Цифровой экстремальный мост переменноготока c подекадно следящим уравновешива-нием

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 25,07.79 (21) 2800909/18-21 с присоединением заявки й 9 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) ЦИФРОВОЙ ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОДЕКАДНО-. СЛЕДЯЯИМ УРАВНОВЕШИВАНИЕМ 2 Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно - кизмерению параметров комплексных сопротивлений,Известны цифровые приборы следящего типа, в которых для уменьшениявремени уравновешивания применяютсяамплитудные анализаторы. Такие приборы содержат пороговые элементы, анализирующие амплитуду сигнала рассогла сования измерительной цепи 1)В за-,.висимости от величины последней урав новешивание ведется ступенями разнойвеличины, Изменение величины ступениуравновешивания осуществляется путем 15подачи сигналов управления на тот илидругой разряд реверсивного счетчикаимпульсов, являющегося уравновешивающим элементом измерительной цепи.Известен также экстремальный мост 20переменного тока со следящимуравновешиванием, в котором использованы амплитудные анализаторы 121.Этот мост содержит генератор рабочей частоты, мостовую измерительнуюцепь, уравновешивающий элемент (реверсивные счетчики импульсов), реверсивный блок управления со схемойИЛИ на вхоце, модулятор с декаднымделителем на выходе, избирательный "0 усилитель, экстремум-детектор (детек" тор равновесия), выходы сигнала равновесия и сигнала неравновесия которого подключены через нормально замкнутые ключевые схемы ко входам распределителя импульсов на входе уравновешивающего элемента и триггера реверса соответственно, пороговый элемент на выходе избирательногс усилителя, генератор импульсов. Выход последнего подключен ко входу нормально разомкнутой ключевой схемы, подключенной входом управления к выходу порогового устройства, шине реверса блока управления, ко входам управления упомянутых нормально замкнутых ключевых схем и выходом к одному из входов схемы ИЛИ на входе блока управления, второй вход которой соединен со входом триггера реверса.Недостаток известного моста в том, что увеличение быстродействия моста незначительно (или вообще отсутствует) при измерении параметра, чувствительность цепи по которому непостоянна. В таких мостах одной и той же амплитуде рассогласования в разных точках диапазона измерения соот" ветствует разное число дискретныхступеней уравновешивания; которое нужно осуществить для уравновешивания измерительной цепи, При низкой чувствительности даже при значительном неравновесии измерительной цепи амплитуда сигнала рассогласования может быть ниже уровня срабатывания ,порогового элемента,и уравновешивание производится минимальными дискретными ступенями. В результате время уравновешивания будет большое.Целью настоящего изобретения является увеличение быстродействия моста при переменной чувствительности мостовой цепи.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой экстремальный мост переменного тока с подекадно следящимуравновешиванием, содержащий генератор рабочей частоты, соединенный с мостовой измерительной цепью и последовательно соединенными модулятором и декадным делителем, выход мостовой измерительной цепи соединен .через последовательно соединенные избирательный усилитель, экстремум-детектор, нормально замкнутый ключ и элемент ИЛИ с блоком управления, выход которого соединен со входами распределителя импульсов, избирательного усилителя и декадного делителя, один вывод нормально замкнутого ключа соединен со входом триггера реверса, выход которого соединен со входамч реверсивного, счетчика и модулятора, второй выход экстремум-детектора через второй нормально замкнутый ключ соединен со вторым входом распределителя импульсов, выход которого соединен со вторым входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с мостовой измерительной цепью, выход избирательного усилителя соединентакже со входом порогового элемента,генератор импульсов, выход которогочерез нормально азомкнутый ключ соединен со вторым входом элементаИЛИ, введены последовательно соединенные переключающий элемент, реверсивный счетчик импульсов, блок фиксации заполнения счетчика и второйэлемент ИЛИ, выход порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами двухнормально замкнутых ключей и блокауправления, второй выход экстремумдетектора соединен со входом переключающего элемента, второй выходкоторого соединен с третьим входомпервого элемента ИЛИ, первый выходэкстремум-детектора соединен со вторым входом реверсивного счетчика импульсов,. выход блока фиксации заполнения счетчика соединен со входом управления вспомогательного делителя, включенного между декадным делителем и мостовой измерительной10 схемой и вторым входом переключающего элемента.