Автоматический мост переменного тока — SU 853560 (original) (raw)
Союз Советск их Социалистнческик Республик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 6 ) Дополнительное к авт. синд-ву3 22) Заявлено 30.11.79 (2 ) 2847759/18-21 (5 ) М. Кл. 01 Р 17/12 нсоелиненнем заявки М Гооударстаонный комите(53) УДК 621.317, ,733(088.8) щ щ во делам изобретений к открытийОпублико о 07,08,81. Бюллетень Рй 29нкования описания 10,08,81 та оп Авторы зобретення(7 ду, О. А. натский М льн к 7) Заявите электродинамики АН Украинской С 4) АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО Т Изобретение относится к технике, а именно к прибор ния параметров комплексно змерительной для измересопротивления.Извест менного ток сигнала упр турные дете венных нед тов с квадр ся чувствяния к фазов ла неравно нада неравн отнНедостатком этогтипа является низкое ройства-протородействие, св ы автоматические мосты пере- а, в которых для выработки авления используются квадракторы 11, Одним из сущестостатков автоматических мосатурными детекторами являетельность системы уравновешив ым набегам в усилителе сигна есия, Так как усилитель сиговесия обычно желают избирательным, фазовые набеги:в нем значительны и очень нестабильны. Наличие фазовых набегов в усилителе сигнала неравновесия приводит к появлению взаимосвязи контуров уравновешивания, вследствие чего удлиняется время уравновешивания,Способ раздельного уравновешивания мостов с квадратурными детекторами позволяет исключить влияние фазовых набегов в усилителе сигнала неравновесяя. Известный автоматический мост переменного тока, реализующий этот способ, содержит трансформатор напряжения с первичной. идвумя регулируемыми вторичными обмотками, усилитель сигнала неравновесия, к бвыходу которого подключены два квадратурных детектора, потенциальный и токовый режим для подключения объекта измерения, а также образцовое сопротивление, включенные между вторичными обмотками 0трансформатора напряжения и входом усилителя сигнала неравновесия, блок управления, подключенный к выходам квадратур.ных детекторов, а также к регулируемым вторичным обмоткам трансформатора напряжения, модулятор, включенный между ,допопнительным отводом вторичной обм ки трансформатора напряжения, соедине ной с образцовым сопротивлением и дом усилителя сигнала неравновесия и соединенный с блоком управления 2, 3 8838занное с большой длительностью операцииподстройки фаз,уФуЦелью изобретения является мвйпениебыстродействия известного автоматического моста переменного тока.Поставленная цель достигается темчто автоматический мост переменного тэка, содержащий генератор, трансформаторнапряжения с первичной и двумя регулируемыми вторичными обмотками, усилитель сигнала неравновесия, к выходукоторого подключены два квадратурныхдетектора, потенциальный и токовый зажимы для подключения объекта измерения,атакже образцовое сопротивление, включенные между вторичными обмотками трансформатора напряжения и входом усилителясигнала неравновесия, блок управления,подключенный к выходам квадрагурных детекторов и к регулируемым вторичным обмоткам трансформатора напряжения, модулятор, включенный между дополнительным отводом вторичной обмотки трансформатора напряжения, соединенной с образцовым сопротивлением и входом усилителя сиг нала неравновесия, и соединенный с блоком управления, снабжен двумя делителями частот, формирователем, синусоидального напряжения, двумя элементами совпадения, фазорасщенителем и триггером, причем ге- З 0нератор соединен с последовательно соединенными первым делителем частоты и формирователемм синусоидального напряжения, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора напряжения, при этом 35 последовательно соединены первый элемент совпадения, второй делитель частоты и фазорасщепитель выходы которого подключены к опорным входам квадратурных детекторов, а первый вход первого элемента 0совпадения подключен к генератору, входы второго элемента совпадения подключены к блоку управления и к одному из выходов фазорасщепителя, установочные входы триггера подключены к выходам усилителя сиг нала неравновесия и второго элемента совпадения, а выход - ко второму входу первого элемента совпадения.