Pierwszenstwo: IIBLIOTEKA Urzedu PalentowsfO mufy titfiTPDspulifei LfHHl Opublikowano: 18.IV.1968 54895 7/e ftfa MKP GOlr UKD n hi Twórca wynalazku: dr inz. Lech Weiss Wlasciciel patentu: Politechnika Poznanska, (Katedra Miernictwa Elek¬ trycznego), Poznan (Polska) Sposób automatycznego równowazenia mostka elektrycznego do pomiaru zmian opornosci Przedmiotem wynalazku jest sposób automatycz¬ nego równowazenia mostka elektrycznego do po¬ miaru zmian opornosci, za pomoca elementu pól¬ przewodnikowego, umieszczonego w szczelinie elektromagnesu.Znane sposoby automatycznego równowazenia mostków elektrycznych polegaja na tym, ze opor¬ nosci galezi regulacyjnych mostka zmienia sie badz za pomoca siiniozka, badz przez zalaczanie opornosci równolegle lub szeregowo za pomoca przekazników.Wadami tych sposobów sa: dlugi czas ustalania sie wskazan przynzadu pomiarowego, ograniczanie czulosci wskutek stosowania siiniozka lub istnie¬ nia skonczonych opornosci przejscia styków prze¬ kaznika w stanie zwarcia i rozwarcia. Regulacja opornosci za pomoca silnika lub ukladu przekaz¬ ników odbywa sie w sposób stykowy, poniewaz dokonuje sie przez przesuwanie lub zwieranie sty¬ ków.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad i niedoskonalosci wystepujacych w znanych sposo¬ bach równowazenia mostka, zwiekszenie czulosci i predkosci równowazenia.Cel ten osiagnieto sposobem wedlug wynalazku, w którym na element pólprzewodnikowy, wpro¬ wadzony w szczeline elektromagnesu, oddzialywu- je sie polem magnetycznym zmiennym, zaleznym od wytwarzanych okresowo impulsów pradowych 20 25 2 w generatorze pradowym, przylaczonym do uzwo¬ jenia elektromagnesu.Przedmiot wedlug wynalazku jest uwidoczniony w przykladowym wykonaniu na rysunku, przed-1 stawiajacym schemat mostka elektrycznego z umieszczonym w szczelinie elektromagnesu ele¬ mentem pólprzewodnikowym oraz przylaczony do uzwojen elektromagnesu generator.W przynajmniej jednej galezi mostka Wheatsto- ne'a 1, równowazonego sposobem wedlug wyna¬ lazku, zwanej galezia regulacyjna znajduje sie opornosc Rst zmieniana liniowo w czasie w gra¬ nicach cd Rst m:n do ^stmaks. Opornik R^t wykonany jest z materialu pólprzewodnikowego i umieszczo¬ ny jest w szczelinie elektromagnesu 3, a jego opór elektryczny zalezny jest od pola magnetycznego w szczelinie. Uzwojenie elektromagnesu 3 przy¬ laczone jest do zacisków generatora pradowego 2.Generator ten wytwarza okresowo impulsy pradu o wartosci wzrastajacej liniowo w czasie, dzieki, czemu pole magnetyczne w szczelinie, a wskutek tego i opór Rst, zmieniaja sie liniowo od swoich wartosci minimalnych do maksymalnych. Ta zmia¬ na opornosci odpowiada zakresowi pomiarowemu mostka. Po osiagnieciu swoich maksymalnych war¬ tosci pole magnetyczne, a tym samym równiez i opór Rst wracaja samoczynnie do swoich poczat¬ kowych wartosci i cykl pomiarowy zostaje zakon¬ czony.Opornosc R2, której zmiana A B* ma byc zmie- 5489554895 rzcna, umieszczona jest w galezi mostka zwanej pomiarowa. Mostek wyrównuje sie wstepnie, recz¬ nie dla wartosci AR2 = 0 oraz dla R,t = Rstmin.Mierzona zmiana opornosci AR2=^=0 wyprowadza mostek ze stanu równowagi. Dla ponownego spro¬ wadzenia mostka do stanu równowagi musi na¬ stapic zwiekszenie opornosci Rsl. Po uruchomieniu generatora pradowego 2, co moze nastapic recznie za pomoca przycisku lub automatycznie, opór Rjtl wzrasta i mostek dazy do stanu równowagi. Chwi¬ la uruchomienia generatora oznaczona zostaje elektrycznym impulsem „start". W pewnej chwili nastepuje zrównowazenie mostka, po czym wsku¬ tek dalszej zmiany oporu Rst mostek rozrówno- waza sie w przeciwnym kierunku. Chwila, w któ¬ rej mostek znalazl sie w stanie równowagi, a na¬ piecie na pomiarowej przekatnej mostka przeszlo juz przez poziom zerowy, oznaczona jest impul¬ sem powstalym w dyskryminatorze napiecia. Im¬ puls ten okresla sie jako impuls „stop".Wskutek tego, ze przebieg zmiany opornosci Rst jest liniowy, czas potrzebny do zrównowazenia mostka jest proporcjonalny do mierzonej wzgled- AR2 nej zmiany opornosci —— , czyli odstep czasu miedzy impulsami „start" i „stop" jest miara mierzonej zmiany opornosci. Czas ten mierzy sie metoda numeryczna. 