Автоматический мост для преобразования сопротивления в код

О П И С А Н И Е 274 ИИЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советский Социалистический РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 03.1 Х.1968 (ттЪ 1267259/216-9) Кл, 21 ат, 7/01 с присоединением заявкиМПК Н 041 3/00УДК 621.394.14(088,8) ПриоритетОпубликовано 24,Ч 1.1970. Бюллетень21Дата опубликования описания 28,1 Х.1970 Комитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров СССРБ, А, Ильенко, А. Д. Мителев и В. Е, Пушкарев Харьковский филиал Института автоматику 1 "-т,.Авторыизобретения Заявитель АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ В КОДИзобретение может быть использовано и промышленности для автоматизации технологических процессов, в частности в измерительной технике при использовании в качестве датчиков измеряемой величины линейных по тенциометров.Известные автоматические мосты для измерения активных сопротивлений или для пре. образования сопротивления в двоичный код не предусматривают работу с потенциометриче скими датчиками, сопротивления которых имеют нелинейную характеристику.Нелинейность характеристики датчика является следствием неточности изготовления как самого потенциометра, так и механизмов, 15 связывающих вал потенциометра с рабочим органом, С помощью известных преобразователей погрешность отсчета измеряемой величины не может быть получена меньше нелинейности характеристики датчика. 20Предлагаемый автоматический мост позволяет осуществить преобразование в код сопротивлений потенциометрических датчиков, имеющих нелинейную характеристику, и таким образом, повысить точность измерения. Для 25 этого параллельно основному балансировочному магазину через контакты реле подключен блок автоматического определения участка характеристики, на котором находится измеряемая величина, состоящая из магазина ЗО предварительной балансировки и магазина для смещения начала отсчета и блок линеаризации участков характеристики. Управляющие обмотки указанных реле поочередно включаются шаговым переключателем.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема моста; на фиг, 2 - график, поясняющий принцип преобразования.Мост содержит основной балансировочный магазин 1, величины сопротивлений ступений которого подобраны в заданном коде; нуль- индикатор 2, предназначенный для определения балансировки моста; шаговый переключатель (пскатель) 8 со щетками 4 и б (римскими цифрами обозначены положения шаги щеток); кодирующее реле 6 с контактами 7; постоянные сопротивления 8 и 9; блок автоматического определения участка с магазином 1 О предварительной балансировки и магазина 11 для смещения начала отсчета; магазин 12 для изменения масштаба преобразования (блок линеаризации участков характеристики); реле И управления с контактами 14 и 15; реле 1 б, 17 и И предварительной балансировки, контакты которых коммутируют ступени сопротивлений магазинов 10, 11 и 12; кнопки 19 для включения моста; реле 20, переключающее сопротивления плеч мостов по окончании предварительной балансировки для кодирования; реле 21. фиксирующее оконча3ние преобразования; кнопку 22 для установки реле схемы в исходное положение; сопротивления 23 для ограничения тока, проходящего через контакты нуль-индикатора 2,Преобразование сопротивления 24, имеющего нелинейную характеристику, в код основано на принципе линеаризации участков характеристики путем предварительной балансировки моста и автоматического определения того линейного участка характеристики, в пределах которого находится измеряемая величина, и кодирования измеряемой величины известным способом путем автоматической компенсации и балансировки моста.Снятая характеристика сопротивления потенциометрического датчика Я =1(а) разбивается на определенное число участков (ОА, АВ, ВС), которые с небольшой погрешностью могут быть заменены прямыми линиями.Эти участки, описываемые уравнениемЯ=К+)пи,где т - масштабный коэффициент;Яо - величина сопротивления при и=О,отличаются друг от друга значением т, т. е.наклоном, и величиной Й. С помощью дополнительных магазинов 1112 на различных участках характеристикипреобразование осуществляется в соответствующих масштабах ц с соответствующимсмещением начала отсчета, т. е, Л,. В результате на всем измеряемом диапазоне преобразование будет осуществлено в заданном масштабе.Первоначально мост состоит из сопротивлений 24, 8 и 9 и магазина 10. Сопротивление24 имеет величину, равную, например Я сопротивления 8 и 9 равны по величине, магазин 10 отключен.При подаче питания ца мост на входе нульиндикатора 2 появляется сигнал разбалансмоста, при котором выходные контакты нульиндикатора разомкнуты.При нажатии кнопки 19 включается реле 13,которое контактом 15 включает шаговый искатель 3 на самоход через его н,з, контакт 25и контакт 26 реле 21.