Автоматический мост переменного тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Целью изобретения является расширение диа пазона измерений, что достигается устранением неустойчивости работы устройства вблизи верхней и нижней границ измерений. Автоматический мост переменного тока выполнен на 28 схемных элементах с использованием логических элементов. Обеспечивает изменение параметров комплексных сопротивлений от нуля до максимальных наборов во всех группах разрядов, что существенно расширяет его диапазон измерений. Динамический диапазон измерений моста равен максимальному набору реверсивного счетчика . I ил. 00 IN5 ОО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5р 4 G 01 8 17/10

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ Н (21 ) 3790369/24-21 (22) 18.07,84 (46) 23.02.86, Бюл. У 7 (72) Ф.Б. Гриневич, Б.А. Кромпляс, В.Г. Мельник, M.H. Сурду и 10.А. СмоJIHP (53) 62!.317.733(088.8) (56) Техника электрических измерений. Сборник. Киев: Наукова думка, 1979, с. 19-30. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Целью

ÄÄSUÄÄ 1213423 A изобретения является расширение диапазона измерений, что достигается устранением неустойчивости работы устройства вблизи верхней и нижней границ измерений. Автоматический мост переменного тока выполнен на 28 схемных элементах с использованием логических элементов. Обеспечивает изменение параметров комплексных сопротивлений от нуля до максимальных наборов во всех группах разрядов, что существенно расширяет его диапазон измерений, Динамический диапазон измерений моста равен максимальному набору реверсивного счетчи-. ка. ил.

l 2l

10 тока.

55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения Параметров комплексных сопротивлений, Целью изобретения является расширение диапазона измерений за счет устранения неустойчивости работы устройства вблизи верхней и нижней границ измерений.

На чертеже представлена блок-схема автоматического моста переменного

Иост содержит последовательно соединенные генератор 1, мостовую измерительную цепь 2, экстремум-детек" тор 3, а также первый и второй блоки 4 и 5 уравновешивания, счетчик 6 алгоритма и тактовый генератор 7, который соединен с вторым входом экстремум-детектора 3., Первая и вторая группы выходом экстремум-детектора 3 соединены с входами блоков 4 и 5 уравновешивания, причем первый и второй входы первой группы выходов экстремум-детектора 3 соединены соответственно с первым и вторыми входами 8 и 9 первого блока 4 уравнове,шивания. Аналогично соединены выходы

1второй группы выходов экстремум-детектора 3 с входами 10 и 11 блока 5 уравновешивания. Второй и третий вхо,ды мостовой измерительной цени 2 соединены соответственно с выходами блоков 4 и 5 уравновешивания, первые входы 8 и 10 которых соединены с соответствующими входами счетчика 6 алгоритма, который выходом соединен с третьими входами 12 и 13 соответственно блоков 4 и 5 уравновешивания.

Блоки уравновешивания выполнены идентично и каждый из них, например блок 4, содержит последовательно соединенные блок 14 связи, распределитель 15 импульсов, реверсивный счетчик 16 сумматор 17 и блок

18 ключей,.выход которого является выходом блока 4 уравновешивания, а также счетчик 19 квазимодулятора, триггер 20 реверса, блок 21 индикации, дешифратор 22, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, элемент И 24, формирователь 25 импульсов, первый, втo- рой и третий элементы ИЛИ 26-28, причем выход дешифратора 22 подключен к второму входу сумматора 17, его первый вход — к первому входу блока 14 связи и к выходу счетчи" ка 19 квазимодулятора, а второй вход

3423 2 вместе с вторым входом распределителя 1 5 импульсов — к в торому входу 12 блока 4 уравновешивания. Вход блока 21 индикации подключен к выходу реверсивного счетчика 16, к втоРому входу которого подключен выход триггера 20 реверса и вход элемента

ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, второй вход которого подключен к второму выходу сумматора 17, а выход — к первому входу элемента И 24, выход которого непосредственно соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 26, а через формирователь 25 импульсов с первым входом второго элемента

ИЛИ 27. Вторые входы элементов,ИЛИ

26 и 27 соединены соответственно с первым 8 и вторым 9 входами блока 4 уравИовешивания, выход элемента

ИЛИ 26 соединен с входом триггера 20 реверса и первым входом счетчика 19 квазимодулятора, второй вход которого соединен с вторым входом блока. 14 связи и выходом второго элемента ИЛИ 27, а третий вход †.с выходом триггера 20 реверса. Выход счетчика 19 квазимодулятора через элемент

ИЛИ 28 подключен к второму входу элемента И 24. °

Устройство работает следующим об-.

Разом.

Уравновешивание по одному ïàðäметру, осуществляемое одним блоком уравновешивания, например, блоком 4.

Уравновешивание моста по второму параметру осуществляется блоком 5 уровношевания аналогично. Регулирую-, щее воздействие на мостовую измерительную цепь 2 осуществляется ком40 мутацией секций регулирующих плеч измерительной цепи посредством блока 18 ключей, Блок 18 ключей управляется выходным кодом цифрового сумматора 17. Данный код однозначно свя.

