сопротивления. Второй такт соответствует недоургшновешиванию по реактивной и переуравновешиванию по актив1ной составляющим комплексного сопротивления. Четвертый такт соответствует переуравновешиванию по реактивной и недоуравновешиванию по активной составляющий комплексного сопротивления.

В исходном состоянии измерительна цепь находится в состоянии недоуравновешивания по обеим составляющим,

таким образом первый дополнительный сигнал фиг. l-b)формируют пропорциональным напряжению небаланса.

Второй дополнительный сигнал (фиг. 2с№ормируют пропорциональный среднему значению напряжения небаланса за временной интервал от момента перехода опорного напряжения, например напряжения питания, через нуле|вой уровень с минуса на плюс до

0 момента ближайшего положительного экстремутла.

Третий дополнительный сигнал (фиг. Id) формируют пропорциональным среднему значению напряжения небалан5са за временной интервал от момента перехода опорного напряжения, например напряжения питания, через положительный экстремум до момента перехода его через нулевой уровень с плюса на минус.

0

Четвертый и пятый дополнительные сигналы (фиг. 1 е и формируют пропорциональными соответственно сумме и разности второго и третьего дополнительных сигналов.

5

При недоурсшновешенном состоянии измерительной цепи-по обеим составляющим комплексного сопротивления, о чем .судят по знакам четвертого и пя- того дополнительных сигналов, оцени0вают величину разбаланса для соответствующих составляющих комплексного сопротивления по величинам тех же дополнительных сигналов раздельно и одновременно. Причем, учитывая, что

5 такая оценка содержит погрешность, формируют лишь вес старшего разряда величин разбаланса, не перебирая все необходимые дискретные элементы,составляющие декаду (тетраду) разряда,

0 а сразу путем, например, преобразования величин напряжений, посяорциональных соответственно четвертому и пятому дополнительным сигналам, в код. 1 . Если при формировании очередно5го веса разряда погрешность составляет единицу дискретности, то переуравновешивание после коммутации об1«зцовых мер не может быть больше, чем на единицу дискретности разряда. Сле0довательно, лри переуравновешивании, что определяют по знакам четвертого и пятого дополнительных сигналов, можно автоматически произвести изменение (уменьшение или увеличение)

5 сформированного веса разряда на единицу дискретности. Напряжение небаланса после коммутации образцовых элементов увеличивают на порядок.

Очевидно, что после проведения

0 указанных операций измерительная цепь будет находиться в состоянии недоуравновешивания по обеим составляющим. Далее аналогично формируют веса следующих разрядов величин раз5баланса измерительной цепи. Коммутируя образцовые меры, приводят измерительную цепь в состояние равновесия, а по включенньм образцовым мерам отсчитывают измеряемые величины , комплексного сопротивления. . Фйрмирование регулирующих воздейс вий заканчивается в течение половины периода От точки перехода напряжения питания через нулевой у ров , а вре менной интервал между концом фор 1Ирования регулирующих воздействий и ближайшим переходом через экстремум напряжения питания (моментом коммута ции образцовых мер) используется для подготовки к коммутации образцовых ме Устройство содержит генератор 1, компенсационно-мостовую измерительную цепь 2, согласующий блок 3, интеграторы 4 и 5, арифметический блок 6, блок 7 уравновешивания с цифровым индикаторам. Устройство работает следующим образом . Напряжение питания с первого выхо да генератора 1 (фиг. 1а ) поступает на вход компенсационно-мостовой изме рительной цепи 2, возбуждая на выходе ее напряжение небаланса (фйг.1в, которое через согласующий блой посту пает на первые входы интеграторов 4 и 5, на вторые входы которых поступают управляющие сигналы (физ:. lof, ti) задающие соответствующие пределы интегрирования. С выходов интеграторов 4 и 5 сигналы (фиг. 1с и о) поступают на входы арифметического блока б, с первого и второго вь ходов которого сигналы (фиг. 1е и f ) , соответствующие сумме и разности сигналов с выходов интеграторов 4 и 5, поступают на первый и второй входы блока уравновешивания 7, в котором осуществляется определение направления коммутации, формирование веоов элементов уравновешивания, ксзммутаци образцовых мер в момент времени, задающегося импульсом (фиг. 1с), поступающим с четвертого выхода гене ратора 1, управление коэффициентом передачи согласующего блока и инди. кация результата измерения. Использование предлагаемого способа и реализующего его устройства позволяет существенно повысить быст: родействие измерения, что имеет боль шое значение при разработке приборов для АСУТП. Формула изобретения 1. Сйособ раздельного уравновешивания компенсационно-мостовой изме(ительной цепи, .основанный на сравнении дополнительных сигналов, один из которых сформирован пропорциональ ным вектору небаланса, в которсм ком мутацию элементов уравновешивания производят в момент отрицательного Ч положительного)экстремума напряже. питания, отличающийся тем, что, q целью повышения быстродействия, второй дополнительный -сигнал формируют пропорциональным среднему занчению первого дополнительного сигнала за временной интервал от момента перехода опорного напряжения через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус ) до момента ближайшего положительного (отрицательного) экстремума, третий дополнительный сигнал формируют пропорциональным среднетлу значению первого дополнительного сигнала за временной интервал от момента перехода опорного напряжения через положительный (отрицательный 7 экстремум до момента перехода его через нулевой уровень с плюса на минус (с минуса на плюс), четвертый и пятый дополнительные сигналы формируют пропорциональными соответственно сумме и разности второго и третьего дополнительных сигналов, по знакам и величинам четвертого и пятого дополнительных сигналов определяют соответственно направления коммутации и веса очередных разрядов элементов уравновешивания измерительной цепи соответственно активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления. 2. Устройство для осуществления способа раздельного уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из. выходов которого соединен с входом , измерительной цепи, выход которой через согласующий блок подключен к первому входу первого интегратора, второй вход которого подсоединен к .второму выходу генератора, третий выход которого соединен с третьим входом первого интегратора и с первым входом блока уравновешивания с цифровым индикатором, отличающееся тем, что, в него введены второй интегратор и арифметический блок, причем четвертый выход генератора соединен с одним из входов второго интегратора, второй вход ко торого подключен к выходу согласующего блока, третий вход - к третьему выходу генератора, а выход -;к одном)/ из входов арифметического блока, BTOV рой вход которого подсоединен к выходу первого HHterpaTopa, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока уравновешивания с цифровым индикатором, выход которого,подсоединен к второму входу согласу гадего блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3663955,кл.324/57 Д972. .2. Айторское свидетельство СССР по заявке №2999974/18-21, кл. .GI 01R 17/10,04.03.80,

-гж

I V