Если уравновешивание моста осуществляется по параметру, по которому чувствительность измерительнойцепи переменна, то импульсы с выхода сигнала неравновесия экстремум- детектора поступают как на вход распределителя импульсов, так и на вход счетчика импульсов со схемой фиксации его заполнения. Когда счетчик заполнится, что свидетельствует о возможном большом неравновесии измерительной цепи, то выходнымсигналом схемы фиксации заполнения счетчика выходы экстремум-детектора отключаются от входов распределителя, триггера реверса и блока управления, причем последний устанавливается в направлении обратного счета. Одновременно увеличивается моду ляционное воздействие путем изменения состояния вспомогательного модуляционного делителя, и вход сигналанеравновесия экстремум-детектораподключается посредством переключаюд 5 щей схемы ко входу схемы ИЛИ на входе блока управления,В следующем такте осуществляетсяувеличенное модуляционное воздействие. Если на выходе экстремум-детектора появляется сигнал неравновесия(свидетельство значительного разбаланса), то он проходит на вход блока управления. В результате системаавтоматики устанавливается в состояние, соответствующее уравновешиванию измерительной цепи по болеестаршему разряду. В следующем тактеснова осуществляется увеличенное модуляционное воздействие в том женаправлении.40 В каждом из последующих тактовбудет изменяться состояние блока управления, пока на выходе экстремумдетектора не появится импульс сигнала равновесия. Первый же этот 45 импульс (свидетельство того, что наданном разряде большого разбалансанет) сбрасывает счетчик импульсовсо схемой фиксации его заполнения. всостояние "О". В результате блок управления устанавливается в направлении прямого счета, уменьшается величина модуляционного воздействия; входы распределителя, триггера реверсаи блока управления подсоединяются квыходам экстремум-детектора, которыйпо реакции измерительной цепи на мо.дуляционные воздействия формируетсигналы управления.Таким образом,.свидетельствомзначительного неравновесия и необ ходимости перехода к уравновешиваниюболее крупными ступенями являетсяне большая амплитуда сигнала рассогласования, а реакция измерительнойцепи на увеличенное модуляционное 65 воздействие.Формула изобретения Цифровой экстремальный мост пе-65 ременного тока с подекадно-следящим: Если амплитуда сигнала рассогласовЯия на выходе избирательного усилителя превышает уровень срабатывания порогового элемента, то в этом случае работа моста не отличается от работы известного моста.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого моста.Мост содержит мостовую измерительную цепь 1, генератор рабочей частоты 2, избирательный усилитель 3, экстремум-детектор 4, блок управления 5 с элементом ИЛЙ б на входе, триггер реверса 7, распределитель импульсов 8, реверсивный счетчик 9 в качестве уравновешивающего элемента, модулятор 10 с декадным де- . 1.5 лителем 11 на ныходе. Генератор импульсов 12, нормально замкнутые ключи 13 и 14, нормально разомкнутый ключ 15, пороговый элемент 16, дополнительный ренерсивный счетчик им О пульсон 17 .с блоком 18 фиксации его заполнения, переключающий элемент 19, элемент ИЛИ 20 и вспомогательный делитель 21. 25Работает мост следующим образом.Когда амплитуда сигнала рассогласования на выходе усилителя 3 не превышает уровня срабатывания порогового элемента 16, выходы экстре- Зо мум-детектора 4 через нормально замкнутые ключи 13 и 14 подключены ко входам распределителя 8, триггерареверса 7 и блока управления 5. Экстремум-детектор 4, анализируя приращения сигнала рассогласования измерительной цепи 1, вызванное модуляционными воздействиями, формирует сигналы управления. Последние поступают либо на вход триггера реверса 7 (при равнонесии), либо на нхоц рас пределителя 8 (при неравновесии). Импульсы, поступающие на распределитель 8, цодаются одновременно на вход счетчика импульсов 17 через переключающий элемент 19.Когда счетчик 17 установится в крайнее верхнее состояние (свидетельство возможного большого неравновесия на данном разряде), выходной сигнал блока 18 фиксации заполнения счетчика, представляющий со-. бой элемент совпадения, проходит через элемент ИЛИ 20 и приводит к запиранию ключей 12, 14 и установлению блока управления 5 в направлении обратного счета, При этом ныходы экстремум-детектора 4 отключаются от входов распределителя 8, триггера реверса 7 и блока управления 5. Одн 6 временно увеличинается модуляционное воздействие путем изменения бО состояния вспомогательного делителя 21, и вход сигнала неравновесия экстремум-детектора 4 подключается посредством переключающего элемента 19 ко входу элемента ИЛИ б В следующем такте осуществляется увеличенное модуляционное воздействие.