Цифровой мост переменного тока
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистическик Республик(51)м, Кл 3 С 01 а 17/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(53) УДК 621. 317. . 733 (088. 8) Опубликовано 15,0780. Бюллетень Мф 26 Дата опубликования описания 180280(71) Заявитель Пензенский завод-ВТУЗ при заводе ВЭМ, Филиал Пензенского политехнического института(54) ЦИФРОВОЙ ХОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 1Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексного сопротивления.Известен циФровой мост переменно го тока, содержащий генератор синусоидального напряжения, включенный н диагональ питания мостовой измерительной цепи, первая вершина измерительной диагонали которой, примыкаю О щая к измеряемому комплексному сопротивлению, подсоединена к первым входам первого и второго фаэовременных преобразонателей и второму входу четвертого фаэовременного преобразовате ля, первая вершина диагонали питания, примыкак 1 щая к измеряемому комплексному сопротивлению, подключена к первому входу третьего фазовременного преобразователя и третьим входам 20 первого и четвертого фаэовременных преобразователей,: вторая вершина диагонали питания подсоединена ко второму входу первого Фаэовременного преобразователя, к третьим нходам 25 второго и третьего Фаэовременных преобразователей и к первому входу четвертого фазовременного преобразователя, первый и второй выходы первого фазовременного превбразователя под О ключены соответственно к первым входам первого и второго интегратора, вторые входыкоторыхподсоединенй к выходу второго фазовременного преобразователя, выходы первого ивторого интеграторов подсоединены соотвественно к прямому и инверсному входам элемента "Запрет", выход которого через блок уравновешивания по реактинной составляющей измеряемого комплексного сопротивления подключен ко входу первого блока индикации, выходы третьего и четвертого фаэовременных преобразователей пбдсоединены соответствеино к первому и второму входу третьего интегратора, выход которого через блок упранновешивания по тангенсу угла потерь измеряемого комплексного сопротивления, подсоединен ко входу второго блока индикации (Ц .Недостатком этого моста является низкая чувствительность уравновешивания по тангенсу угла потерь измеряемого комплексного сопротивления, обусловленная незначительными изменениями сигнала, сформированного в тракте формирования регулирующих воздействий, от изменений уравновешивающего параметра.748255 Кроме того, данный мост имеет невысокую точность, обусловленную тем, что такая структура цифрового моста переменного тока не позволяет Формировать сигналы, используемые для Формирования регулирующих воздействий в обоих каналах уравновешивания.Известен цифровой мост переменного тока, содержащий генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания мостовой измерительной цепи, первая вершина измерительной диагонали коорой, примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению, подсоединена к первым входам первого и третьего Фазовременнах преобразователей и второму входу второго фаэовременного преобразователя, вторая вершина измерительной диагонали мостовой цепи подсоединена к третьему вхоцу второго Фазовреьйнного преобразователя, первая вершина диагонали питания мостовой измерительной цепи, примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению, подключена ктретьему входу первого Фазовременного преобразователя и первому входуФазосдвигающей цепи, вторая вершинадиагонали питания подсоецинена ковторому входу первого фазбвременногопреобразователя; первому входу второго фазовременного преобразователя,третьему входу третьего фазовременного преобразователя и второму входуФазосдвигающей цепи, выход которойпбдключен кб второму ходу третьегофазовременного преобразователя, первый и второй выходы первого Фазовременного преобразователя подсоединены,соответственно, к первым входам первого и второго интеграторов, выходвторого Фазовременного преобразователя подключен ко вторым входам четырех интеграторов, первый и второй выХоды третьего Фазовременного преобразователя подсоединены, соотвественно, к первым входам третьего и четвертого интеграторов, выходы первогои второго интеграторов подсоединены,соответственно, к прямому и инверсному входам первого элемента "Запрет", выход которого через блок уравиовешивания по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления подключен ко входу первого блокаиндикации, выходы третьего и четвертого интеграторов подсоединены, соответстренно, к прямому и.