Цифровой мост переменного тока

ОП ИСАЙ ИИЗОБРЕТЕНИЯ 0 Ц 504982 Союз Севетскщ Социалистических(51) М. Кл. 6 01 Р 17/10 Государственный комитет Совете Министров СССР(088,8) ло лелем иаебретений Опубликовано 28.02.76. Бюллетень8 и открытий Дата опубликования описания 15,07.76(71) Заявитель Пензенский завод-ВТУЗ при заводе ВЭМ (филиал Пензенского политехнического института)(54) ЦИФРОВОЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено, в частности, для измерения параметров комплексных сопротивлений и может быть использовано в качестве аналого-цифрового преобразователя для ввода данных в ЭВМ.Известны цифровые мосты переменного тока, содержащие мостовую схему, генератор синусоидального напряжения, четыре фазовременных преобразователя, два интегратора, два блока уравновешивания и два цифровых индикатора,Причиной невысокой точности измерения таких мостов является шунтирование всех четырех плеч мостовой схемы,Цель изобретения - повышение точности.Это достигается тем, что в предлагаемый цифровой мост введены два согласующих устройства, фазосдвигающая цепь, разностная схема, схема сложения, элементы И и ИЛИ, причем входы элементов И и ИЛИ параллельно подключены к выходам двух фазовременных преобразователей, первые входы которых подключены через согласующие устройства к вершинам измерительной диагонали мостовой схемы и к входам разностной схемы, выход элемента И соединен с одним из входов схемы сложения, другим входом подключенной к одному из фазовременных преобразователей, первый вход которого соединен с выходом разностной схемы, выход элемента ИЛИ параллельно подключен к первому входу одного из интеграторов и к первому входу фазовременного преобра зователя, вторые входы обоих интеграторовподключены к выходу схемы сложения, при этом фазосдвигающая цепь включена между входами фазовременных преобразователей.На фиг. 1 представлена блок-схема предла гаемого цифрового моста; на фиг. 2 - топографическая диаграмма процесса уравновешивания мостовой схемы.Мост содержит мостовую схему 1, генератор 2 синусоидального напряжения, согласую щие устройства 3 и 4, разностную схему 5,фазовременные преобразователи 6 - 9, фазосдвигающую цепь 10, элемент ИЛИ 11, элемент И 12, схему сложения 13 по модулю 2, интеграторы 14 и 15, блоки уравновешивания 20 16 и 17 по составляющим комплексного сопротивления, цифровые индикаторы 18 и 19.На фиг. 2 введены следующие обозначения:аб - напряжение питания;а, р, у - окружности уравновешивания в 25 обобщенных обозначениях;С, - начальное положение точки С;С - точка пересечения окружностей аи р, соответствующая состоянию полного равновесия мостовой схе мы;50 55 60 65 3р ч 2 - углы, образованные векторамиЬС ЬС И соответственно с вектором Ьа;рз, сз - углы, образованные векторамидС, и дС, соответственно с вектором Ьа.Мостовая схема 1 (фиг. 1) находится в состоянии квазиравновесия по одной, например реактивной, составляющей измеряемого комплексного сопротивления, если потенциалы точек С и И, соответствующие вершинам измерительной диагонали, расположены на одной окружности Р.Этот момент фиксируется по выполнении следующего равенства9 з: 91+ 9 а (1) а по другой составляющей - когда точки С и Й должны располагаться на окружности у. Этот момент может быть зафиксирован по выполнении равества93 - 2+ а+ (2) Из диаграммы на фиг. 2 видно, что выражения (1) и (2) однозначно нарушаются в туили другую сторону при отклонении мостовойсхемы от указанных состояний квазиравновесия.Цифровой мост работает следующим образом.