Способ уравновешивания цифровых автоматических экстремальных мостов переменного тока

 

1. СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ЦИФРОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЭКСТРЕМАЛЬ- НЫХ МОСТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по дискретно регулируемым параметрам, при котором .производят небольшие скачкообразные изменения соответствующего параметра мостовой измерительной цепи и в соответствии со знаком приращения амплитуды выходного напряжения этой цепи формируют положительные и отрицательные импульсные.регулирукидие воздействия, а регулировку уравновешивающего параметра в направ лении равновесия осуществляют только при отсутствии положительных приращений амплитуды выходного напряжения мостовой измерительной цепи, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью 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 их всегда выбирают равной удвоенному значению дискретности регулировки уравновешивающего параметра на данной декаде (тетраде), при этом при отсутствии положительного и наличии отрицательного импульсных регулирующих воздействий сделанный удвоенный рабочий шаг оставляютбез изменений и осуществляют следуюгч.ий такой же шаг в том же направлении, при появлении положительного импульсного регулирующего воздействия производят | изменение направления регулировки урав новешивающего параметра и делают один возвратный шаг, равный удвоенному значению дискретности регулировки этого параметра на данной декаде . (тетраде), при исчезновении отрица тельного и отсутствии положительного импульсных регулируюц(их воздействий также производят изменение направления регулировки уравновешивающего параметра, а возвратный шаг выбирают равным единичному значению дискретности регулировки этого параметра на данной тетраде (декаде).

„„SU„„102 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕС ЮЬЛИН

3(59 G 01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЩ.:НИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3388019/18-21 (22) 02 ° 02.82 (46) 30.06.83. Бюл. Р 24 (72) Ф.Б. Гриневич (71). Институт электродинамики

АН Украинской CCP (53) 621.317..733(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 230965, кл. G 01 R 17/10., 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 748256р кл. G 01 R 17/10, 1978. (54) (57) 1. СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ

ЦИФРОВЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЭКСТРЕМАЛЬ

НЫХ МОСТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА по дискретно регулируемым параметрам, при котором, производят небольшие скачкообразные изменения соответствующего параметра мостовой измерительной цепи и в соответствии со знаком приращения амплитуды выходного напряжения этой цепи формируют положительные и отрицательные импульсные регулирующие воздействия, а регулировку уравновешивающего параметра в направ ленин равновесия осуществляют только при отсутствии положительных приращений амплитуды выходного напряжения мостовой измерительной цепи, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью 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 их всегда выбирают равной удвоенному значению дискретности регулировки уравновешивающего параметра на данной декаде (тетраде), при этом при отсутствии положительного и наличии отрицательного импульсных регулирующих воздействий сделанный удвоенный рабочий шаг оставляют без изменений и осуществляют следую 1,ий такой же шаг в том же направлении, при появлении положительного импульсного регулирующего воздействия производят изменение направления регулировки уравновешивакюцего параметра и делают один возвратный шаг, равный удвоенному значению дискретности регулировки этого параметра на данной декаде (тетраде), при исчезновении отрица- Я тельного и отсутствни положительного импульсных регулирующих воздействий также производят изменение направле- laeeL ния регулировки уравновешивающего параметра, а возвратный шаг выбирают равным единичному значению дискрет- (Я ности регулировки этого параметра на (рв данной тетраде (декаде). (. .Р