инверсному входам второго элемента "Запрет", выход которого через блок уравновешивания по активной составляющей измеряемого комплексного сопротивления подключенко входу второго блока индикации Я .Недостатком данного моста являет-, ся невысокая точность канала уравновешивания по активной составляющей измеряемогокомплексного сопротивления, обусловленная наличием в этом канале дифференцирукщей цепи, внося щей погрешности в процесс Формирова- ния регулирующих воздействий, вследствие чего точность определения тангенса угла потерь измеряемого ко.плексного сопротивления по значениям измеренных активной и рактивной составляющих комплексного сопротивления будет заведомо низкой из-за невысокой точности измерения .активной составлякищей измеряемого комплексного соопротивления.Цель изобретения - повышение точности измерения параметров комплексного сопротивления.указанная цель достигается тем,что в известном цифровом мосте переменного тока, содержащем генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания мостовой иэмерительной цепи, первая вершина диагонали питания которой, примыкающая 20 к измеряемому комплексному сопротивлению, подсоединена к первому входу первого Фазовременного преобразователя, вторая вершина диагонали питания мостовой измерительной цепи подключена ко второму входу первого фазовременного преобразователя и первому входу второго Фазовременного преобразователя, пе 1 вая вершина измерительной диагонали мостовой измерительной цепи, примыкающая к измеряемому комплексномусопротивлению, нодсоединена к третьим входам первогои третьего фазовременных преобразователей и второмувходу второго фазовременного преобразователя, втораявершина измерительной диагонали мостовой измерительной цепи подсоединена к третьему входу второго Фазовременного преобразователя, первый ивторой выходы первого Фазовременного 40 преобразователя подключены к первымвходам первого и второго интеграторов, соответственно, выход второгофазовременного преобразователя подсоединен ко вторым входам четырех интеграторов, первый и второй выходы третьего Фазовременного преобразователя подключены к первым входамтретьего и четвертого интеграторов,соответственно, выход первого интегратора подсоединен к прямому входупервого элемента "Запрет", инверсный вход которого подключен к выходу второго интегратора, выходы третьего и четвертого интеграторов подсоединены, соответственно, к прямому и инверсному входам второго элемента "Запрет", выход первого элемента "Запрет" через блок уравновешивания по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления подсоединен к первому блоку индикации, выход второгоэлемента "Запрет" через блок уравновешивания по тангенсу угла. потерь измеряемого комплексного сопротивления подключен ко входу второго блока индикации, вторая вершина измерительжен случай, когда угол Р больше углов Ч и Ф + 180 О, т.е. точка С на круговой диаграмме фиг. 2 находится в 1-ой зоне.(фиг. 2), а на фиг, 6 - случай, когда гол Р больше угла Ф, но меньше угла+ 180 о, т.е. точка С находится в -ей зоне круговой диаграммы фиг. 2.Фиг. 7-9 показывают три положения очки С на круговой диаграмме фиг. 3поясняют работу канала уравновешиания по тангенсу угла потерь измеря- мого комплексного сопротивления.На фиг. 7 изображен момент, когда гол Р больше углов ) и у + 180 О (точка С лежит в 1-ой зоне фиг. 3),На фиг, 8 представлен момент, кога угол Р меньше углов у и у + 180 О 50 (точка С во 2-ой зоне фиг. 3). А на иг. 9 изображен случай, когда уголбольше угла , но меньше угла 1 +180 (точка С в 3-ей зоне фиг, 3),Устройство (фиг. 1) содержит мосовую измерительную цепь 1, у котоой измеряемое комплексное сопротивение 2, 3 (6, Р ), образцовый элеент 4, служащий для выбора пределов60 УФ3тивеУдфР(Р), регулируемый элемент 5, служа щий для уравновешивания по реактивной составляющей (Р), регулируемый элемент 6, служащий для уравновешивания по тангенсу угла потерь (84), образцовый нерегулируемый элемент 7 65 ой диагонали мостовой измерительнойцепи подсоединена к первому входутретьего фазовременного преобразователя, первая вершина диагонали питания мостовой измерительной цепи подключена ко второму входу третьего фазовременного преобразователя.