Универсальный четырехплечий мост перменного тока

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.2 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 317. , 733 (088, 8) Дата опубликования описания 070579 Ю, Р, Агамалов, В, Ю, Кнеллер, Е, А. Будницкая, Г, Г, Лукашук и Ю, А, Смоляр(71) Заявитель Ордена Ленина институт проблем управления(54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЧЕТЫРЕХПЛЕЧИЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАИзобретение относится к областиэлектроизмерительной техники и можетнайти применение в измерительных уст-.ройствах неэлектрических величин сдифференциальными датчиками, при конконтроле параметров разнообразных датчиков или при контроле радиотехничес-,ких компонентов, а также во всех техслучаях, когда необходимо иметь информацию о процентном отклонении параметров объекта измерения от параметров, образцового объекта; служащегоэталоном.Известны процентные мосты, содержащие мостовую измерительную схему,источник питания, отсчетное устройство )1) .Их недостатком является отсутствие воэможности измерять с помощью од.ного и того же прибора и процентные1отклонения параметров разнородныхобъектов измерения (например емкостейи сопротивлений) от их образцовыхобъектов и сами значения этих параметров,Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению .является цифровой универсальный автоматический мост переменного тока, содер"жащий первую ветвь, одним из плеч ко-ЗО торой является. объект измерения, ивторую ветвь, в которую включены регулируемые емкость и проводимость собщей точкой, являющейся вершиной измерительной диагонали, переключательна два положения, с помощью которогорегулируемая емкость подключена параллельно одному из двух плеч этойветви, и повторитель напряжения, под-ключенный к одной из вершин диагона-.ли питания, выход которого через разделительный конденсатор и первичнуюобмотку повышающего грансформатораподключен к общей точке регулируемыхемкостей и проводимости, а первый конец вторичяой обмотки этого трансформатора соединен с входом повторителянапряжения (2,Недостатком такого моста являетсяотсутствие возможности измерения процентных отклонений параметров объектов измерения от параметров их образцовых (эталонных) объектовЦелью изобретения является повышение точности измерения и расширение .функциональных возможностей эа счетизмерения процентных отклонений основного параметра объекта измеренияот основного параметра образцовогообъекта,3 6613Поставлейная цель достигается тем, что в универсальный четырехплечий мост переменного тока, содержащий пер- вую ветвь , одно плечо которой образовано зажимами для подключения объекта измерения, другое - объектом сравнения, и вторую ветвь, одно племо которой образовано регулируемым резистором, а второе - регулируемым конденсатором, место соединениякоторых является вершиной измерйтельной диагонали моста и соединено с общей 10 шиной, переключатель, подвижный контакт которого соединен с другим выводом регулируемого конденсатора, а неподвижные контакты соединены с вершинами диагонали питания моста, в коворую включен источник питания, пов-, торитель напряжения, вход которогосоединен с одной из вершин диагоналипитания моста, а выход через разделительный конденсатор и первичную обмотку повышающего трансформатора подключен к вершине измерительной диагонали моста, соединенной с общей шиной, один из выводов вторичной обмотки повышающего трансформатора соединен со входом повторителя напряжения,введены два резистора и дополнитель ный переключатель, подвижный контакткоторого соединен со вторым выводомрегулируемого резистора, один неподвижный контакт соединен со вторым вывоДом вторичной обмотки повышающеготрансформатора, а второй неподвижныйконтакт соединен со входом повторителя напряжения, при этом резисторыподключены параллельно плечам второй 31ветви.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого универсального четырехплечего моста переменнаго тока. 40 Устройство содержит объект измерения 1, объект сравнения 2, образующие ветвь с концами 3 и 4, являющимися вершинами диагонали питания и имеющие общую точку 5, являющуюся одной 41 из вершин. измерительной диагонали, два резистора б,и 7, соединенных соответственно.с объектами 2 и 1 в точках 4 и 3 и имеющие общую точку 8, являющуюся второй вершиной измерительной дйагонали и одновременно соединенную с общей шиной устройства, регулируемый конденсатор 9, одним кон цом соединенный с общей точкой резисторов б,и 7, а другим - с подвижным входным контактом переключателя 10 на два положения и одно направление, выходные неподвижные контакты которого соедйнены соответственно с вершинами диагонали питания 3 и,4; повторитель напряжения 11, вход которого под" ключен параллельно резистору 7, а выход через разделительный конденсатор 12 и первичную обмотку 13 повышающего. трансформатора 14 соединен с вершиной 8:измерительной диагонали,вторичная 61 63 4обмотка 15 этого трансформатора од-,ним концом соединена с вершиной 3 диагонали питания, а другим концом соединена с первым выходным (неподвижным) контактом переключателя 16 надва положения и одно направление, укоторого второй выходной (неподвиж-,,ный) контакт соединен с вершиной 3диагонали питания, а входной контактс одним из концов регулируемого резистора 1, другой конец которого соединен с вершиной 8 измерительной диагонали,Устройство работает следующим образом.Пусть объектом измерения 1 является .