Автоматический мостовой измеритель

О П И С А Н И Е(1744340 Союз Советских Социалистических реслублин(088.8) о делам изооре и открытий 45, Дата опубликования описания 30.06(54) АВТОМЛТИЧ ЕСКИ Й,ЧО СТО ВОЙ И 3 ЧЕРИ ТЕЛ Ь объ Зл овыПсцслью ЦЯГРСВ зегулирклюигнала алаиса, ст усть 2 Изоорстсцис относится к области автоматики и прелцазначено Лля цсиользованп 51 В Уст)Оиствзх лопускОВОГО к 05 тооля номинала электрических сопротивлений, з тя,жс В системах (рег 1 лировзнця нсэлектричсских параметров, например температуры, преобразуемых в омцчсскос сопро- ТИВ,"СИ Ц(Известны автоматические зОстогые измсрители, солержащис резонансный усилитель, в обратную связь которого включен 11 зистивныЙ мост, а к выходу подключен исполнительный элемент 11.Эти измерители по принципу своего действия являются двухпозинионными и не- ПРИГОЛНЫ ЛЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛ 51 ПО двум преллам.Точное регулирование температуры при их использовании возможно, если уровень воздействия выходного сигнала усигптеля цз ца Грсвятсльный элемент лостяточно мал по сравнению с тепловой инсри 111 онностью нягрсвас:ого объскта, т, е. если рсгулировацие выполняется достаточно плавно. Но лвухпозиционные регуляторы обладают релейной характеристикой. при которой выходной сигнал усилителя при достижении некоторого разбаланса скачком возрастает от нулевого до установившегося уровня. Следовательно, усилитель обеспеч.Вяст олицяково мсллснный цагрсв тя и при мии:альных и прп мак цых знасинях рязбя,Зися. Дляция б 1:стро;Йствп 5 рсгггторя уменьшения потерь времени иа объекта без уменьшения точности рован ия цсиользу(от ступенчатое п чецие делителя уровня выходного усилителя В зависимости от разб чтя, олняко, существенно усложня ро 1".ство и понижает его надежно Наиболсс близким по технической сущности к предлагаемому устройству явлтся автоматический мостовой измеритель. который содержит мост, первый и второй усили 1 сли, первый и второй автогснсраторы, амплитулцый детектор, перекл 1 очятсль, (11 язоВьЙ л(стектор, испо,(иительныЙ элсмснт, при. чем одна лиягоцаль моста полключеця ко входу первого усилителя, выход которого иолключен через амплитудный детектор ко вхо;о второго усилителя и через псрсклочатель ко второй диагонали моста в:;ол первого автогснсратора подкгпочен ко Второму входу первого усилителя, выход второго автогснератора подключен ко второму входу переключателя и ко гхолу фазового летсктора, к другому входу которого подключен выход второго усилителя, а Выходфазового детектора цолклю )ен ко входу исполнительного элемента (21),Базис изхеритсльиОГО );Оста характеризуется отсутствием напряжен)я иа входе исг)оэНителы)ого эгехгсн га. Нри возраста ии разбалаиса вхолцое наирикенис испол- НИТСЛЫОГО ЭЛСМСНТЗ НЕЛИНЕИНО УВСЛИИВ 2- ется, п)эичем поляреОсть нзп)эякспия эпрсдсл 51 стс 5 3 П 21(ом рззбаланса. Крутизна кривой, характерлзу)ошей заш)сцмость уровня ВЬ ХОДПОГО ЦЗП)ЭЯЖЕНИ и )СИЛИ 1 ЕЛ 1 НОЙ СХСМ 1 от:риращения цомииала контролируемого резистора, вкл:оцеиного в плечо моста, умсгЬшастс По мсрс роста разба;а)са, При допустимом конт 1)оэс србатываии( ИСПО;)ЦИ 1 СЛЬНОГО ЭЛЕ)СЦТЗ ДО;1 ЖЦО СООТВСТ- ствовать условию ЛК=- ЛК 10)5 где лК - коэфф щ)сит пс)рогЗчи измерительного моста; 20ЛА -- прс;)ельно лопустимос знзспискоэффицгпента псрелачц;измерительного моста. Мзксих) альпая цувствительцость устрой ства-прототипа к разбалансу характеризуется прямо,пропорциоцаль:,ой зависимостьо ВХОЛЦОГО НЗПР 51 КЕП)Я ИСПОЛНИТЕ,1 ЬНОГО ЭЛС- мента от коэффици нта псрсдачц моста. Слег)овзтсльно, и максимально возможная 30 ТОЧНОСТЬ ЛОПУСКОВОГО КОНТ)ЭОЛЯ ЭЛЕКТЭИ)сских сопротивлений при использовании устроСтва-прототПа ограничена прямо пропорциональной зависимостью уровня выходного иапряжсиия усилительной схемы З 5 от приращения номинала коцтролгирусмого сопр(эив,)сция. Иэ тсх жс соображени 1, в системах регулирования температуры содержащих устройство-прототип, быстродействие нс может быть выше, чем при уело вии прямо, пропорциональной зависимости напряжения на входе исполнительного элсмсцта от приращения )ламинала термосопротивления прц разбалацсе моста.