Способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 111" ЩЩЩ Союз СоеетскнхСоцмалмстическихРеспублик(23) Приоритет нсударстееннье нвмнтет СССР но делам нзобретеннй н еткрытнйпубликовано 05.11,79, Бюллетень М 4 53) УДК 621 З .733 (088.8) Дата опубликован описания 05.11.7 72) Авторы изобретен 10. И. Азима и П. И, Стальнов Новомосковский филиал Московского ордена Ленинаи Трудового Красного Знамени химико.технологическогим, Д, И. Менделеева) Заявите стнтут 4) СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ЦИФРОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИ МОСТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к электроизмерительной технике, а точнее к той ее области, которая занимается измерением параметров комплекс ного сопротивления с помощью мостов.Известен способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока для измерения одной составляющей комплексной проводимости путем уравновешивания по изме. ряемой составляющей в цифровом виде, а по измеряемой - в аналоговом 111.Недостатком данного способа является сложность его реализации.Известен также способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока, эаключаюшийся в том, что в мостовой,измерительной схеме проводят пробные измене. ния параметра уравновешивания с частотой в 20 - 30 раэ меньшей частоты питания моста, выделяют огибаюшую сигнала раэбаланса, сравнивают амплитуду ее до и после пробных воздействий и формируют уравновешивающие воздействия при отрицательном прирашении сравниваемых амплитуд, а частные минимумы на каждой декаде и изменения направления уравновешиваняя находят по отсутствию последнихв течение одного периода модуляции 12).Недостатком данного способа является срав.нительно низкое быстродействие, обусловлен.ное тем, что уравновешивающие воздействияформируются с периодом пробных измененийпараметра уравновешивания, который содержитдля получения малых искажений огибающей20-;-30 периодов напряжения питания моста.Цель данного изобретения является увеличение быстродействия,Эта цель достигается эа счет того, что в сп собе уравновешивания цифровых автоматичес.ких мостов переменного тока, включающий на.несение пробных воздействий параметра урав.новешивания, сравнение амплитуд сигнала раэбаланса до и после пробных воздействий и формирования уравновешивающих воздействийпо отрицательным приращениям сравниваемыхамплитуд, пробные изменения формируют счастотой питания моста в каждый второй полупериод по синусоидальному закону, произ.водят сравнение амплитуды сигнала раэбалансадо и после пробных воздействий в момент вмели, когда сигнал разбаланса, соответствующий неизмеряемой составляющей, проходит нулевое значение.Увеличение частоты .пробных воздействий до частоты питания моста и сравнение амплитуды разбаланса в момент, времени, когда неизмеряемая составляющая равна нулю, обеспечивает увеличение быстродействия и позволяет уравно. весить одну составляющую, не уравновешивая другую.Пусть амплитуда разбаланса моста равна: гиахт в 1 п(со 1 + Ф 1),где Згпах 1 - максимальная амплитуда разбаланса;Фт - угол между полным значениемкомплексного сопротивления и его активной составляющей.Будем изменять состояние измерительной схемы посредством подключения дополнительного актив. ного сопротивления в плечо уравновешивания с частотрй питания моста в каждый второй полу- период по синусоидальцому закону таким образом, чтобы амплитуда пробных воздействий соответствовала шагу уравновешивания. Тогда суммарный сигнал разбаланса при 2 ттп/ + 7 гиах, аи ф, соэ с 1,где Эгиах 1 сов Р, - максимальнаЯ амплитУдаактивной составляющей ситнала разбаланса;гиах 1 а 1 п Р, - максимальная амплитудареактивной составляющейсигнала раэбаланса.При тт + 2 тгп ( сл ( 2 ттп + 2 тт (и = О,1, 2. П) суммарный сигнал разбалацса равен:Зщах 1 яп (ят + Р)Эгиах проб. дп с"1 т= (гиах 1 соэ Ф 1 - гиах проб.1 Ып ит +п 1 ах 1 п ф 1 сов ют,где п 1 ах проб - макисимальцая амплитудапробного возлействил, соот.ветствуюгцая изменению активного сопротивления на один шаг. Результирующий сигнал разбаланса за период можно представить как разноамплитудную синусоиду и синусоиду с одинаковой амплитудой в кажщяй иэ полупериолов, Для исключения влияния реактивной составляющей на результат измерения полученный сигнал сравнивают дотс Ф и после пробного воздействия, при стс = + 2 яи и сот = - + 2 ттиМ2Эгиах 1 сов Р 1 - Згиах соэ Ф 1 - Згиах проб. Отрицательное приращение амплитуды означает, что пробное изменение активного сопротивления направлено в сторону равновесия.