На фиг, 1 приведена схема предлагаемого автоматического моста; на фиг, 2 - 50временные диаграммы, поясняющие его ра боту,Предлагаемый автоматический мостсодержит генератор 1 высокочастотный%делители частоты 2 и 3, элемент совпадения.4, формирователь синусоидального напряжения 5, трансформатор напряжения6 с регулируемыми вторичными обмотками7 и 8 зажимы 9 и 10 для подключения 60 4обьекта измерения, резистор (образцовоесопротивление) 11, модулятор 12, усилитель сигнала неравновесия 13, квадратурные детекторы 14 и 15, блок управления16, цифровой фазорасщепитель 17, элемент 18 совпадения, триггер 19,Рассмотрим, как работает предлагаемое устройствоВысокочастотный генератор 1 вырабатывает колебания с частотой, во многораз превышающей рабочую частоту моста,Эта частота делится с помощью делителячастоты 2 во столько раз, сколько необходимо для получения на егвыходе частоты, равной рабочей. Формирователь 5формирует из этого колебания синусоидальное напряжение, которое подается на пер- вичную обмотку трансформатора напряжения 6. Кроме этого, сигнал высокочастотного генератора 1 поступает через элементсовпадения 4 на вход делителя частоты3, Триггер 19 первоначально находится в состояния при котором на вход элемента совпадения подается разрешающийпотенциал,Коэффициент деления делителя частоты3 выбран таким, чтобы с учетом коэффициента деления цифрового фазорасщепителя17, который может быть выполнен, например, в виде кольцевого счетчика с коэффициентом пересчета, равным четырем,обеспечивать частоты сигналов на выходецифрового фазорасшепителя 17, равной рабочей частоте моста.Процесс измерения и предлагаемом устройстве состоит из двух этапов: подстройки фвз опорных напряжений и уравновешивания,Перед подстройкой фаз по сигналам изблока управления 16 с помощью коммутаторов регулируемых вторичных обмоток 7и 8, зажим для подключения обьекга измерения и образцовое сопротивление подключаются к общей точке моста. По сигналу из блока управления включается модулятор 12, включение которого эквива. лентно включению между дополнительнымотводом обмотки 8 и.входом усилителя13 сигнала неравновесия резистора. Следует заметить, что вместо резистара может быть применен конденсатор. При этом поменяется лишь выход цифрового фазорвсщепигеля 17, который подключается ко входу элемента совпадения 18, Подстройка фаз преследует цель обеспечения синфазности опорного напряжения одного из квадрагурных детекторов (и квад853560ратурности другого) выходному напряжению частоты моста к частоте генераторамоста при включенном модуляторе 12. Так как частота опорного генератора моЙля пояснения того, как осуществляет- жет быть взята во много раз большей чемВся подстройка фаз, воспользуемся времен- рабочая (например, соответственно 10 ИШными диаграммами, приведенными на з и 1 кГц), эта погрешность будет невеликафиг. 2. Эти диаграммы соответствуют следу- и составит доли процента ти процента, что вполне доющим точкам схемы фиг. 1; диаграмма а- статочно,напряжение на выходе усилителя сигнала Время же затрачиваемоеа рачиваемое на указаннуюнеравновесия 13, диаграммы б и в - опор- операцию в предлагаемом устройстве, соные напряжения, подаваемые соответствен О ставляет приблизител н 1 б йе ьно период ра очейно на квадратурные детекторы 14 и 15, частоты моста, что во много раэ меньше6диаграммы г - сигнал, поступающий из времени затрачиваемого на эту же оперФралока управления 16 на элемент совпаде- цию в устройстве-прототипе (более чемния 18, в 100 раз). Если же учесть, что этаь,После того, как выполнены описанныеуравновешивания занимает приблизительновыше операции, связанные с включением 100 периодов рабочей частоты, то выигмодулятора, из блока управления 16 на рыш в быстродействии предлагаемого мосвход элемента совпадения 18 поступает та будет около двух раз. Йоаолнительныесигнал (фиг. 2 г), разрешаюший прохожде- аппаратурные затраты, необходимые дляние опорного напряжения (фиг.26) с вы Реализации предлагаемого устройства, нехола цифрового фазорасшепителя 17 на ус- значительны и связаны с использованиемтановочный вход триггера 19, Передним цифровых .