Цифровой мост переменного тока

Цифровой мост переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Социалистическмх

Республик

О П И С А Н И Е „741163

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-Ф (61) Доээолннтельное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.11.76 (21) 2423316/18-21 (5!)М. Кл. с присоединением заявки Ж

G 01 R 17/10

Гасударственный комитет (28) Приоритет но делам нзобретений н отнрытнн (5о) ЛК 621.317. .733 (088.8) Опубликовано 15.06.80. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описаннл 15.06.80

А. Ф. Прокунцев, Г. И. 111аронов, И. Н. Захарова и P. М. Юмаев (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель

Пензенский завод — ВТУЗ при заводе В3М, филиал Пензенского политехнического института (541 ЦИФРОВОЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электроиэмерительной техники и может быть использовано для измерения параметров комплексного сопротивления.

Известен цифровой мост переменного тока с раздельным уравновешиванием, содержащий мостовую схему, генератор синусоидального напряжения, согласующие устройства, разностнуто схему, фазосдвигающую цепь, формирователь импульсов, усилители-ограничители, схему "3a1О прет", блок уравновешивания и цифровой индикатор, в котором для уравновешивания мостовой схемы по реактивной (активной) составляющей измеряемого комплексного сопротивления

/ используется напряжение питания мостовой

15 схемы и напряжение небаланса (1).

Недостатком данного устройства является невозможность параллельного уравноветпивания по обеим составляющим измеряемого комплексного сопротивления.

Известен цифровой мост переменного тока, содержащий генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания мостовой измерительной цепи, вершины измерительной диагонали

2 которо и через согласующие устро йств а подсоединв)ты параллельно ко входам дифференциального усилителя и к первым входам фазовременных преобразователей соответственно, вторые входы которых параллельно подключены к выходу генератора синусоидального напряжения, а выходы фазовременных преобразователей подсоединены ко входам блока суммирования, выход которого параллельно соединен с одним из входов первого блока уравновешивания и с одним из управляемых входов ключа, и через блок временной задержки параллельно к одному из входов второго блока уравновешивания и ко второму управляющему входу ключа, информационный вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, выход ключа подключен паралельно ко вторым входам блоков уравновешивания, выходы которых соединены со входами блоков индикации соответственно (2).

Недостатком известного цифрового моста переменного тока является низкая точность измерения составляющих измеряемого комплекс10

3 7411 ного сопротивления, обусловленная необходи мостью шунтировать плечо ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения.

Укаэанная цель достигается тем, что в известный цифровой мост переменного тока, содержащий генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания мостовой измерительной цепи, одна из вершин измерительной диагонали, примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению, подключена к одному из входов первого согласующего устройства, выход которого подключен к одном из входов первого фазовременного преобразователя, вторая вершина измерительной диагонали соединена со вторым входом первого согласующего устройства и через второе согласующее. устройство с одним иэ входов второго фазовременного преобразователя, второй вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а выход второго фазовременного преобразователя подключен к одному иэ входов блока суммирования временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом первого 25 фазовременного преобразователя, а один из выходов блока суммирования временных интервалов подключен ко входу блока временной задержки, два блока уравновепжвания соединены с соответствующими входами блоков индикации, З0 введены второй блок временной задержки, два блока формирования опорного напряжения, два фазочувствительных выпрямителя, два блока сравнения, Выход первого согласующего устройства соединен параллельно с первыми входами блоков сравнения, выход второго согласующего устройства соединен параллельно со вторым входом первого фазовременного преобразователя и с информационными входами первого и второго фазочувствительных выпрямителей. Выход первого фазочувствительного выпрямителя подключен ко второму входу первого блока сравнения, выход второго фазочувствительного выпрямителя соединен со вторым входом второго блока сравнения, управляющий вход которого 4> подключен ко второму выходу блока суммирования временных интервалов и через второй блок временной задержки с управляющим входом первого блока сравнения. Первый выход блока суммирования временных интервалов через первый блок формирования опорного напряжения соединен с опорным входом первого фазочувствительного выпрямителя, а выход первого блока временной задержки через второй блок формирования опорного напряжения 55 подключен ко второму входу второго фазочувствительного выпрямителя. Выход первого бло ка сравнения соединен со входом первого блока уравновешивания, а выход второго блока

63 4 сравнения соединен со входом второго блока уравновешивания.