Исключение дифференцирующей цепииэ тракта уравновешивания по танген-су угла потерь позволяет повыситьточность измерения тангенса угла потерь, а соответственно и активная составляющая измеряемого комплексногосопротивления, определяемая по результатам измерения реактивной составляющей и тангенса угла потерь,может быть вычислена с большей точностью,На фиг, 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства, на фиг. 2и 3 - топографические диаграммы процесса уравновешивания мостовой измерительной цепи по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления и по тангенсу угла потерь, соответственно; на фиг. 4-9 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства,Фиг. 4-6 поясняют работу канала уравновешивания по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, причем на фиг. 4 изобра 5 10 152030(С 4 ), генератор 8 синусоидального напряжения, фаэовременные преобразователи 9, 10, 11, интеграторы 12, 13, 14, 15, элементы 16, 17 "Запрет", блок 18 уравновешивания по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, блок 19 уравновешивания по тангенсу угла потерь, блоки 20, 21 индикации, причем генератор 8 синусоидального напряжения включен в диагональ питания аЬ мостовой измерительной цепи 1. Первая вершина диагонали питания Й мостовой измерительной цепи 1, примыкающая к .измеряемому комплексному сопротивлению 2, 3 подсоедииена к первому входу фазовременного преобразователя (ФВП) 9 и второму входу ФВП 11. Вторай верщина диагонаЛИ Пятаиия подключена ко второму входу ФВП 9 и первому входу ФВП 10. Первая вершина С измерительной диагонали с 3., примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению 2, 3, подсоединена к третьим входам ФВП 9 и ФВП 11 и второму входу ФВП 10. Вторая вершина измерительной диагонали подсоедииена к третьему входу ФВП 10 и первомувходу ФВП 11, Первый и второй ВыходыФВП 9 подключены к первым входам интеграторов 12, 13, соответственно. Выход ФВП 10 подсоединен ко вторыМ входам интеграторов 12, 13, 14, 15,Первый и второй выходы ФВН 11 подключены к первым входам интеграторов 14, 15, соответственно. Выходы интеграторов 12, 13 подсоединены соответственно к прямому,и инверсному входам элемента 16 фЗапрет", выход которогочерез блок 18 уравновешивания по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления подключен ко входу блока 20 индикации. Выходы интеграторов 14, 15, подсоединены соответственно к прямому и инверсному входам элемента 17 "Эапретф, выход которого через блок 19 уравновешивания по тангенсу угла потерь подключен ко входу блока 21 индикации.На фиг. 2 и фиг. 3 показано напряжение Ьа питания мостовой измеря" тельной цепи; напряжение дс небаланса мостовой измерительной цепи, напряжение Ьс, снимаемое с плеча мостовой цепи, в которое включен образцО- вый элемент 4, служащий для выбора пределов (Р); напряжение Ьд, снимаемое с плеча мостовой измерительной цепи, в которое включен регулируемый элемент 5, уравновешивающий мостовуюцепь по реактивной составляющей (Р); напряжение ад, снимаемое с плеча мостовой цепи, в которое включены,образцовый нерегулируемый элемент 7 (64) и регулируемый элемент 6 (Р 4), угол Ф, образованный векторами напряжений Ьа и Ьд; угол Р, образованный векторами напряжений Ьс и Ос, угол Я, образованный векторами напряжений Ьа и ад; окружности с(, ураэйовешивания мостовой измерительной цепи э обобщенных обозначениях,Процесс уравновешивания мостовой измерительной цепи по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления осуществляют регулировкой переменного параметра элемента. 