При этом формируется импульс на уравнове 5 шивающее устройство. Положительное или нулевое приращение означает, что мост уравно.вешен с данным шагом, т.е, найден частныйминимум.В качестве примера реализации предложен.ного способа на чертеже представлено устрой.ство для измерения активной составляющейкомплексного сопротивления, имеющего параллельную схему замещения,Измерительная схема выполнена на трансформаторе напряжения 1, обмотки которого 2, 3,4, 5 включены так, чтобы токи измерительногоплеча б и плеча сравнения 7 вычитались.В момент времени ит = - + 2 тти (где1 сги = О, 1, 2) через усилитель 8 протекаетактивная составляющая тока разбалансаэ О 4 Г Оа Оэгде О О Оз - напряжения на обмотках 2,3, 4 соответственно;25В 1 - начальное сопротивление пле.ча 7;Вх - измеряемое сопротивлениеплеча б;ЛН - сопротивление плеча 7, соот30ветствующее шагу уравцове шивания ыт = - - 2 лиъй2(где п = О, 1, 2,) прист 04О Оэ О 411 = + - + -- )р, и 11 Атт) (2)Если Эр ) Эр то изменяется и, т,е, изме.Р 1рительная схема делает один шаг к уравновешиванию по активной составляющей и будетс сМменяться до тех пор, пока Зр, ( Зр,. Наэтом уравцовецивацие заканчивается. (При составлении уравнений 1 и 2 прямое и обратноесопротивления диода це учитывались).Устройство работает следующим, образом,Сначала фиксируются моменты времени45 мт = + ттп, где и = О, 1, 2 Для этого фа.озу сигнала с обмотки 9 изменяют на 90 припомощи фазовращателя 10. Полученный сигналпреобразуется в пульсирующий при помощидиодного моста 11, Отыскиваются точки минимальной амплитуды полученно)о сигнала посрелством преобразования данного сигнала в лискретный с помощью ключа 12, открывающегосяимпульсами мультивибратора 13, имеющимичастоту в 100 раз большую, чем частота питания мостовой схемы. Первый положительныйимпульс, прошедший через ключ 12 и кондец.сатор 14, усиливается импульсным усилителем15 и перебрасывает триггер с разделительным, мандным для запоминания амплитуды сигнала разбаланса активной составляющей в первом полупериоде, открывает ключ 17. При этом конденсатор 18 заряжается, Получаемые импульсы в первом птлупериоде не проходят через закрытые ключи 19 и 20. К моменту прихода положительного импульса во втором полупериоде, триггер 16 возвращается в исходное состояние. Во втором полупериоде на импульсный усилитель21 поступают отрицательные импульсы, еслиС 4 дЭрЭр, которые поступают на счетчик 22,й сили положительные, если Эр ( Зркоторые перебрасывают триггер 23, прекращающий15 уравновешивание посредством запирания ключа 24. Для того, чтобы в первом полупериоде амплитуда сигнала разбапанса соответствовала уравнению (1), а во втором полупериоде соответствовала уравнению (2), используетсяусилитель 25, импульс с которого запускает триггер 23 в момент, когда полярность в началах обмоток трансформатора напряжения 1 по.ложительна.Предложенный способ позволит увеличить 2 быстродействие в 20-:-30 раз, а также даст возможность уравновешивать по одной составляю.шей комплексного сопротивления. При этом упрощается измерительная схема моста н алгоритм уравновешивания.Формула изобретенияСпособ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока, включаю. щий нанесение пробных воздействий параметра уравновешивания, сравнение амплитуд сигнала разбаланса до и после пробных воздействий и формирования уравновешивающих воэдей. ствий по отрицательным приращениям сравни. ваемых амплитуд, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, пробные воздействия наносят с частотой питания моста в каждый второй полупериод по синусоидальному закону, производят сравнение амплитуды сигнала разбаланса до и йосле пробных воздействий по модулю в моменты пере. хода амплитуды сигнала неиэмеряемой состав. ляющей через нулевое значение.Источники информации.принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР К 481847, кл. 6 01 В 17/10, 12.07.73.2, Авторское свидетельство СССР У 230965, кл. 6 О 1 В 17/10, 14,06.67.Тираж 1073 ЦНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РауПодписноекомитета СССРоткрытийшская наб., д, 4/5 ул, Проектна Ужго ктор Н. Веселкина Заказ 6758/45 оставитель И. БахТехред Л,Алферова Филиал ППП "Патент орректор А, Гриценко