Если на выходе экстремум-детектора 4 появляется сигнал неравновесия (свгцетельство значительногоразбаланса измерительной цепи), тоон проходит через переключающийэлемент 19 и элемент ИЛИ б на входблока управления. В результате система устанавливается в состояние,соответствующее уравновешиванию измерительной цепи по более старшемуразряду, В последующем такте сноваосуществляется увеличенное модуляционное воздействие в том же направлении. Состояние блока управления5 будет изменяться с каждым тактомдо тех пор, пока на выходе экстремум-детектора 4 не появится импульссигнала равновесия. Первый же этотимпульс (свидетельство того, чтобольшого неравновесия измерительнойцепи по данному разряду нет) сбрасывает счетчик импульсов 17 в состояние "0". В результате блок управления 5 устанавливается в направ-лении прямого счета, уменьшается величина модуляционного воздействия, нходы распределителя 8, триггера ренерса 7 и блока управления 5 подсоединяются к выходам экстремум-детектора 4, который по реакции измерительной цепи формирует сигнал управления.Если амплитуда сигнала рассогласования на выходе избирательного усилителя 3 превышает уровень срабатывания порогоного элемента 16, то работа моста не отличается от работы известного моста, При этом импульсы от генератора импульсов 12 поступают на вход блока управления 5 по цепи "ключ 15 и элемент ИЛИ 6",В предлагаемом мосте свидетельством значительного неравновесия и необходимости перехода к уравновешиванию более крупными ступенями является не амплитуда сигнала рассогласования, а реакция измерительной цепи на увеличенное модуляционное воздействие (уменьшение амплитуды сигнала рассогласования в результа- те модуляционного воздействия). В результате недостаток известного моста устраняется.Отметим, что при сигнале рассогласования, соответствующем 150 минимальным дискретным шагам уравновешивания, и крайнем. верхнем состоянии дополнительного счетчика импульсов, равном 10, для полного уравновешивания измерительной цепи при реализации предлагаемого устройстна необходимо около 25 тактов уравновешивания.уравновешиванием, содержащий генера-тор рабочей частоты, соединенныйс мостовой измерительной цепью и последовательно соединенными модулятором и декадным делителем, выход мостовой измерительной цепи соединенчерез последовательно соединенныеизбирательный .усилитель, экстремумдетектор, нормально замкнутый ключи элемент ИЛИ с блоком управления,выход которого соединен со входамираспределителя импульсов, избиратель- о,ного усилителя и декадного делителя,один вывод нормально замкнутогоключа соединен со входом триггерареверса, выход которого соединенсо входами реверсивного счетчика 15и модулятора, второй выход экстремум-детектора через второй нормально замкнутый ключ соединен со вторым входом распределителя импульсов, выход которого соединен со вто- щрым входом реверсивного счетчика,выход которого соединен с мостовойизмерительной цепью, выход избирательного усилителя соединен такжесо входом порогового элемента, генератор импульсов, выход которогочерез нормально разомкнутый ключсоединен со вторым входом элементаИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения быстродействия при переменной чувствительности мостовой цепи, в него введены вспомогательный делитель и последовательно соединенные переключающий элемент, реверсивный счетчик импульсов,блок фиксации заполнения счетчика,второй элемент ИЛИ, выход порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами .двух нормально замкнутых ключейи блока управления, второй выходэкстремум-детектора соединен совходом переключающего элемента, второй выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ,первый выход экстремум-детекторасоединен со вторым входом реверсивного счетчика импульсов, выход блока фиксации заполнения ,счетчикасоедннен со входом управления вспомогательного делителя, включенногомежду декадным .делителем и мостовойизмерительной схемой и вторым входом переключающего элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мелик-шахназаров О.М. и др.Автокомпенсационные приборы экстремального типа. фЭнергия", 1969с. 50.2, Гриневич Ф,Б. Автоматическиемосты переменного тока; СО АН СССР,1964, с. 172 (прототип),836596 Составитель И. БахтинаРедактор Б. Федотов ТехредА. Бабинец КорректоР М. Демчик одписно дф иал ППП "Пате Ужгород, у оектная,г каз 3109/35 ВНИИПИ Государс по делам иэоб 113035, Москва, Ж Тиражвенногоетений и5, Раушс 732омитета Соткрытийая наб,