емкость С 1 с сопротивлением потерь Р 1 по последовательной схеме замещения. Тогда такой же характер будЕт иметь и объект сравнения 2 (Сг иР ), Для-показанной на чертеже конфигурации моста, определяемой состояййем ключей 10 и 16, условиями равновесия будутС 1-Сг ьС, С 1 гр "1 г-- Ф - и г(1)Сг С Сг 1 игде- значения проводимостей резисторов 3 и 4,И - значение проводимости регулируемого резистора,С - значение емкости регулируемого конденсатора,1=Ъ 1 С 1- постоянная времени объектаизмерения,М С - постоянная времени объекта2 г гсравнения,О - рабочая частота моста,а также1 2 тах 1+12 Сд ) (г)шах Стахгде",пахИэ выражений (1) и (2) видно, что если объект сравнения 2 - чистая (т.е. без потерь) емкость Сг, то по ЬЙ отсчитывается процентное отклонениеС 1-Сгг , а по С постояннаявремени т 1 С -С ЬЙ1 г (з)й л гС1- та х(41СтахПри этом из выражения (3) видно, что если СяСг, тоЭ 4 должна иметь отрицательное значение. Для осуществления отсчета отрицательных процентных отклонений но значению той же самой регулируемой проводимости, в данном мосте использованы повторитель напряжения 11, разделительный конден- сатор 12 и повышающий трансформатор 14 с первичной обмоткой 13 и вторичной обмоткой 15, отношение витков которых выбрано равным двум, так как в этом случае при срабатывании ключа661363 Формула изобретения 1, Авторское свидетельство СССР Р 229684, кл. ч 01 % 17/10, 1969. 2. Патент франции В 2184422,кл, Я 01-Я 17/00, 1972, 516 приводимое к плечу 3-8 значениепроводимости будет точно равно отри-цательному значению проводимости регулируемого резистора 16 (в общем случае, если отношение витков равно К,то ч э я=ь 4(К). Если объект сравнения не является чистой емкостью, следует отметить, что условие (3) выполняется тем лучше, чем ближе значение1 иь 2,В большинстве случаев на йрактйке йменно так и бывает. Заметим также,что если объект сравнения 2 содер,жит сопутствующий (неосновной параметр) и если этот параметр превышаетсоответствующий параметр объекта, измерения 1,то для уравновешивания мостапо сопутствующему параметру необходимо с помощью переключателя 10 перебросить регулируемый конденсатор 9 вдругое плечо.При этом сохраняется возможностьотсчета разности сопутствующих параметров с тем большей точностью, чемближе друг к другу значения основныхпараметров и меньше значения сопутствующих.Достоинством предлагаемого мостатакже является воэможность повыаенияточности измерения путем десятикратного одновременного увеличения значенийпроводимостей резисторов 3 и 4, приэтом если погрешности значений проводимости 3 и 4 принять равными нулю, 30то погрешность измерения процентныхотклонений будет десятикратно уменьшаться по сравнению с погрешностьюподгонки элементов регулируемой проводимости резистора 17 (при одновременном десятикратном сужении диапазо-на процентных отклонений и разностисопутствующих параметров).Если объектами являются сопротивления, например резисторы с паразитными емкостями, то плечи 1 и 2 долж-ны поменяться местами и тогда будутиметь место соотношения1 2 0 1 2 "1 2ф(д 12 45"1 "2еаХ - ).+ бд 12)(Ь)Сраханалогичные выражениям (1) и (2.Процентные отклонения йараметровиндуктивных объектов также могут бытьизмерены данньм мостом (в этом случаевыражение, аналогичное выражению (3),-,: 1.1-Ь 2 Йбудет иметь вид ф )ь, с),1 ехнико-экономическая эффективность предлагаемого устройства,опре-;деляется расширением его функциональных возможностей, что позволяет рас 1ширить круг решаемых с его.помощью задач как в случае использования его в качестве автономного прибора, так и составной части автоматизированной системы управления или контроля, а также возможностью повышения. точности измерений. универсальный четырехплечий мост переменного тока, содержащий первую. ветвь, одно плечо которой образовано зажимами для подключения объекта измерения, другое - объектом сравнения, и вторую ветвь, одно плечо которой образовано регулируемым резистором, а второе плечо - регулируемым конденсатором, место соединения которых является вершиной измерительной диагонали моста и соединено с общей шиной, переключатель, подвижный контакт которого соединен с другим выводом регулируемого конденсатора, а непод-вижные контакты соединены с вершиной диагонали питания моста, в которую включен источник питания, повторитель найряжения, выход которого соединен с одной из вершин диагонали питания моста,а выход через разделительный конденсатор и первичную обмотку повышающего трансформатора подключен к вершине измерительной диагонали моста, соединенной с общей шиной, один иэвыводов вторичной обмотки повышающего трансформатора соединен со входомповторителя Напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьхаения точности измерения и расширения функциональных возможностейза счет расширения измерения процентных отклонений основного параметраобъекта измерений от основного параметра образцового элемента, в неговведены два резистора и дополнительный переключатель, подвижный контакткоторого соединен со вторым выводомрегулируемогорезистора, один неподвижный контакт соединен сб вторымвыводом вторичйой обмотки повышающего трансформатора, а второй неподвижный контакт соедийен со входом повторителя напряжения, при этом резисторы подключены параллельно плечам второй ветви. источники информации, принятые вовнимание рри экспертизее а 434 Филиал ППП Патент, .г. Ужгород, ул, Проектная,Тираж 1089 рственного изобретений а ЖРа 41ЦНИИПИ Госудапо делам113035 Моск Подписноеитета СССРоткрытийкая наб. , 4 5