10 20 25 Automatycznego równowazenia mostka do po¬ miaru zmian opornosci sposobem wedlug wyna¬ lazku dokonuje sie urzadzeniem przedstawionym na rysunku, skladajacym sie z mcstka 1 o opor¬ nikach stalych Rt i R,, oporu R2 którego zmiana A R^ ma byc mierzona Rj oraz oporu regulacyjne¬ go Rst. Dla stabilizacji, z opornikiem Rit wlaczo¬ ny jest szeregowo opór staly R^ Do wstepnego zrównowazenia mostka sluzy opór r.Do sterowania oporu R t sluzy generator 2 pradu wzrastajacego liniowo w czasie, oraz elektromag¬ nes 3. Mostek zasila sie napieciem stalym lub zmiennym U. PLPriority: IIBLIOTEKA Urzedu PalentowsfO mufy titfiTPDspulifei LfHHl Published: 18.IV.1968 54895 7 / e ftfa MKP GOlr UKD n hi Inventor: Lech Weiss, Ph.D. Patent owner: Politechnika Poznanska, Poznan (Department of Electrical Measurement), Poznan (Poland) The method of automatic balancing of an electric bridge for measuring changes in resistance The subject of the invention is a method of automatically balancing an electric bridge for measuring changes in resistance by means of a semi-conductive element placed in the electromagnet gap. Known methods of automatic balancing of electric bridges consist in the fact that The resistance of the bridge control branches can be changed either by means of a dimple or by switching the resistance in parallel or in series with the use of relays. The disadvantages of these methods are: long time of establishing the indications of the measuring device, limiting the sensitivity due to the use of a bruise or the existence of finite contact transition the relay in the off state opening and opening. The regulation of the resistance by means of a motor or a relay system takes place in a contact manner, because it is done by moving or shorting the contacts. The aim of the invention is to eliminate the drawbacks and imperfections of the known methods of bridge balance, increase the sensitivity and speed of the equilibrium. This was achieved by a method according to the invention, in which the semiconductor element introduced into the electromagnet slit is influenced by an alternating magnetic field depending on periodically generated current pulses 20 2 in a current generator connected to the winding of the electromagnet. is shown in an exemplary embodiment in the drawing, showing a diagram of an electric bridge with a semiconductor element placed in the electromagnet gap and a generator connected to the electromagnet windings. At least in one branch of the Wheatstone 1 bridge, equilibrated in the manner according to the invention, the regulatory branch the resistance Rst is varied linearly with time in the range cd Rst m: n to stmax. The resistor R ^ t is made of a semiconductor material and is placed in the gap of the electromagnet 3, and its electrical resistance depends on the magnetic field in the gap. The winding of the electromagnet 3 is connected to the terminals of the current generator 2. This generator periodically generates current pulses with a value increasing linearly with time, thanks to which the magnetic field in the gap, and thus the resistance Rst, vary linearly from their minimum to maximum values . This change in resistance corresponds to the measuring range of the bridge. After reaching their maximum values, the magnetic field and thus also the resistance Rst automatically return to their initial values and the measuring cycle is completed. The resistance R2, the change of which AB * is to be changed - 5489 554 895 r, is placed in branch of the bridge called measuring. The bridge is pre-equilibrated, manually for AR2 = 0 and for R, t = Rstmin. The measured change in resistance AR2 = ^ = 0 brings the bridge out of equilibrium. In order to bring the bridge back to equilibrium there must be an increase in the resistance Rsl. When the current generator 2 is started, which can be done manually with a button or automatically, the resistance Rjtl increases and the bridge moves to a state of equilibrium. The moment of starting the generator is marked with an electric impulse "start". At a certain moment the bridge equilibrates, and then, as a result of a further change in resistance Rst, the bridge equilibrates in the opposite direction. , and the voltage on the measuring diagonal of the bridge has already passed through the zero level, is indicated by the impulse generated in the voltage discriminator. This impulse is referred to as the "stop" impulse. to equilibrate the bridge is proportional to the measured relative change in resistance AR2, ie, the time interval between "start" and "stop" pulses is a measure of the measured change in resistance. This time is measured by the numerical method. 10 20 25 Automatic balancing of the bridge for the measurement of resistance changes using the method according to the invention is carried out with the device shown in the figure, consisting of a force 1 with fixed resistors Rt and R, resistance R2, the change of which AR ^ is to be measured by Rj and of the control resistance Rst. For stabilization, a constant resistance R is connected in series with the resistor Rit. For initial equilibrium of the bridge, the resistance R serves to control the resistance Rt is used by the generator 2 of a current increasing linearly in time, and the electromagnet 3. The bridge is powered by a constant or alternating voltage Of Laws PL