Принципиальное отлйчие предлагаемого циф рового моста переменного тока от известных заключается в том, что исключение шунтирования плеча ветви, содержащей иэмеряемоекомплексное сопротивление, позволяет повысить точность измерения составляющих измеряемого комплексного сопротивления.

На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 изображена топографическая диаграмма процесса уравновешивания мостовой измерительной цепи; на фиг . 4 изображены временные диаграммы, служащие для пояснения работы предлагаемого устройства, где фиг. 4а соответствует состоянию недоуравновешивания (переуравновешивания), а фиг, 46 — состоянию переуравновешивания (недоуравновешивания) мостовой измерительной цепи. Здесь: аЬ вЂ” напряжение питания мостовой измерительной цепи, cd — напряжение небаланса мостовой измери. тельной цепи, ad — падение напряжения на плече ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, P $ — окружности уравновешивания потенциальных точек с и d (вершин ветвей) моста, с — положение потенциальной точки вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, !оА з — возможные положения потенциальной точки d вершины ветви моста,,не содержащей измеряемого комплексного сопротивления.Фнг. 3 служит для пояснения принципа уравновешивания моста переменного тока при использовании в качестве линии переключения окружности Р, где

1 и p — окружности уравновешивания, Ч вЂ” угол между векторами напряжений

ad и аЬ, Ч> — угол между векторами напряжений

ad u ab.

Известно, что в состоянии квазиравновесия по одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, потенциальные точки с и d должны располагаться на одной окружности, например, с (фиг. 3).

Этот момент можно определить по выполнению равенства:

OlOl с Д

sin W sini iu

Если же потенциальная точка d моста будет находиться вне или внутри зоны, охватываемой окружностью, то равенство (!) нарушается в ту или.иную сторону, причем знак ., может

5 7411 означать состояние переуравновешиваиия (недоуравновешивания), а ) -- недоуравновеши вания (псреуравновешивания) .

Таким образом, знак левой части выражения (1) несет полную информацию о положении потенциальной точки d моста относительно состояния квазиравновесия по одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления.

Известно также, что в состоянии квазиравно. 0 весия мостовой измерительной цепи по друтой составляющей комплексного сопротивления, потенциальные точки с и d моста должны располагаться на одной окружности, например

Я(фиг. 2).

ad cc1

cog (LP4. O) (2)

Откуда следует, что знак левой части выражения (2) несет полную информацию о положении потенциальной точки 4 относительно состояния квазиравновесия по второй составляющей измеряемого комплексного сопротивления.

Изменяя в соответствии со знаками выражения (1) и (2) переменные параметры 84 и

С4, можно одновременно уравновесить мост по обеим составляющим измеряемого комплексного сопротивления.

Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 синусоидального напряжения, мостовую измерительную цепь 2, у которой 3 — образцовый Зо элемент, служащий для выбора пределов (Rz), 4-образцовый элемент (Яэ), однородный с образцовым элементом 3, 5, 6 — измеряемое комплексное сопротивление (С, R ), 7 — регулируемый элемент, служащий для уравновешивания по активной составляющей измеряемого комплексного сопротивления (R4), 8 — образцовый элемент, служащий для уравновешивания по реактивной составляющей измеряемого комплекс ного сопротивления, согласующие устройства 9, 10, фазовременные преобразователи 11, 12, блок

13 суммирования временных интервалов, блоки

14, 15 временной задержки блоки 16, 17 формирования опорного напряжения, фаэочувствительные выпрямители 18, 19, блоки сравне- 45 ния 20, 21, блоки уравновешивания 22, 23, бло. ки индикации 24, 25.

Напряжение cd (фиг. 4 строка а) подается через согласующее устройство 10 на один иэ входов фазовременного преобразователя 11 и на один из входов блоков сравнения 20, 21.

