Способ уравновешивания цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока

(50 С 01 й 17/10 И КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ия ,САНИЕ ИЗОБРЕТ СТВУ ми ельство СССР10., 1968.ьство СССР10, 1978. ВТОРСНОВЛУ СВИД(71). Институт электродиАН Украинской ССР(54)(57) 1. СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯЦИФРОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МОСТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по дискретно регулируемым параметрам, прикотором, производят небольшие скачкообразные изменения соответствующегопараметра мостовой измерительной цепи и в соответствии со знаком приращения амплитуды выходного напряжения этой цепи Формируют положительные и отрицательные импульсные регулирующие воздействия, а регулировкууравновешивающего параметра в направленин равновесия осуществляют толькопри отсутствии положительных приращений амплитуды выходного напряжения мостовой измерительной цепи, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения схемы приборов при одновременном повышении их быстродействия, рабочие и пробные (модуляционные) шаги на всех декадах (тетрадах),кроме самой младшей, совмещают и выполняют одновременно, а величину ихвсегда выбирают равной удвоенномузначению дискретности регулировкиуравновешивающего параметра на даннойдекаде (тетраде), при этом при отсутствии положительного и наличииотрицательного импульсных регулирующих воздействий сделанный удвоенныйрабочий шаг оставляютбез измененийи осуществляют следующий такой жешаг в том же направлении, при появлении положительного импульсного регулирующего воздействия производятизменение направления регулировки уравновешивающего параметра и делаютодинвозвратный шаг, равный удвоенномузначению дискретности регулировки Сэтого параметра на данной декаде(тетраде), при исчезновении отрица- йтельного и отсутствии. положительногоимпульсных регулирующих воздействийтакже производят изменение направления регулировки уравновешивающегопараметра, а возвратный шаг выбираютравным единичному значению дискретности регулировки этого параметра на (рвданной тетраде (декаде).1026063 2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, определение частного минимума амплитуды выходного напряжения мостовой измерительной цепи и переход на уравновешиваиие по следующей декаде (тетраде) или по другому параметру производят не-.посре 3 ственно после выполнения одинарного, а также двойного возвратного шага, если перед ним было сформировано хотя бы одно отрицательноеимпульсное регулирующее воздействие.Изобретение относится к электро- Как и иэмененне НаправлЕния реГулиизмерительной технике и нредназна- ровки уравновешивающего параметрачено для применения в цифровых .(Реверс уравйовешивания), осуществмостах переменного тока, измеряЮ- , .ляют,по наличию положительных модущих комплексные сопротивления и5.ляционных приращений этой амплитуды. проводимости, При этом модуляционные шаги выбираютизвестны цифровые автоматнчес- в два раза большими по абсолютной ве кне экстремальные мосты для опре- личине соответствующих рабочих шаделения комплексных. сопротивлений гов2(и проводимостей в широком диапазоне щ Недостатком такого способа уравночастот и номиналов, Автоматическое вешивания цифровых мостов переменного уравновешивание таких приборов про- тока является сложность алгоритма изводят с использованиеМ импульсных Работы и схем приборов и пониженное регулируемых воздействий формируемых быстродействие иэ-за необходимости путем небольших пробных скачкообраэ 15 Раздельного осуществления модуляционных изменений, уравновешивающего ных воздействий,и наличия модуляторов параметра (модуляционных шагов) и на каждой декаде обоих уравновешиваю- последующего выделения приращений щих параметров. амплитуды выходного напряжения мосто- Цель изобретения - упрощение схемы вой измерительной цепи, возникающих приборов при одновременном повышении от упомянутых пробных изменений.фор их быстродействия. .мирование импульсных регулирующих Указанная цель достигается воздействий, вызывающих дискретные тем, что сбгласно способу уравнове изменения уравновешивающего парамет- . шивания цифровых автоматических ра в сторону равновесия прибора (ра- экстремальных мостов переменного тобочие шаги), производят по наличию 2 ка по дискретно Регулируемым пара- отрицательных модуляционных прира- метрам, нри котором производят небольщений амплитуды выходного напрдже- шие скачкообразные изменения:соответния измерительной цепи, а определе- ствующего параметра мостовой измериние частных минимумов и изменение теньиой цепи и в соответствии со знанаправления регулировки:.