Цифровой автоматический мост

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Рес убиик(51)М, Кл.з С 01 й 17/10 Государственный комитет СССР но делам изобретений н ыкрытнй(088.8) ф дасщ.,М.Ш.Гусейнов, А.М.Амиров и М.И.Рагймов4Научно-исследовательский и проектный институтпо комплексной автоматизации нефтяйой и химическойпромышленности(54) ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ Изобретение относится.к информационно-измерительной технике и можетбыть применено для измерения состав"ляющих комплексного сопротивления.Известны цифровые автоматическиемосты, содержащие мостовую схему, генератор питания, реверсивный счетчик,блок управления, усилитель, детекторравновесия, уравновешивание которыхвыполняется по Фазочувствительномупринципу 1.Недостатком данных устройств является то, что они имеют неустойчивостьотсчета иэ-за нестабильности чувствительностей мостовой схемы и усилителя,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является цифровой автоматический мост, содержащийгенератор, мостовую схему, избирательный усилитель, детектор, реверсивныйсчетчик, модулятор, блок управления,триггер реверса, цифровой отсчетныйблок, фазочувствительный детектор,два ключа и три элемента, в которомуравновешивание мостовой схемы вдалиот точки равновесия осуществляетсяпо фазочувствительному принципу,авблизи равновесия - по экстремальномодуляционному принципу 2 . Недостатком этого моста является то, что он имеет сравнительно низкую надежность и устойчивость системы уравновешивания в связи с влиянием фазовых искажений, возникающихв трак те усиления сигнала неравновесия на нормальное Функционирование фазочувствительного детектора.Цель изобретения - повышение надежности путем увеличения помехоус" тойчивости системы уравновешивания цифрового автоматического моста.для достижения этой цели цифровой автоматический мост, содержащий последовательно соединенные генератор питания, мостовую схему, усилитель, детектор, два ключа, .первые входы которых соединены с первым выходом блока управления, триггер знака, выход которого как через модулятор,так и через реверсивный счетчик подключен к мостовой схеме, выход реверсив-: ного счетчика соединен также со вхо" дом блока цифровой индикации, Фаэочувствительный детектор, первый вход которого соединен с выходом генератора питания, а второй вход - с вы-,ходом усилителя, элементИЛИ-НЕ, снабжен вторым элементом ИЛИ-НЕ,триг-. гером переключения, переключателемизбирательности, элементом ИЛИ,шестьюэлементами И, причем входы первогоЭлемента ИЛИ-НЕ соединены с выходамиключей., а входы второго элемента ИЛИ-НЕ - с выходами первого и второгоэлементов И, соответственно соединенными с первыми входами третьего ичетвертого элементов И, выходы которых соединены с соответствующими установочными входами триггера знака,а вторые входы соединены со вторымвходом пятого элемента И и инверснымвыходом триггера переключения, "нулевой" вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ, а "единичный" вод - с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, прямой выход триггера 15переключения.через переключатель избирательности подключен ко второмувходу усилителя, а также соединен спервым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с вторым 20выходом блока управления, авыходсо входом модулятора, первый входэлемента ИЛИ соединен с выходом пятого элемента И, второй вход подключенк выходу второго ключа, а выход - ксчетному входу реверсивного счетчика,первые входы первого, второго и пятого элементов И соединены с первым выходом блока управления,вторые входыпервого и второго элементов И соответственно соединены с первым и вторым выходами фазочувствительного детектора, выход первого ключа подключен к счетному входу триггера знака,а второй вход - ко второму входу второго ключа и к выходу детектора..На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - зависимостьмодуля выходного напряжения мостовойсхемы от регулируемого параметра приразных коэффициентах усиления (степени избирательности) усилителя,Устройство содержит генератор 1питания, мостовую схему 2, усилитель3,.