Напряжение ad (фиг. 4 строка а) подается через согласующее устройство 10 одновременно на второй вход фазовременного преобразователя

11, на один из входов фаэовременного преобра-;5 эователя 12, а также на информационные входы фаэочувствительных выпрямителей 18, 19, на второй вход фазовременного преобразователя 12 подается напряжение аЬ (фиг. 4 строка а). Сиг63 6 налы с выходов фазовременных преобразователей, l 1 длительность которых поропорпионалъна фазовым углам 4 и г (фиг. 4 строки в,с), подается одновременно на входы блока суммирования временных интервалов 13. С выхода блока 13 узкий импульс (фиг. 4 строка f). сформированный в момент окончания сигнала, пропорционального сумме фазовых углов г и Ч (фиг. 4 строка е) и отсчитываемого от начала перехода через нуль напряжения cd, поступает на управляющий вход блока сравнения 21 и через блок 14 временной задержки задержанный на времяЖ/2 на управляющий вход блока сравнения (фиг. 4 строка

g). Сигнал со второго выхода блока 13 суммирования временных интервалов (фиг. 4 строка

m), сформированный в момент окончания сигнала, пропорционального сумме фазовых углов

V и р и отсчитываемый от начала перехода через нуль напряжения ad (фиг. 4 строками ), поступает на вход блока 16 формирования опорного напряжения и через блок-15 временной задержки (фиг. 4 строка n) подается на вход блока 17 формирования опорного напряжения. Сигналы с выходов блоков формирования опорных напряжений (фиг. 4 строки О, P) одновременно и раздельно постугиют на один из информационных входов фазочувствительных выпрямителей 18, 19. Сигналы с выходов блоков 20, 21 (фиг. 4 строки g, r), пропорциональные проекциям ad sin (Ч+М) и ad cos /+1>) соответственно, подаются на один из входов сравнения 20, 21. Знаки сигналов, сформированных в блоках 20,21 (фиг. 4 строки s, t) несут однозначную информацию о недоуравновешивании и переуравновешпвании по реактивной и активной составляющим измеряемого комплексного сопротивления.

Использование предлагаемого цифрового моста переменного тока позволяет повысить точность измерения составляющих измеряемого: комплексного сопротивления.

Формула изобретения цифровой мост переменного тока, содержащий генератор синусоидального напряжений, включенный в диагональ гппания мостовой измерительной цепи, одна из вершин измерительной диагонали, примыкающая к измеряемому сопротивлению, подключена к одному из входов первого согласующего устройства, выход которого подключен к одному иэ входов первого фазовременного преобразователя, вторая вершина измерительной диагонали соединена со вторым входом первого согласующего устройства и через второе согласующее устаойство с одним из входов второго фаэовременаого преобразователя, второй вход которого

7 74116 соедииеи с выходом генератора синусоидального напряжения, а выход второго фазовременного преобразователя подключен к одному из входов блока суммирования временных интервалов, второй вход которого соединен с выходов первого фазовремеиного преобразователя, а один иэ вы5 ходов блока суммирования временных интервалов подключен ко входу блока временной задержки, два блока уравновешивания соединены с соответствующими входами блоков индикации, отл и ча вщи и с я тем,что,c целью повышения точности измерения, в него введены второй блок временной задержки, два блока формирования опорного напряжения, два фаэочувствительных выпрямителя, два блока сравнения, причем выход первого согласующего устройства соединен параллельно с первыми входами блоков сравнения, выход второго согласующего устройства соединен параллельно со вторым входом первОго фазовременного преобразователя и с инфор- zp мационными входами первого и второго фаэочувствительных выпрямителей, выход первого фаэочувствительного выпрямителя подключен ко второму входу первого блока сравнения, выход второго фазочувствительного выпрямителя

3 8 соединен со вторым входом второго блока сравнения, управляющий вход которого под. ключен ко второму выходу блока суммирования временных интервалов и через второй блок временной задержки с управляющим входом первого блока сравнения, первый выход блока суммирования временных интервалов через первый блок формирования опорного напряжения соединен с опорным входом первого фазочувствительного выпрямителя, а выход первого блока временной задержки через второй блок формирования опорного напряжения подключен ко второму входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход первого блока сравнения соединен со входом первого блока уравновеппшания, а выход второго блока сравнения соединен со входом второго блока уравновешивания.

Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР И 491285, кл. G 01 R 17/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке

N 2337735/21, кл. G 01 R 17/10, 1976.

741163

Составитель И. Ба дина

Техред Ж,Кастелевич

Редактор Н. Коган

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород„ул. Проектная, 4

Заказ 3194/44 Тираж 1019

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб... д. 4/5

Корректор М. Вигула

Подписное