Цс;ь)0 изобретения является увеличение 45 точности лопускового контроля электричсскх сопротивлений,Ноставл;нцая цель достигается тем, что В )Втомз пический мостовой измеритель, содержащий мост, первый и второй автогене раторы, первый и второй усилители. переключатель и исполнительный элемент, причем выходная диагональ )Коста иолключсна ко входу первого усилителя, выход которого подключен к первому входу перс клюцателя, а выход второго автогенсратора подключен ко второму входу переключателя, вве)сны суммирующее устройство Грсобрззовзтель частоты, причем выход перВОГО ав ГогснерЯтор 2 подклОцсн к пер- О вым входам суммирующего устройства преобразователя частоты, выход перокпо)атсля подключен ко Второму Входу суммиру)о,цего устройства, выход второго полилОчен к входной диагонали мосэа, выход 05 первого усилителя через вэорой усилитель подключен ко второму входу преобразователя цастоты, выход последнего подключен ко вхогу исполнительного элемента, а выход второго зв)огенсратора подключен к третьему входу преобразователя частоты.Ег Ертсжс Понаэаца ЭЛ;(трлгцССКая СХС- ма прсллагаемого устройствз.В предлагаемом усилителе выход автогсцсратора 1 полклочеи к первым вхолам преобраз,эг)ателя 2 частоты и суммирующего устройства 3, ко второму входу которого подключен выход г)е)эеклОчятсля 4. Входиз 5 диагора ь моста 6 по;ключеиа к выхолу су)эМиру)оиего устройства 3, з выхолная,Пзгоцаль подключена ко входу усилителя 6. Выхол последнего подключен ко входу усилителя 7 и к первому входу переклюцателя 4, ко второму входу которого и к ретьему входу преобразователя частоты 2 подключен выход автогснератора 8, ВыХОЛ УСИЛИТС;151ПО;)К,10)СН КО ВТОРОМУ вхолу преобразователя частоты 2, а выход ПОСЛЕЛНС)0 ПОЛКЛ 10 ЦЕЦ КО ВХОЛУ ИСПОЛПИ- тельного ээСмеита 9.Устройство р;) эотаст следуОпц.э образом.Гармоническое колебательное напряжен с с частотой ) поступаст с Выхода Звтогенератора 1 через суммирующее устройство,3 нз входную лиаго)лзл места 5. Нри балансе моеа н;эп)эяж.нис из выходе сгСлнсго отсугст)уст, гоэтому имеет мссто нулевой уровень сигналя па выхолах усилителей 6 и 7 и преобразователя 2 частоты, а вход исполнГгельного элемента 9 оосстоцсц.Разнополярные импульсы цапряжения автогенератора 8, поступая на вход переключателя 4, полключают через переклоцатсль выход усилителя 6 ко входу суммирующего устройства 3, причем каждый после;у)ощий импульс изменяет полярность по;1 ключсиия выхода уа)литсля ко входу суммиру)ощего устройства.Прц разбалансе моста колебательное напряжение, поступающее с его выходной диагонали на вход усилителя 6, усиливается и через открытый переключатель 4 и суммцрукпцее устройство 3 полводится к ьхолной лиагонали, т. с. усилитель 6 оказывастся охваченным обратной связью. Изменение полярности подключения усилителя 6 к суммирующему устройству 8 соответствует изменению знака обратной связи, При заданном рззбалансе моста, а полупериолы частоты Г, когда обратная связь положитеьа, колсозтсльное ипряженис на выходе усилителя 6 возрастает ло уровня. ГЛЕ С ЗМПЛ ИТчла БЫХОДНСГО Г ПРЯКСния автогснсратора 1; Ахи - коэфф)щиент передачи моста;.ыин = 1 тЛ 15 где Е, -Зо 35 40 где У,50Ж 55 Ц фЛК 1 д (1- о,Г) 60 65 Л - коэффициент усиления по апряжению усилителя б;а - постоянная, определяемая параметрами репенеративного усилителя. В течеие последующей паузы между импульсами автогенератора 8 колебательное напряжение на выходе усилителя 6 убывают до уровня У УЛК, В полупериоды частоты Р, когда обратная связь отрицательна, колебательное напряжение на выходе усилителя б убывает до уровня В течение последующей паузы между импульсами автогенератора 8 колебательное напряжение на выходе усилителя б возрастает до уровня К,МЛК.Таким образом, при разбалансе моста на выходе усилителя б формируется амплитудно модулированное напряжение с частотой заполнения 1, амплитудой несущей У 1 ЧЛК, частотой огибающей Р и амплитудой огибающей В частотном спектре такого напряжения содержатся составляющие вида- пР, где п - целое положительное число или нуль.В тракте усилителя 7 селектируются и усиливаются колебания частоты = - Р. Колебательное напряжение частоты 1 с выхода усилителя 7 и колебательное напряжение частоты 1 с выхода автогенератора 1 подводятся ко входам смесительной схемы преобразователя частоты 2, на выходе корой выделяется напряжение с разностной частотой Р. Последнее после усиления сравнвается по фазе с первой гармоникой выходного напряжения частоты Р, подводимого к однюму из входов преобразователя частоты 2 с выхода автогенератора 8. В зависимости от знака разбаланса моста, сравнивание напряжения частоты Р синфазны либо противофазны, При этом постоянное напряжение, поступающее с выхода преобразователя 2 на управляющий вход исполнительного элемента 9, имеет соответственно положительную либо отрицательную полярность, а уровень указанного напряженпя равен где М - коэффициент преобразования.