микросхем.фронтом импульсов опорного напряжения(импульсы типа "меандр") триггер 19 устанавливается в состояние, при котором на Р м У л а и з о б Р.е т е н и яего выходе, соединенном с элементом совпадения 4, появляется потенциал, запреша- Автоматический мост переменного тоющий прохождение сигнала с выхода . вы- ка, содержаший генератор тр сфор, трансформаторсокочастотного генератора 1 на делитель напРяжения с первичной и двувумя .регул иручастоты 3, При этом фазорасщепитель 17 зо емыми вторичными обмоткмотками, усилительфиксируется в состоянии, соответствуюшем сигнала неравновесия к вых дупереднему фронту опорного напряжения, по- подключены два квадратурных датурных детектора,даваемого на кваратурный детектор 15, потенциальный и токовтоковыи, зажимы дляТак будет продолжаться до момента вре- подключении объекта измереа измерения, а такжемени, соответствующего переднему фрону 35 образцовое сопротивле ивление, включенные мевыходного напряжения усилителя сигнала жду вторичными обмоткао мотками трансформатонеравновесия 13, В этот момент времени ра напряжения и входомодом усилителя сигнапередним фронтом выходного напряжениямГла неравновесия блок уок управления, подклюусилителя сигнала неравновесия 13 ченный к выходам квадратм квадратурных детекто(фиг.2 а) триггер 19 установится в первона 4 О ров и к регулируемым втормым вторичным обмотчальное состояние, Начиная с этого мо- кам трансформатора нааряжнапряжения, модулятормента, опорное напряжение, подаваемое на включенный между дополнительолнительным отвоквадратурный детектор 15, будет синфаэ- дом вторичной обмотки тр сфки трансформатора нано с выходным напряжением усилителя пряжения, соединенной с образцс образцовым сопсигнала неравновесия 13 моста, что сви Ротивлением и входом усилиом усилителя неравнодетельствует о завершении этапа, связан- весия, и соединенный с блокс локом управления,ного с подстройкой фаз опорных напряже- о т л и ч а ю щ и й с я тс я тем, что, с цений. После завершения этапа подстройки лью.повышения быстродейст ие ствия, он снабженфаэ опорных напряжений модулятор выклю-:двумя делителями частоты фоты, формирователемчается, затем мост перейдет к уравнове- о синусоидальногоо напряжения двя ения, двумя элешиванию, Уравновешивание также, как и в ментами совпадения фазора, фазорасщепителем иустройстве-прототипе, осуществляется при триггером, причем генератор соединен спомощи регулирования числа витков обмо- последовательно соединсое иненными первым де -.ток 7 и 8 по сигналам из блока управ- лителем частоты и форми формирователем синуления 16.соидального напряжения, выход которогоОчевидно, что погрешность подстройки соединен с первичной об йо мотко трансфррфаз опорных напряжений будет определять- . матора напряжения приения, при этом последовася в первую очередь отношением рабочей тельно соединены п ыйены перв элемент совпа 7 МЗВ дения, второй делитель частоты и фазорасщепитель, выходы которого подключены к опорным входам квадратурных детекторов, а первый вход первого элемента совпадения подключен к генератору, входы второго элемента совпадения подключены к блоку управления и к одному из выходов фазовращателя, установочные входы триггера подключены к выходам усилителя сигнала неравновесия и второго элемента 1 о совпадения, а выход - ко второму входупервого элемента совпадения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кнеллер В. Ю. Автоматическое измерение составляющих комплексного сопротивления, М"Энергия", 1967, с. 137.2. Авторское свидетельство СССРИо 198414 кл, 6 01 й 17/00, 1966