уравновеши ком приращения амплитуды выхоФйого иавающего параметра осуществляют по пряжения этой цепи формируют положи- отсутствию этих отрицательных прира- тельные или отрицательные импульскые щений, при этом для достижения мак-регулирующие воздействия, а регулировсимальной точности уравновешивания ку уравновешивающего. параметра в нарабочий и модуляционный шаги выбира- З 5,правлении равновесия осуществляют ют равными 1), только при отсутствии положительныхНедостаток данного способа состо-, ,приращений амплитуды Выходного напряит в том, что нри его использовании жения мостовой измерительной цепи, не обеспечивается достаточная поме" ,рабочие и пробные (модуляционные) хоустойчивость приборов в зоне рав,шаги на всех декадах (тетрадах), новесия. кроме самой младшей, совмещат и вы"Наиболее близким по технической полняют одновременио, а величину их сущности к предлагаемому является всегда выбирают равной удвоенному способ уравновешивания цифровых мо-,значению дискретности регулировки дуляционных мостов переменного тока, уравновешивающего параметра на дансогласно которому формирование им ной декаде тетраде),при этом при пульсных регулирующих воздействий, отсутствии положительного и наличии вызывающих рабочие шаги уравновеши- отрицательного импульсийх регулируювающего параметра, производят при щих воздействий сделанный удвоенный отсутствии положительных модуляцион- рабочий шаг оставляют беэ изменений; ных приращений .амплитуды выходного 50 и осуществляют следукций такой же шаг напряжения измерительной цепи, а оп- в том же направлении, при появлении ределение частных минимумов на каж- ,положительного иьаульсного регулидой декаде цифрового моста так же,рующего воздействия производят измейение направления регулировки уравно,вешивающего параметра и делают одинвозвратный шаг, равный удвоенному зна-чению дискретности регулировки.наданной декаде (тетраде), при изчезновении отрицательного и отсутствииположительного импульсных регулирующих воздействий также производят изменение направления регулировки уравйовешивающего параметра, а возвратный.шаг выбирают равным единичному 10значению дискретности регулировкиэтого параметра на данной тетраде(декаде).,Определение частного минимума амплитуды выходного напряжения мостовой 1 физмерительной цепи и переход на уравновешивание по следующей декаде.,(тетраде) или по другому параметрупроизводят всегданепосредственнопосле выполнения одинарного, а такжедвойного возвратного шага, если перед ним было сФормировано хотя быодно отрицательное импульсное регулирующее воздействие,На Фиг, 1 показана уирощениаясхема моста с регулировкой толькоодного параметра, иллюстрирующая пример реализации предлагаемого способауравновешивания на Фиг. 2 - граФикиуравновешивания ,:.моста.Прибор содержит мостовую измери З 0тельную цепь 1, экстремум-детектор 2,тактовый генератор 3, реверсивный.счетчик 4, триггер 5.реверса, блок6 переключения декад, элемент 7 задержкй импульсов. на один такт, логи- .35ческий элемент ИЛИ 8 суммирования,логические элементы 9, 10 и 11 совпадений, логические элементы И 12,13 и 14,совпадений о инвереией поодному из входов,. 40Мостовая измерительная цепь 1служит для измерения комплексного сопротивления и уравновешивания посредством дискретного регулиРования одного из,ее параметров. 45Такое регулирование осуществляетсяреверсивным счетчиком 4, которыйимеет два входа, Ври подаче импульсов на первый. вход оаущедрвляетаясчет двойками, а при иодаче импульсов иа второй вход .- единицаья. Направление счета реверсивного счетчика 4 и, следовательно, направление регулировки уравновешивающегопараметра измерительной цепи 1 опре".деляется состоянием триггера 5 реверса. Блок 6 .переклвчения декадпроизводит выбор декады уравновешивания посредством управления реверсивным счетчиком 4. Экстремумдетектор. 2 имеет два выхода и в соот ветствии со знаком приращения амплитуды выходного напряжения мостовойизмерительной цепи 1 Формирует попожительные или отрицательные импульсы,Ритм работы всему мосту задает так товый генератор 3, он же управляет логическими элементами 9 - 12. Элемент 7 задержки импульсов управляется также тактовым генератором 3, он задерживает отрицательные импульсы, поступающие с экстремум-детектора 2, на один такт. Сформированный в данный момент отрицательный, импульс блокирует логический элемент 13, и задержанный элементом 7 отрицательный импульс не проходит через логический элемент 13, На выходе логического элемента 13 появляется задержанный в предыдущем такте импульс только тогда, когда отсутствует последующий блокирующий отрицательный импульс, т,е. при прекращении поступления отрицательных импульсов с экстремум- детектора 2. Выход элемента 13 соединен с Йходами элементов 9 и 14.Элемент 9 пропускает импульс с тактового генератора 3 на блок 6 переключения декад только при наличии импульса на выходе элемента 13. Импульс с элемента 13 проходит через элемент 14 только при отсутствии положительного импульса на выходе экстремум- детектора 2. Выход элемента 14 соединен с логическим элементом 8 суммирования и с логическими элементами 10 и 12. Если на выходе логического элемента 14 появляется импульс, то:; он блокирует-.прохождение импульса через элемент 12 н открывает элемент 10. Трнггер 5 реверса управляется логическим элементом 11 совпадений и срабатывает только в том случае, если на выходе логического элемента 8 суммирования появится импульс, т.е.при возникновении положительного импульса на выходе экстремум-детектора 2 или при прекращении Формирования отрицательных импульсов экстремум- детектором 2.Уравновешивание моста согласно предлагаемому способу происходит. следующим образом.Пусть измерительная цепь 1 на несколько шагов выведена из равновесия, состояние триггера 5 реверса соответствует регулировке уравновешивающего параметра в сторону равновесия,а положительные и,отрицательные импульсы .