45 зан с кодом реверсивного счетчика 16 и счетчика 19 квазимодулятора. Код реверсивного счетчика 16 поступает на вход сумматора .17 непосредственно. Счетчик 14 квазимодулятора представляет собой счетчик с тремя

II Г состо яниями, кодируемыми, как (-1 ), О,+l". Переходы из состояния "+1" н "(-1)" и наоборот возможны только через состояние "0", устанавливаемое подачей импульса на первый вход счетчика 19 квазимодулятора. Соответственно указанным состояниям счетчика 19 квазимодулятора, а также сос3 I тояниям счетчика 9 алгоритма дешифратор 22 формирует дополнительный код, нули или прямой код одного шага уравновешивания. Выход дешифратора 22 подключен к второму входу сумматора 17, на выходе которого воз- можны комбинации: "P-1 (шаг), Р, Р+1

11 (шаг)..., где Р— код реверсивного счетчика 16 (прибавление к коду P дополнительного кода единицы шага уравновешивания равнозначно вычитанию

-из р единицы шага)..

Таким образом, в данном мосте осуществляется суммирование рабочего и модуляционного шагов.

Уравновешивание моста осуществляется следующим образом.

213423 4 тора, а другие соединив с вторым входом блока 14 связи) .

Отсутствие отрицательного приращения амплитуды сигнала неравновесия с мостовой измерительной цепи 2 в результате очередного шага уравновешивания является признаком перехода через точку равновесия на один шаг в направлении регулирования. В

Ip этом случае экстремум-детектор 3 формирует импульс на первом выходе своей первой группы выходов, поступающий с входа 8 блока 4 уравновешивания через элемент ИЛИ 26 на первый

I5 вход счетчика 19 квазимодулятора и счетный вход триггера 20 .реверса.

Счетчик 19 квазимодулятора сбрасывается в "0", триггер 20 реверса опрокидывается. При этом регулирующее

ZII воздействие на мостовую измерительную цепь 2 определяется кодом реверсивного счетчика 10, который соответствует равновесному значению уравновешиваемого параметра по данной группе разрядов.

При дальнейших шагах по этой группе .разрядов происходит суммирование полученного кода равновесного значени кодами модуляционных шагов, однако состояние реверсивного счетчика при этом не изменяется, чем достигается устойчивость отсчета параметра с блока 21 индикации.

Пусть в результате очередного шага уравновешивания экстремум-детектор 3 зафиксировал отрицательное приращение амплитуды выходного сигнала мостовой измерительной цепи 2, При этом экстремум-детектор 3 формирует на втором выходе своей первой группы выходов импульс, поступающий с входа 9 блока 4 уравновешивания через элемент ИЛИ 27 -на вторые входы счетчика 19 квазимодулятора и блока 14 связи. Если счетчик 19 квазимодулятора находился в состоянии "0", он переводится в одно из крайних состояний: "(+I)" или "(-1)", которое определяется состоянием тригге" ра 20 реверса. Если же счетчик квазимодулятора был в крайнем состоянии, то импульс экстремум-детектора 3 через блок 14 связи поступает на счетный вход реверсивного счетчика !6 и изменяет его код на единицу уравновешивания.

Величину шага уравновешивания формирует распределитель 15 импульсов на основании состояния счетчика 6 алгоритма путем посылки указанного импульса на входы определенных групп разрядов (например, декад) реверсивного счетчика 16. Блок 14 связи пред. ставляет собой логическую схему, запрещающую прохождение импульса с его второго входа на выход при крайних состояниях счетчика 19 квазимодулятора. (В частном случае, при кодировании нулевого состояния счетчика 19 квазимодулятора логическими нулями, блок 14 связи можно выпол-. нить на элементе 2И-HJIH, подав на одни входы элементов И соответствующие выходы счетчика 19 квазимодуляРавновесие моста по группе разря35 дов фиксируется счетчиком 6 алгоритма после поступления импульсов на его входы с первых выходов групп выходов экстремум-детектора 3. Тогда счетчик 6 алгоритма переключается в

40 следующее состояние и производится уравновешивание по младшей группе разрядов реверсивного счетчика 16.

Работа каналов уравновешивания тактируется тактовым генератором 7.

45 Рассмотрим процесс уравновешивания . моста вблизи границ диапазона измерения.

Пусть в результате очередного ша" га уравновешивания на выходе сум5О матора 17 установилось граничное число регулирования по данной группе разрядов (декаде, тетраде...). Такими граничными числами являются либо максимальное число на данной и

55 всех старших группах разрядов N

rp. макс при прямом счете, либо нули во всех названных группах разрядов N

rp. мия при обратном счете.