4 (Н), Мостовая цепь 1 (фиг. 1) находится в состоянии квазиравновесия по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, если потенциальные точки с и д, соответствующие вершинам измерительной диагонали, расположены на одной окружности )з. Информацию, необходимую для коммутации параметра, уравновешивающего .мостовую цепь по реактивной составляющей, получают путем одновременного сравнения углов Ф и Ф + 1800 с углом Р, Это дает возможность точно определить, в какой иэ трех возможных зон (1-й, 2-й или 3-ей) круговой диаграммы (фиг. 2) находится точка С . Из анализа круговой диаграммы видно, что в случае, когда потенциальная точка с находитсч в 1-й зоне, угол Р больше углов Ф и Ч + 180 О Во 2-й зоне угол Р меньше углов Р и Ч + 180 о. В 3-ей зоне угол Р больше угла Р но меньше угла Ч + 180 о.Уравновешивание мостовой измери.тельной цепи по тангенсу угла потерь будет достигнуто при расположении точек с и д на одной окружности о. Для получения однозначной информации о местоположении точки С в одной из возможных зон (1, 2 или 3 Фиг. 3) осуществляют одновременное сравнение углов у и у + 180 о с углом . Анализ круговой диаграммы (фиг. 3) показывает, что э случае нахождений точки С в 1-й зоне, угол Р больше углов ) и Р + 180 О . Во 2-й зоне угол Р меньше углов Р и Р + 180. А в 3-ей зоне угол Р больше угла у, но меньше угла у + 180 О.Работа цифрового моста сводится к одновременному уравновешиванию мостовой цепи по тангенсу угла потерь и реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, осуществляемому двумя каналами уравновешивания.Рассмотрим тракт Формирования регулирующих воздействий, состоящий из фазовременных преобразователей 10, 31 интеграторов 14, 15, элемента 17 Запрет", который совместно с блоком19 уравновешивания, блоком 21 индикации образует канал уравновешивания по тангенсу угла потерь измеряемого комплексного сопротивления.Работа канала осуществляется следующим образом,Напряжения Ь и Одс, снимаемыенепосредственно с мостовой цепи 1,15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 поступают на вход фазоэременного преобразователя 10, а напряжения Одаи О 1,п - на вход фазовРеменного йРеобразователя 11 (Фиг. 7-й, строка о.), фазовременные преобразователи 10,. 11 вырабатывают импульсы одинаковой амплитуды (фиг. 7-9, строки Ь,с,д), длительность которых соответствует фазовым углам между напряжениями, поступающими на их входы. На первом и втором выходах Фазовременного преобразователя 11 вырабатывается два импульса, соответствующие углам 9 (фиг, 7-9, строка с) и Р + 180 о (фиг, 7-9, строка д). На входе фазовременного преобразователя 10 вырабатывается один импульс, длительностью соответствующий Фазоэому углу Р (фиг. 7-й, строка С ). Импульсы с выходов фазовременных преобразователей 10, 11 поступают на входы интеграторов 14, 15. Интегратор 14 сравнивает углы Ф и Р (фиг, 7-й, строка И), а интегратор 15 - углы Ри Р + 180 (фиг. 7-9, строка Г),Полярность сигналоэ на выходах интеграторов 14, 15 зависит от соотношения величин фазовых углов ) и Р,и+ 180 . Сигналы на выходах интеграторов 14, 15 будут одинаковой полярности, если фазовый угол ф соответственно либо меньше фазовых углов Я и+ 180 О (фиг, 7, строки Е, Г), либо больше фазовых углов Р и Р + 180 (фиг. 8, строки И, Г) . Сиг- налы на выходах интеграторов 14, 15 будет равнополярными, если фазовый угол Р больше фазового угла Р, но меньше Фазового угла Р + 181(фиг.й, строки Е,Г).С выходов интеграторов ".4, 15 сигналы подаются на входы элемента 17 "Запрет", сигнал с выхода которого управляет работой блока 19 уравновешивания по тангенсу угла потерь из-. меряемого комплексного сопротивления. Лишь в случае, когда с интеграторов 14, 15 на элемент 17 "Запрет" поступают разнополярные сигналы, на выходе элемента 17 "Запрет" будет наличие сигнала, например, положительной полярности.Блокируя (сбрасывая) все изменения регулируемого элемента 5, уравновешивающего мостовую измерительную цепь по тангенусу угла потерь, приводящие к отсутствию сигнала на выходе элемента 17 "Запрет" и сбрасывая (блокируя) все изменения регулируемого элемента 5, приводящие к наличию сигнала на выходе элемента 17 "Запрет" производят уравновешивание мостовой измерительной цепи по тангенсу угла потерь измеряемого комплексного сопротивления.