на выходе экстремум-детектора 2 отсутствуют (начало уравновешиваниями. В этом случае в элементе 7 задержки импульса нет, и при срабатывании тактового генератора 3 на выходе логических элементов 13 и 14 совпадений импульсов не будет, При этом логический элемент 10 совпадений будет заперт, а логический элемент 12 совпадений с инверсией на входе открыт. Через него с тактового генератора 3 поступает импульс на.первый вход реверсивного счетчика 4, который произволен дит счет двойками: в сторону равновесия будет осуществлен рабочий шагпо уравновешивающему параметру, равный удвоенному значению дискретностиего регулировки. Экстремум-детектор2 сформирует при этом отрицательныйимпульс, который запишется в элементе 7 задержки импульсов, При следующем срабатывании тактового генератора 3 будет сделан следующий удвоенный шаг в сторону равновесия, так какотрицательный импульс с экстремумдетектора 2 заблокирует логическийэлемент 13, и импульс с элемента 7задержки импульсов не поступит наего выход, Так будет происходить додостижения равновесия на даннойдекаде (тетраде). Если при достижении равновесия на выходе экстремумдетектора 2 появится положительныйимпульс; то он закроет логическийэлемент 14 для прохождения импульсон с логического элемента 13, прой Одет через элемент 8 суммирования иоткроет логический элемент 11 совпадений для прохождения импульсов стактового генератора 3 на триггер 5реверса. Триггер реверса сработает,и в следующем такте реверсивныйсчетчик 4 произведет. удвоенный возвратный шаг, После этого на логический элемент 9 поступит импульс стактового генератора 3 и,так как этотэлемент открыт импульсом с выходалогического элемента 12, то на блокб переключения декад пройдет импульси вызовет переход мостовой цепи 1на уравновешивание по следующей младшей декаде. Если же при достижении З 5равновесия на данной декаде экстремумдетектором 2 не будут сформированыни положитель-ый, ни отрицательныйимпульсы, то в этоМ случае импульс свыхода элемента 7 задержки пройдет 40через логический элемент 13 и поступит на вход логических элементов9 и 14. Так как элемент 14 будет открыт, то этот импульс пройдет налогический элемент.8 суммирования,откроет элемент 11, и тактовый генератор 3 переведет триггер 5, реверсав противоположное состояние. Крометого, импульс с выхода элемента 14заблокирует прохождение импульсовчерез логический. элемент 12 и откроетэлемент 10Импульс с тактового генератора 3 через элемент 10 пройдетна вход реверсивного счетчика 4, ибудет осуществлен возвратный шаг,равный единице дискретной регулировкиуравновешивающего параметра на данной декаде, Поскольку, как и в предыдущем случае, импульс с выходаэлемента 13 откроет логический элемент 9 совпадений, то импульс с 60тактового генератора 3 вызовет срабатывание блока б Переключения. декад и мостовая цепь 1 будет также пере- ведена на уравновешивание по следующей младшей декаде.На фиг, 2.1 представлен график уравновешивания моста при нарушении равновесия измерительной цепи на нечетное число шагов дискретной регулировки уравновешивающего параметра р, значение которого отложено по оси абсцисс. По оси ординат отложено значение амплитуды выходного напряжения мостовой измерительной цепи Обц, Из состояния, характеризующегося точкойо, мост переходит последователь" но с состояния 4, и э 1 С. При переходе из состоянияс в состояние ивоз" никает на выходеэкстремум-детектора положительный импульс и при этом производится удвоенный обратный шаг иэ состояния И в состояние ЭК,Уравновешивание окончено, Осуществляется переход на следующую декаду.На фиг. 2,2 показан график уравновешивания моста при нарушении равновесия на четное число шагов дискретности регулировки уравновешивающего параметра Р . Процесс уравновешивания производится так же, как и в предыдущем случае. Однако. так как при переходе иэ состояния ф в состоя- ниеЭС положительный импульс не формируется, то возвратный шаг будет равен только единице дискретности ре" гулировки уравновешивающего парамет-, раР и мост перейдет из состояния Ж в состояние 6Цифровые экстремальные моеты для измерения комплексных сопротивлений находят широкое применение в метрологических лабораториях, при конт" роле и измерении электрических параметров изделий радиотехнической и электротехнической промышленности, при измерении неэлектрических величин (микроперемещения, угловые смещения, давление сила, уровень жидких веществ и т,п.)при помощи комплексных электрических преобразователей. Очевидно, что упрощение таких прибров приведет к снижению их себестоимости и даст значительный экономический эффект, Предлагаемый способ уравновешивания мостов позволяет отказаться от применения сложных модуляторов, подключаемых к каждой декаде измерительной цепи моста (при пяти декадах по каждому параметру таких модуляторов девять), несколько увеличив при этом количе" ство используемых простых надежных логических элементов, Кроме того, повышается быстродействие приборов, так как отпадает необходимость в осуществлении модуляционных шагов.И. Вахтинабииец . КорректОр А. Тяс Мм комити отириткая н дареизобарф 3 СоставительТехред А. ЗаЧф афавафТираж 710су т венногоретеыийв 5 раущ Подписноеа СССРийд. 4/5