детектор 4, блок 5 управления, модулятор 6, реверсивный счетчик 7, 45блок 8 цифровой индикации, триггер 9знака, фазочувствительный детектор. 10, элементы И 11 - 16; элементы ИЛИНЕ 17,18, триггер 19 переключения,ключи 20,21, переключатель 22 избирательности и элемент ИЛИ 23.Прйнцип работы устройства заключается в следующем.Генератор 1 питает мостовую схему2. Напряжения неравновесия мостовойсхем поступают на вход усилителя 3.Выходной сигнал усилителя 3 одновременно подается на входы фазочувствительного детектора 10 и амплитудногодетектора 4 Вблизи точки равновесияиз-за низкого уровня сигнала неравно- бОвесия фаэочувствительный детектор 10не срабатывает, и на его выходах сигналы отсутствуют. При этом тактовыеимпульсы от блока 5 управления непроходят через элементы И 11 и 12. 65 На выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 имеется единичный сигнал. Триггер 19 переключения является триггером 5 - типа, который при одновременно единичных сигналах на обоих выходах принимаеттолько единичное состояние. Поэтому при отсутствии сигналов на выходе фазочувствительного детектора 10, вне. зависимости от выходного сигнала элемента ИЛИ.-НЕ 18,триггер 19 переключения принимает единичное состояние. При этом элементы И 13 - 15 запираются, а элемент И 16 отпирается, переключатель 22 избирательности повышает избирательность усилителя 3. Модулятор 6 через открытый элемент И 16принимает тактовые импульсы блока 5 управления и производит периодические изменения регулируемого элемента мостовой схемы 2 на один шаг. Направление модуляционных изменений и счета реверсивного счетчика 7 определяетсяфсостоянием триггера 9 знака. Модулированные напряжения неравновесия через усилитель 3 подаются на вход детектора 4. Выделенная детектором 4 огибающая подается в качестве управляющего сигнала на входы ключей 20 и 21. При положительной полярности модуляционных импульсов на выходе детектора 4 отпирается ключ 21, через который тактовые импульсы блока 5 управления поступают на счетный вход триггера 9 знака и опрокидывают его. При отрицательной же полярности модуляционных импульсов, отпирается ключ 20, и тактовые импульсы, проходя через него и элемент ИЛИ-НЕ 18, поступает на вход реверсивного счетчика 7, который осуществляет уравновешиваниемостовой схемы,.Вдали от точки равновесия, где уровень сигнала неравновесия выше О (фиг. 2), на выходе детектора, модуляционные импульсы отсутствуют. При этом, так как на одном из выходов фазочувствительного детектора имеется единичный сигнал, триггер переключения переходит в нулевое состояние, переключатель избирательности срабатывает, и усилитель 3 становится не избирательным. Выходной сигнал фазочувствительного детектора при появлении тактовых импульсов через элементы И 14 и 15 поступает на соответствующий вход триггера 9 знака. Реверсивный счетчик 7, с поступлением через элементы И 13 и ИЛИ 23 тактовых импульсов, производит уравновешивание мостовой схемы. При уменьшении амплитуды напряжения. неравновесия до уровня порога чувствительности О. (фиг.2) фазочувствитеЛьного детектора 10 на обоих вьходах его имеется нулевой сигнал, при котором триггер переключения опрокидывается, и далее уравновешиКЬние ведется по экстремальному модуляционному принципу.При равновесии моста на выходе детектора 4 импульсы отрицательной по- лярности отсутствуют, состояние реверсивного счетчика не меняется, и пб . блоку цифровой индикации снимается счет. При значительном уровне сигнала неравновесия, когда необходимы сигналы фазочувствительного детектора, усилитель 3 становится не избира. тельным, чтббы фазовые искажения сигнала, присущие избирательным усилите" лям, не нарушали нормальное функционирование фазочувствительного детектора. При слабом же сигнале неравновесия, по сигналу триггера переключения, усилитель 3 становится избирательным, он повышает по- мехоустойчивость систем уравновешивания,и далее используют ся сигналы экстремум-детектора.Введение триггера переключения в20 схему устройства исключает автоколебательный режим переключения фазочувствительного детектора, который мог бы .иметь место в точках в (в .) и с.