1213423

В реверсивном счетчике 16 в этом случае находится число либо hNrp щ,„, -1 (шаг)), либо 1И, „,„„+1 (иаг)), Пусть в результате произведен-: ного шага фиксируется отрицательное приращение. Тогда в слецующем такте в реверсивном счетчике 17 устанавли-. вается число либо Nrp м „ либо Nrp. мин, В результате суммирования этого чис- 10 ла с кодом шага с выхода дешифратора 22 на выходе сумматора 17 появитсЯ коД числа (Nrp,ë)а((с +1) либо (И, —.1 (шаг)), что является выходом из допустимого диапазона чисел. Индика- 15 тором .такого вьгхода. является логическое состояние выхода переноса из старшего разряда сумматора 17., являю. щегося вторым выходом сумматора. В слу". чае появления числа (И„р „+1 (шаг)) 20 на этом выходе устанавливается едини— ца, в случае (N,„„ -1 (шаг Ц вЂ” логический нуль согласно правилам дво— ичпого суммирования. Б мосте признаком прямого счета является нуль íà 25 выходе. триггера 20 реверса, а обратного — единица. В таком случае на входах элемента ИСКЛОЧА1ОЩЕЕ ИЛИ 23 возникает неравнозначная логическая комбинация, вызывающая появление еди- 30 ницы на выходе элемента 23. которая через элемент ИЛИ 26 поступает на вход триггера 20 реверса и опрокидывает его, а также сбрасывает счетчик 19 квазимодулятора. В результате сброса счетчика 19 квазимодулятора на выходе сумматора 17 устанд ли" вается код реверсивного счетчика 16, т.е. код граничного числа, а на выходе элемента И 24 — логический нуль.40

Отрицательный перепад напряжения на выходе элемента И 24 запускает формирователь 25 импульсов.

Импульс формирователя 2S импульсов через элемент ИЛИ 27 устанавливает 45 счетчик 19 квазимодулятора в крайнее состояние, противоположное его крайнему. состоянию в предыдущем такте, что приводит к установлению на выходе сумматора 17 кода числа (И, 50

-1 (шаг )) либо (И„р, „и„+1 (шаг )1 .

Поскольку все элементы блока 4 урав-. новешивания можно выбрать быстродействующими, то блок 18 ключей среагирует на последние кодовые комбинации. Это значит, что при отсутствии признака равновесия в результате шага в гра ничное значение следующий шаг будет обязательно в противоположном направлении ° При этом будет получен признак достижения равновесия при значении числа, равном граничному для данной группы разрядов, и возможен переход на младшую группу разрядов. Элемент

ИЛИ 28 совместно с элементом И 24 не пропускают единицу с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 на другие элементы блока 4 уравновешивания в моменты появления признаков достижения равновесия. При этом происходит опрокидывание триггера 20 реверса и возникновение неравнозначной кодовой комбинации на входах элемента 23.

Однако одновременно производится сброс счетчика 19 квазимодулятора, что приводит к появлению нуля на выходе элемента ИЛИ 28, который надежно запирает элемент И 24.

Таким образом, данное устройство может измерять параметры комплексных сопротивлений от нуля до максимальных наборов на всех группах разрядов, что существенно расширяет его диапазон измерений. Динамический диапазон измерений устройства равен максимальному набору реверсивного счетчика.

Формула изобретения

Автоматический мост переменного тока, содержащий последовательно соединенные генератор, мостовую измерительную цепь и экстремум-детектор, а также первый и второй блоки уравновешивания, счетчик алгоритма и так. товый генераторбвыход которого подключен к второму входу экстремум-ретектора, первая и вторая группы выходов которого соединены с первыми

I и вторыми входами соответственно пер. вого и второго блоков уравновешива- ния, второй и третий входы мостовой измерительной цепи соединены с выходами соответственно первого и второго блоков уравновешивания, .с первыми входами которых соединены входы счетчика алгоритма, выход которого соединен с третьими входами блоков уравновешивания, каждый из которых содержит последовательно соединенные блок связи, распределитель импульсов, реверсивный счетчик, сумматор и блок ключей, выход которого соединен с выходом блока уравновеши. вания, а также счетчик квазимодуля1213423

Составитель В. Семенчук

Техреду.Пароцай Корректор Е. Сирохман

Редактор Т. Кугрышева

Заказ 778/55 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тора, триггер реверса, блок индикации и дешифратор, выход которого соеДинен с вторым входом сумматора, первый вход дешифратора соединен с первым входом блока связи и выходом счетчика квазимодулятора, первый вход которого соединен.с входом триггера реверса» второй вход — с вторым входом блока связи, а третий вход — с выходом триггера реверса, к которому подключен второй вход реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом блока индикации,, :вторые входы распределителя импульсов и дешифратора соединены с третьим входом блока уравновешивания, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в каждый блок уравновешивания введены элемент И; первый, второй и третий элементы ИЛИ, формирователь импульсов и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 5 входы которого .соответственно соеди- нены с вторым выходом сумматора и выходом триггера реверса, а выход— с первым входом элемента И, выход которого соединен с первым входом

10 первого элемента ИЛИ и с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ соединены со15 ответственно с первым н вторым входами блока уравновешивания, а выходы — соответственно с первым и вторым входами счетчика квазимодулятора, выход которого через третий элемент

20 K@I подключен к второму входу элемента И.