Напряжения Ис и СЫ, снимаемые с мостовой схемы 1, подаются через согласующиеустройства 3 и 4 на первые входы фазовременных преобразователей 6 и 7 и на входыразностной схемы 5, С выхода последней напряжение, равное вектору УСК подается навход фазовременного преобразователя 8. Навторые входы фязовременных преобразователей 6, 7 и 8 поступает опорное напряжение питания УаЬ, Фазовременные преобразователи6, 7 и 8 вырабатывают импульсы, длительности которых пропорциональны фазовым угламфг, з соответственно,Импульсы с выходов фазовременных преобразователей 6 и 7 поступают параллельно навходы элементов ИЛИ 11 и И 12, в результате чего сигнал, появившийся на выходеэлемента ИЛИ 11, равен наибольшему подлительности, а на выходе элемента И 12 -наименьшему из импульсов, поданных на ихвходы, причем каждый из этих сигналов подлительности пропорционален одному из угЛОВ ф 1 ИЛИ 2,Выход элемента И подсоединен к одному из входов схемы сложения 13 по модулю2, на другой вход которой подается импульсс фазовременного преобразователя 8 длительностью, пропорциональной фазовому углу срз.Схема 13 вырабатывает сигнал, равный разности длительностей импульсов, подаваемыхна ее входы, и пропорциональный, следовательно, разности фазовых углов з - , или73 ЧгВ то же время импульс с выхода элементаИЛИ 11 поступает на первый вход интегра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 тора 14 и управляет зарядом интегрирующей емкости. На второй вход интегратора 14 подается импульс с выхода схемы 13, который вызывает разряд интегрирующей емкости. В случае, если длительности импульсов, поступающих на входы интегратора 14, одинаковы и если выполняется равенство постоянных цепей заряда и разряда тзар=тразр напряжение на выходе интегратора 14 равно нулю. Это состояние соответствует выполнению равества Чг=Чз - Р 1 или р 1=з - рг, т. е. состоянию квазиравновесия данной мостовой схемы по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления.Работа канала уравновешивания по активной составляющей происходит аналогично и отличается только тем, что импульс с выхода логического элемента ИЛИ 11 подается на первый вход фазовременного преобразователя 9, а на второй его вход поступает через фазосдвигающую цепь 10 сдвинутое на 90 напряжение УаЬ, в результате чего на первый вход интегратора 15 поступает импульс, длительность которого пропорциональна фазовому углу р+л/2 или с,+л/2.Выполнение равенства з - у 1=2+д/2 или з - 2=1+а/2 соответствует режиму квази- равновесия мостовой схемы по активной составляющейй.Блокируя независимо друг от друга все изменения переменных параметров мостовой схемы, осуществляемые с помощью соответствующего блока уравновешивания 16, 17, приводящие к положительной (отрицательной) полярности сигналов выхода соответствующего интегратора 14, 15, и сбрасывая все изменения указанных параметров, приводящие к появлению отрицательной (положительной) полярности напряжения на выходах тех же интеграторов, добиваются полного равновесия мостовой схемы.По состоянию элементов, входящих в уравновешивающие цепочки переменных параметров, цифровые индикаторы 18 и 19 высвечивают значение измеряемых параметров. Формула изобретенияЦифровой мост переменного тока, содержащий мостовую схему, генератор синусоидального напряжения, четыре фазовременных преобразователя, два интегратора, два блока уравновешивания, два цифровых индикатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два согласующих устройства, фазосдвигающая цепь, разностная схема, схема сложения, элементы И и ИЛИ, причем входы элементов И и ИЛИ параллельно подключены к выходам двух фазовременных преобразователей, первые входы которых подключены через согласующие устройства к вершинам измерительной диагонали мостовой схемы и к входам разностной схемы, выход элемента И соединен с одним из входов схемы сложения, другим входом подключенной к одному изПолн псшв СССР ипография, пр. Сапунова,фазовременных преобразователей, первый вход которого соединен с выходом разностной схемы, выход элемента ИЛИ параллельно подключен к первому входу одного из интеграторов и к первому входу фазовременного каз 1558 19 Изд.1168 Ц 1-1 ИИПИ Государственного ком по делам изобрет 113035, Москва, Ж, преобразователя, вторые входы обоих интеграторов подключены к выходу схемы сложения, при этом фазосдвигающая цепь включена между входами фазовременных преобра зователей,Тираж 1024тета Совета Мин истий и открытийаушская наб., д. 4,5