В устройствах допусковюго контроля, где нет необходимости в определении знака разбаланса моста, напряжение автогенератора 8 не подводится к преобразователю частоты 2 и операция сравнения по фазе напряжений с частотой Р не производится. В этом случае исполнительный элемент 9 срабатыпае при возрастании уровня выходного сигнала преобразователя частоты выше заданного значения.По сравнению с устройством-прототипомпредложенное устройство обеспечивает более высокую точность допускового контроля электрических сопротивлений, что обусловлено более высокой чувствительностью к разбалансу при ЛК- ЛК,10 ЛК - коэффициент передачи измерительного моста,ЛК - предельно допустимое значение коэффициента передачи измерительного моста. Чувствительность к разбалансу приЛКЛКопределяется приращением уровня напряжения на входе исполнительного 20 элемента при ЛК = ЛК(1+ б) относительнозначения прп ЛК=ЛКгде о -+ О.Уровень напряжения на входе исполнительного элемента устройства прототипа при ЛК=ЛКопределяется выражением 25У =Е Я(1 - 1 " ") амплитуда напряжения ударного возбуждения колебательного контура первого усилителя; постоянная, определяемая параметрами первого усилителя; частота импульсов автогенератора, управляющего переключателем;коэффициент преобразования выходного напряжения первого усилителя во входное напряжение исполнительного элемента. Уровень напряжения на входе исполнительного элемента предлагаемого устройства при 45 ЛК ЛК . 1,г 11 ,1 ЛК 11."с ) амплитуда колебательного напряжения автогенсратора, питающего моста;коэффициент усиления по напряжению первого усилителя; постоянная, определяемая параметрами первого усилителя; частота импульсного автогенератора, управляющего переключателем;коэффициент преобразования выходного напряжения первого усилителя во входное напряжение исполнительного элемента,При Е,=Уа=6, Р=Р, Я=М имеем У= У,М(1 - -д),(/УМй (ЛК,)при /) - ОВыигрыш в чувствительности и точности определяется отношением ЛУ/ЛУ=ЛКМ,Из последнего выражения видно, что, во-первых, выигрыш в точности допусково,о контроля сопротивлений при использовании предлагаемого устройства тем больше, чем больше допустимый уровень,разброса значений последних и чем больше коэффициент усиления по напряжению первого усилителя схемы, во-вторых, при использовании в системах регулирования температуры предложенное устройство имеет, по сравнению с прототипом, значительно большее быстродействие при ЛК - 1 и обеспечивает более плавную регулировку температуры при ЛК -О,Формула изобретенияАвтоматический мостовой измеритель,содержащий мост, первый и второй автогенераторы, первый и второй усилители, переключатель и исполнительный элемент, причем выходная диагональ моста подключена ко входу первого усилителя, выход 5 которого подключен к первому входу переключателя, а выход второго автогенератэра подключен ко второму входу переключателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности допускового контро ля электрических сопротивлений, в неговведены суммирующее устройство и преобразователь частоты, причем выход первого автогенератора подключен к первым входам суммирующего устройства и преобразователя частоты, выход переключателя подключен ко второму входу суммирующего устройства, выход которого лодключен к входной диагонали моста, выход первого усилителя через второй усилитель подклю чен ко второму входу преобразователя частоты, выход последнего подключен ко входу исполнительного элемента, выход второго автогенератора подключен к третьему входу преобразователя частоты.25Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССРУ 475578, кл, 6 01 К 35/00, 1970.зО 2. Авторское свидетельство СССРХ 577462, кл. 6 01 К 17/10, 1975.пп. Харьк, фил, пред. Па Заказ 683/951 Изд. М 328 НПО Поиск Государственного комитета СС 113035, Москва, Ж, РаТираж 1033 Подписное по делаы изобретений и открытий как наб д. 4/5