На 1 шаге шаговый искатель щеткой 4включает реле 16 предварительной балансировки, которое контактом 27 включает в мостпервую ступень магазина 10 и контактом 28блокируется.Так как величина сопротивления первойступени магазина 10 меньше измеряемого сопротивления Л 4, то на вход нуль-индикатора 2поступает сигнал другой полярности, и контакты нуль-индикатора замыкаются.На П шаге щетка 5 шагового искателя подключает через замкнутые контакты нуль-индикатора на вход включенного реле 16 напряжение обратной полярности, и реле 16 отключается,На 1 П шаге искателя щетка 4 включаетреле 17 (через замкнутый контакт 29 реле 16) 4Реле 17 включает вторую ступень магазина ,0 (контактом 30) и становится ца самоблокцровку (через контакт 31 реле 17). Прп этом сопротивление Й 4 оказываетсяменьше суммарного сопротивления двух ступеней магазина 1 О, и выходной сигнал мостаприводит к размыканпю контактов нуль-индикатора, и на 1 Р шаге шагового искателя10 щетка 5 не подаст напряжение обратной полярности на реле 17. Реле 17 остается включенным, а его контакты 32 и 33 включают вмост вторые ступени магазинов 11 и 12 цразмыкают (контакт 84) цепь питания сле 15 дующего реле 18.На Р и Л шагах искателя изменений всхеме не произойдет, При этом заканчиваетсяпервый цикл работы схемы - предварительная балансировка и определение линейного20 участка.На 1711 шаге включается реле 20, котороепроизводит переключения в мосте (контактами 85). Вместо, магазина 10 включаются магазины 11 и 1, а вместо постоянного сопротив 25 ления 9 - магазин 12,После этого схема работает по балансировке моста и кодированию сопротивления Л,как если бы сопротивление 24 имело линейную характеристику ОВ.З 0 Для получения преобразования в заданноммасштабе, например, в соответствии с характеристикой ОК необходимо увеличить наклонхарактеристики ОВ и сместить начало отсчетца величину 00.35 Изменение наклона осуществляется масштабным сопротивлением магазина 12, а смещение начала отсчета - сопротивлением магазина 11.Кодирование сопротивления Я 4, например,40 в двоичный код осуществляется следующимобразом.1-1 а 1 Х шаге шагового искателя включаетсяпервое кодир ующее реле 6, шунтирующее(одним из контактов 7) первую ступень ма 45 газина 1, которая по величине равна половинесуммарного сопротивления магазина.Оставшаяся половина сопротивления магазина 1, суммированная с включенным сопротивлением магазина 11, сравнивается с изме 50 ряемым сопротивлением 14. Если указанныесопротивления магазинов 1 и 11 меньше, то,как и при предварительной балансировке; навходе нуль-индикатора 2 будет сигнал, который приводит к замыканию его выходных кон.55 тактов.При этом на следующем Х шаге шаговогоискателя на вход включенного реле 6 черезщетку 5 и замкнутые контакты нуль-индикатора подается напряжение обратной поляр 60 ности. Реле отключается.В том случае, если сопротивление магазинов 1 и 11 будет больше Р 4, то контактынуль-индикатора будут разомкнуты и черезщетку 5 не будет подано на кодирующее реле65 отключающего напряжения.Б результате последовательного включения кодирующих реле 6 час)ь их будет включена, а часть отключена. Таким образом, измеряе,мое сопротивление й, будет прсдставлено в требуемом коде в виде состояний кодпрующпх реле 6.На последнем шаге шагового искателя включается реле 21, которое контактом 27 размыкает цепь питания шагового искателя,Последний останавливается в исходном по. ложенпи.Перед повторпых 1 пзх)ерен)ю необходимо нажать кнопку 22, которая возвращает все реле в исходное положение.36 и 37 - контакты реле 16; 38, 39, 40 - контакты реле 18.0 повышении точности преобразования можно судить по графику (см. фиг. 21.Если бы преобразование осуществлялось известными устройствами, то погрешность имела бы величины, определяемые как разность между реальной криволинейной характсрпстпкой и прямой ОЯ. Прп испо;1 ьзов 1 п)и предл 1 гасмого автома тпческого моста погрсшиость будет иметь величины, Опредс,яе)ые как раз)Ость между реальной харакзсрпстпкой и ломаной ОЛВС. Предмет изобретенияАвтоматчески 1 мост для преобразованиясопротивления в код, состоящий из сопротив- И) лений, основного балангировочного магазина,нуль-индикатора, шагового переключателя и кодируОщих реле, атлыев)Оцийся тем, что, с цельо повышения точности преобразования вели шны сопротпвленпч, имеющего нелиней ную характеристику, в код параллельно основному балансировочному магазину через контакты реле подключен блок автоматического определения участка характеристики, на котором находится измеряемая величина, состоя щпй из магазина предварительной балансировки и магазина для смещения начала от счета, и блок лпнеаризацин участков характс рпстпкп, причем управляющие обмотки ука занных реле поочередпо включаются шаговьи.25 переключателем.