1026063

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся 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) ственно после выполнения одинарного, а также двойного возвратного шага, если перед ним было сфорМировано хотя бы одно отрицательное импульсное регулирующее воздействие. изобретение относится к электро- как и изменение направления регулиизмерительной технике и нредназна- ровки уравновешивающего параметра чено для применения в цифровых :(Реверс уравйовешивания), осуществмостах переменного тока, измеряЮ- . .ляют,по наличию положительных модущих комплексные сопротивления и : 5 ляционных приращений этой амплитуды. проводимости. При этом модуляционные шаги выбирают известны цифровые автоматнчес- . в два раза большимн по абсолютной ве кне экстремальные мосты для опре- .личине соответствующих рабочих шаделения комплексных сопротивлений гов I„2(° 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 уравновешиваюпоследующего выделения приращений щих параметров. амплитуды выходного напряжения мосто- цель изобретения - упрощение cxew вой измерительной цепи, возникающих приборов при одновременном повышении от упомянутых пробных изменений.Фор- 0 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 25 ка по дискретно регулируемым параотрицательных модуляционных прира- метрам, Ри котором производят небольщений амплитуды выходного напряже- шие скачкообразные изменения :соответния измерительной цепи, а определе- ствующего параметра мостовой измериние частных минимумов и изменение теньной цепи и в соответствии со знанаправления регулировки:.уравновеши- 30 ком приращения амплитуды выход(його навающего параметра осуществляют по пряжения этой цепи формируют положиотсутствию этих отрицательных прира- .тельные или отрицательные импульсные щений, при этом для достижения мак- регулирующие воздействия, а регулировсимальной точности уравновешивания ку уравновешивающего. параметра в нарабочий и модуляционный шаги выбира- З5,правлении равновесия осуществляют ют равными f1). только при отсутствии положительных

Недостаток данного способа состо-,, приращений амплитуды Выходного напряит в том, что его использовании жения мостовой измерительной цепи, не обеспечивается достаточная поме-,рабочие и пробные (модуляционные) хоустойчивость приборов в зоне рав- 40,øàãè на всех декадах (тетрадах) новесия. кроме самой младшей, совмещают и выНаиболее близким по технической полняют одновременио, а величину их сущности к предлагаемому является всегда выбирают равной удвоенному

СПОСОб уравновешивання ЦнфрОВых мо-,зиачениЮ ДискрЕтНОстИ рЕГуиярОвкИ дуляционных мостов переменного тока, уравновешивающего параметра на дансогласно которому формирование им- 45 ной декаде тетраде),при этом при пульсных регулирующих воздействий, отсутствии положительного н наличии вызывающих рабочие шаги уравновеши- отрицательного импульснйх регулируювающего параметра, производят при щих воздействий сделанный удвоенный отсутствии положительных модуляцион- рабочий шаг оставляют беэ изменений; ных приращений амплитуды выходного .50 и осуществляют следукв ий такой же шаг напряжения измерительной цепи, а on- в том же направлении, при появлении ределение частных минимумов на каж-,положительного импульсного регулидой декаде цифрового моста так же, рующего воздействия производят изме1026063 йение направления регулировки уравно,вешивающего параметра и делают один возвратный шаг, равный удвоенному зна- чению дискретности регулировки . на данной декаде (тетраде), при изчез-. новении отрицательного и отсутствии положительного импульсных регулирующих воздействий также производят изменение направления регулировки уравйовешивающего параметра, а возвратный.шаг выбирают равным единичному tO значению дискретности регулировки этого параметра на данной тетраде (декаде)., Определение частного минимума амплитуды выходного напряжения мостовой 35 измерительной цепи и переход на уравновешивание по следующей декаде .,(тетраде) или по другому параметру производят всегда непосредственно после выполнения одинарного, а также двойного возвратного шага, если перед ним было сформировано хотя бы одно отрицательное импульсное регулиру» ющее воздействие.

На фиг. 1 показана уирощениая схема моста с регулировкой только одного параметра, иллюстрирующая пример реализации преДлагаемого. способа уравновешивания на фиг. 2 — графики уравновешивания,:.моста.

Прибор содержит мостовую измери»

- тельную цепь 1 экстремум-детектор 2, тактовый генератор 3, реверсивный. счетчик 4, триггер 5.реаерса, блок

6 переключения декад, элемент 7 задержкй импульсов на один такт, логи- .35 ческий элемент ИЛИ 8 суммирования, логические элементы 9, 10 и 11 ñîäпадений, логические элементы И 12,

13 и 14.совпадений о инвереией по одному из входов,. 40 !