Одновременно с уравновешиванием по тангенсу угла потерь происходит уравновешивание по реактивной составляющей.,Канал уравновешивания в данном случае образуется трактом формирования регулирующих воздействий, содержащим фазовременные преобразователи 9, 10 интеграторы 12, 13 элементы 16 "Запрет" и блоком 18 уравновешивания по реактивной составляющей, блоком 20 индикации.Работа этой части блок-схемы п 1 оисходит аналогично работе канала уравновешивания по тангенсу-угла потерь, Отличие заключается в том, что фазовый угол 1 сравнивается с фазовыми углами Ф и 9 + 180 (фиг. 4-6),Использование предлагаемого цифрового моста переменного тока обеспечивает по сравнению с существующими мостами повышение точности измерения тангенса угла потерь измеряемого комплексного сопротивления, а следовательно, и активной составляющей измеряемого комплексного сопротивления. 20Формула изобретенияЦифровой мост переменного тока, 25 содержащий генератор синусоиадального напряжения, включенный в диагональ питания мостовой измерительной цепи, первая вершина диагонали питания которой, примыкающая к измеряемому ЗО комплексному сопротивлению, подсоединена к первому входу первого фазовременного преобразователя, вторая вершина диагонали питания мостовой измерительной цепи подключена ко второ- Зб мувходу первого фазовременного преобразователя и первому входу второго фазовременного преобразователя, первая вершина измерительной диагонали мостовой измерительной цепи, примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению, подсоединена к третьим входам первого и третьего фазовременных преобразователей и второму входу второго фазовременного преобразователя, вторая вершина измеритель 45 ной диагонали мостовой измерительной цепи подсоединена к третьему входу второго фазовременного преобразователя, первый и второй выходы первогофазовременного преобразователя подключены к первым входам первого ивторого интеграторов, соответственно, выход второго фазовременногопреобразователя подсоединен ко вторым входам четырех интеграторов, первый и второй выходы третьего фазовременного преобразователя подключены кпервым входам третьего и четвертогоинтеграторов, соответственно, выходпервого интегратора подсоединен кпрямому входу первого элемента "Запрет", инверсный вход которого подключен к выходу второго интегратора,выходы третьего и четвертого интеграторов подсоединены соответственно кпрямому и инверсному входам второгоэлемента "Запрет", выход первого эле-мента "Запрет" через блок уравновеши"вания по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивленияподсоединен к первому блоку индикации, выход второго элемента "Запрет"через блок уравновешивания по тангенсу угла потерь измеряемого комплексного сопротивления подключен ко входу второго блока индикации, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения .параметров комплексного сопротивления, вторая вершина измерительной диагоналимостовой измерительной цепи подсоединена к первому входу третьего фазовременного преобразователя, перваявершина диагонали питания мостовойизмерительной цепи, примыкающая кизмерительному комплексному сопротивлению, подключена ко второму входутретьего фазовременного преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 384072, кл. С 01 В 17/10, 1974.2. Прокунцев А, Ф. и др. Цифровоймост переменного тока, "Приборы исистемы управления", 1977, 9 11.
СмотретьЗаявка
2596912, 31.03.1978
ПЕНЗЕНСКИЙ ЗАВОД-ВТУЗ ПРИ ЗАВОДЕ ВЭМ, ФИЛИАЛ ПЕНЗЕНСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
ПРОКУНЦЕВ АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ, ШАРОНОВ ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ, БУГРЕЕВА ЛЮДМИЛА АЛЕКСАНДРОВНА
МПК / Метки
МПК: G01R 17/10
Метки: мост, переменного, цифровой
Опубликовано: 15.07.1980
Код ссылки
<a href="https://patents.su/9-748255-cifrovojj-most-peremennogo-toka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой мост переменного тока</a>
Предыдущий патент: Преобразователь приращения сопротивления в частоту
Следующий патент: Способ уравновешивания цифровых модуляционных экстремальных мостов переменного тока
Случайный патент: Устройство для очистки жидкостей