(с ) (см. фиг. 2). При уменьшении вы ходного сигнала усилителя 3 до уровня Оо (фиг. 2) на выходах фазочувствительного детектора сигналы прекращаются, триггер 19 переключения опрокидывается, и срабатывает переключа тель избирательности. При этом, иээа изменения коэффициента усиления, уровень выходного сигнала усилителя 3 повышается от точки в(в ) до точки с(с), т,е. превышает уровень порого вого напряжения Оо фазочувствитель" ного детектора. Это вызывает повторное включение фазочувствительного детектора, Однако триггер переключения при этом не возвращается в предь 1 ду О щее состояние, и далее уравновешивание ведется по сигналу экстремум-детектора, Обратный переход триггера переключения может происходить толь.- ко при превышении уровня выходного напряжения усилителя О т.е. в точНф.ках а и а (фиг. 2), когда происходит срезание модуляции, после .чего переключатель йзбирательности срабатывает переход от точки а(а),к точке б(б), и далее уравновешивание ведется по сиг-, налам фазочувствительного де" ,"тектооа. Техническая эффективность изобретения заключается в том, что с его применением повышается устойчивость, и надежность при сохранении точности известных цифровых автоматических мостов следящего уравновешивания.Я Надежность (коэффициент готовности) системы уравновешивания повышается :за счет автоматического изменения избирательности усилителя в зависи-.мости от степени разбаланса мостовой схемы, что осуществляется триггером переключения. С его же помощью осуществляется автоматическое переключение.детекторов равновесия, что исключает их автоколебательный режим и йовышает устойчивость системы уравновешивания.Формула изобретенияЦифровой автоматический мост, со; держащий последовательно ссединенные генератор питания, мостовую схему, усилитель, детектор, два ключа, первые входы которых соединены с первым выходом блока управления, триггер знака, выход которого как через моду лятор, так и через реверсивный счетчик подключен к мостовой схеме, выход реверсивного счетчика соединен также со входом блока цифровой индикации, фазочувствительный детектор, первый вход которого соединен с выходом генератора питания, а второй вход - с выходом усилителя, элемент ИЛИ-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности путем увеличения помехоустойчивости системы уравновешивания, он енабжен вторым элементом ИЛИ-Н)";, триггером переключения, переключателем избирательности, элементом ИЛИ, шестью элементами И, причем входы первого элемента ИЛИ-НЕ соединены с выходами ключей, а входы второго элемента ИЛИ-НЕс выходами первого и второго элементовИ, соответственно соединенными с первыми входами третьего, четвертого элементов И, выходы которых соединены с соответствующими установочными входами триггера знака, а вторые входы соединены со вторым входом пятого элемента И и инверсным выходом триггера переключения, "нулевой" вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ, а "единичный" вход - с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, прямой выход триггера переключения через переключатель избирательности подключен ко второму входу усилителя, а также соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, а выход - со входом модулятора, первый вход элемента ИЛИ соединен свыходом пятого элемента И, второй входподключен к выходу второго ключа, а выход - к счетному входу реверсивного счетчика, первые входы первого, второго и пятого элементов И соедине" ны с первым выходом блока управления, вторые входы первого и второго элементов И соответственно соединены с первым и вторым выходами фазочувствительного детектора, выход первого ключа подключен к счетному входу триг-гера знака, а второй вход - ко второму входу ключа и к выходу детектора.873136 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Кнеллер В.Ю. Автоматическое измерение составляющих комппексногоРедакто оставитель И,Бахтинаехред М. Рейвес КорректорЕ.Рошк оссе аж 735 Подрственного комитета СССРэобретений и открытийа, Ж, Раушская раб., д. каз 90 писное филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектн/70 Т НИИПИ ГосУд по делам 1303 э, Моссопротивления. М,-Л., "Энергия",1968, с. 266.2. Авторское свидетельство СССРМ 561143, кл. 6 01 В 17/10, 1976