Мостовая измерительная цепь 1 служит для измерения комплексного сопротивления и уравновешивания посредством дискретного регулиРования одного из,ее параметров. 45

Такое регулирование. осуществляется реверсивным счетчиком 4, который имеет два входа. Ври подаче импульсов на первый вход оаущефгвляетая счет двойками, а при иодаче импульсов иа второй вход .- единицаья. Направление счета реверсивного счетчика 4 и, следовательно, направление регулировки уравновешиванкцего параметра измерительной цепи 1 определяется состоянием триггера 5 реверса. Блок 6 .переклвчения декад производит выбор декады уравновешивания посредством управления ре версивным счетчиком 4. Экстремумдетектор. 2 имеет два выхода и в соот-60 ветствии со знаком приращения амплитуды выходного напряжения мостовой измерительной цепи 1 формирует положительные или отрицательные импульсы.

Ритм работы всему мосту задает такromaN 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 от-. рицательных импульсов с экстремумдетектора 2. Выход элемента 13 соединен с входами 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 экстремумдетектора 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 экстремумдетектором 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 уравновешиванияg.

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 шаг

1026063 по уравновешивающему параметру, равный удвоенному значению дискретности его регулировки. Экстремум-детектор

2 сформирует при этом отрицательный импульс, который запишется в элементе 7 задержки импульсов. При следующем срабатывании тактового генератора 3 будет сделан следующий удвоенный шаг в сторону равновесия, так как отрицательный импульс с экстремумдетектора 2 заблокирует логический элемент 13, и импульс с элемента 7 задержки импульсов не поступит на его выход, Так будет происходить до достижения равновесия на данной декаде (тетраде). Если при достиже- 35 нии равновесия на выходе экстремумдетектора 2 появится положительный импульс; то он закроет логический элемент 14 для прохождения импульсон с логического элемента 13, прой- ур дет через элемент 8 суммирования и откроет логический элемент 11 совпадений для прохождения импульсов с тактового генератора 3 на триггер 5 реверса. Триггер реверса сработает, и в следующем такте реверсивный счетчик 4 произведет. Удвоенный возвратный шаг. После этого на логический элемент 9 поступит импульс с тактового генератора 3 и,так как этот элемент открыт импульсом с выхода логического элемента 12, то на блок

6 переключения декад пройдет импульс и вызовет переход мостовой цепи 1 на уравновешивание по следующей младшей декаде. Если же при достижении равновесия на данной декаде экстремумдетектором 2 не будут сформированы ни положитель - ый, ни отрицательный импульсы, то в этоМ случае импульс с выхода элемента 7 задержки пройдет 40 через логический элемент 13 и поступит на вход логических элементов

9 и 14. Так как элемент 14 будет открыт, то этот импульс пройдет на логический элемент.8 суммирования, откроет элемент 11, и тактовый генератор 3 переведет триггер 5, реверса в противоположное состояние. Кроме того, импульс с выхода элемента 14 заблокирует прохождение импульсов через логический. элемент 12 и откроет элемент 10 ° Импульс с тактового генератора 3 через элемент 10 пройдет на вход реверсивного счетчика 4, и будет осуществлен возвратный шаг,равный единице дискретной регулировки уравновешивающего параметра на данной декаде. Поскольку, как и в пре дыдущем случае, импульс с выхода элемента 13 откроет логический эле-. мент 9 совпадений, то импульс с 69 тактового генератора 3 вызовет срабатывание блока 6 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 0бц.

Из состояния, характеризующегося точкой0, мост переходит последоватЮтьно с состояния 4,о. и э1С. При переходе из состояния с в состояние - ивозникает на выходе экстремум-детектора положительный импульс и при этом производится удвоенный обратный шаг иэ состояния И в состояние 3К- .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 p . Процесс уравновешивания производится так же, как и в предыдущем случае. Однако, так как при переходе иэ состояния ф в состояниеЭС положительный импульс не формируется, то возвратный l02lr будет равен только единице дискретности регулировки уравновешивающего парамет-, ра Р и мост перейдет из состояния св состояние с

Цифровые экстремальные мосты 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 жид ких 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. ятине

Составитель„-И. Вахтина

Редактор H. Безродная Техред A. Вабинец . .КорректОр A. Тяско

« Ф %4Ь«М« .Заказ 4552/37 . Тираж 710.. Подписное

BHHHIIH Государственного комитете СССР по делам изобретений и отиритий

113035, МоскварИР 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4