SU789764A1 - Цифровой мост переменного тока - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  параметров комплексного сопротивлени .

Известен цифровой мост переменного тока, содержащий генератор синусоидального напр жени , включенный в диагональ питани  мостовой измерительной цепи, перва  вершина диагонали питани  которой, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению , подсоединена к первому входу первого фазовременного преобразовател  и ко второму входу третьего фазовременного преобразовател , втора  вершина диагонали питани  мостовой измерительной цепи -подключена ко второму входу первого фазовременного прв образовател  и первому входу второго фазовременного преобразовател , перва  верюина измерительной диагонали мостовой измерительной цепи, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению, подсоединена к третьим входам первого и третьего фазовременных преобразователей и второму входу второго фазовременного преобразовател , втора  вершина измерительной диагонали мостовой измерительной цепи подсоединена к третьему вхсду второго фазовременного преобразовател  и к первому входу третьего фазовременного преобразовател , первый и второй выходы первого фазовременного преобразовател  подключены к первым входам первого и второго интеграторов соответственно, вторые входы которых соединены свыходом второго фазовременного преобразовател , выход

10 первого и второго интеграторов подсоединен соответственно к пр мому и инверсному входам первого элемента запрет, выход которого через блок уравновешивани  по рег.ктивной со15 ставл ющей измер емого комплексного сопротивлени  подсоединен ко входу первого блока индикации, выход третьего фазовременного преобразовател  соединен с вторыми входами третьего

20 и четвертого интеграторов, выходы которых подсоединены соответственно к пр мому и инверсному входам второго элемента запрет, выход которого через блок уравновешивани  по танген25 су угла потерь подключен ко входу второго блока индикации ll.

Недостатком данного цифрового моста  вл етс  невысока  точность измерени  составл ющих комплексного со30 противлени , обусловленную тем, что

из а ти сигналов, участвующие: в формировании регулирующих воздействий в обоих каналах уравновешивани , используетс  только один общий сигнал. Цель изобретени  - повышение точности измерени  составл ющей, пропор f вoнaльнoй тангенсу угла потерь комплексного сопротивлени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном цифровом мосте переменного тока, содержсццем генератор синусоидального напр жени , включенный в диагональ питани  мостовой измерительной цепи, перва  вершина диагонали питани  которой, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению , подсоединена к первому входу первого фазовременного преобразовател  и ко второму входу третьего фазоаременного преобразовател , втора  Вершина диагонали питани  мостовой измерительной цепи подключена ко второму входу первого фазовременного преобразовател  и первому входу второго фазовременного преобразовател , перва  вершина измерительной диагонали мостовой измерительной цепи, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению, подсоединена к третьим входам первого и третьего фазовременных преобразователей и второму входу второго фазовременного преобразовател , втора  вершина измерительной диагонали мостовой измерительной цепи подсоединена к третьему входу второго фазовременного преобразовател  и к первому входу третьего фазовременного преобразовател , первый и второй выходы первого фазовременного преобразовател  подключены к первым входам первого и второго интеграторов, соответственно вторые входы которых соединены с выходом второго фазовременного преобразовател , а выходы интеграторов подсоединены соответственно к пр мому и инверсному входам первого элемента зёшрет, выход которого через блок уравновешивани  по реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени  подсоединен ко входу первого блока индикации, выход третьего фазовременного преобразовател  соединен со вторыми входами третьего и четвертого интеграторов, выходы которых подключены соответственно к пр мому и инверсному входамвторого элемента запрет, выход которого через блок уравновешивани  по тангенсу угла потерь соединен со входом второго блока индикации, первый и второй выходы первого фазовременного преобразовател  подсоединены соответственно к первым входам третьего и четвертого интеграторов.

Принципиальное отличие предлагаемого цифрового моста переменного тока от известных заключаетс  в том, что использование двух сигналов из

четырех формирующихс  в процессе уравновешивани  моста в обоих каналах формировани  регулирующих воздействий позвол ет повысить.точность измерени  составл ющей, пропорцио а ьной тангенсу угла потерь, и упростить реализацию фазовременных преобразователей .

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и фиг. 3 - топографические диаграммы процесса уравновешивани  мостовой измерительной цепи по реактивной составл к цей измер емого комплексного сопротивлени  и по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь, соответственно; на фиг. 4-9 изображены временные диаграммы, по сн ющие работу устройства. Фиг. 4-6 по сн ют работу канала уравновешивани  по реактивной составл ющей измер емого комилексного сопротивлени , причем, на фиг. 4 изображен случай, когда угол 9 больше угла Ч и S +180, т.е. точка d на круговой диаграмме (фиг. 2) находитс  в 1-й зоне. На г. 5 представлен случай, когда угол меньше углов Ч и Ч +180°, т.е. точка d находитс  во 2-й зоне (фиг. 2) а на фиг. б случай , когда угол Ф больше угла Ч , но меньше угла Ч +180, т.е. точка d находитс  в 3-й зоне круговой диаграммы (фиг. 2). Фиг. 7-9 соответствуют трем положением точки d на круговой диаграмме (фиг. 3) и по сн ют работу канала уравновешивани  по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь измер емого комплексного сопротивлени . На фиг.7 изображен момент когда угол f больше углоЕ Ч и Ч +180 (точка d лежит в 1-й зоне фиг. 3). На фиг. 8 представлен момент, когда угол f меньше углов Ф и М +180 (точка d во 2-й зоне фиг. 3). А на фиг. 9 изображен случай, когда угол f больше угла Ч , но меньше угла Ф +180 (точка d в 3-ей зоне фиг. 3).

Устройство (фиг. 1) содержит мостовую измерительную цепь 1, у которой 2,3 - измер емое комплексное сопротивление (C,R) 4 - образцовый элемент, служащий дл  выбора пределов (Rg) , 5 - регулируемый элемент , слу.хащий дл  уравновешивани  ,по реактивной составл ющей (R), б - регулируемый элемент, служащий дл  уравновешивани  по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь (R), 7 - образцовый нерегулируемый элемент (С), генератор синусоидального напр жени  8, фазовременные преобразователи 9, 10, 11, интеграторы 12-15 элементы запрет 16 и 17, блок 18 уравновешивани  по реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени , блок 19 уравновешивани  по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь, блоки 20 и 21 индикации. На фиг. 2 и 3 обозначено: Ьа - напр жение питани  мостовой измерительной цепи, cd - напр жение небаланса мостово измерительной цепи, Ьс - напр жение, снимаемое с плеч мостовой цепи, в которой вкл чен образцовый элемент, служащий дл  выбора пределов 4 bd - напр жение, снимаемое с плеча мостовой цепи, в которое включен регулируемый элемент уравновешивающий мостовую цепь по реактивной составл ющей 5 {R.J) , Ьа - напр жение, снимаемое с плеча мостовой цепи, в которое включен образцовый нерегулируемый элемент б (( ) , Ч - фазовый сдвиг напр жени  be относительно вектора напр жени  питани  Ьа, - фазовый сдвиг напр жени  cd относительно напр жени  da, oL,f - окружности уравновешивани  мостовой измерительной цепи в обобщенных обозначени х. Процесс уравновешивани  мостовой измерительной цепи по реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени  осуществл ют регулиров кой переменного параметра 4 (Rj). Мостова  цепь (фиг. 1) находитс  в состо нии квазиравновеси  по реактив ной составл ющей измер емого комплек ного .сопротивлени , если потейциальные точки С и d, соответствующие вер шинам измерительной диагонали, расположены на одной окружности /5 . Информацию , необходимую дл  коммутации параметра, уравновешивающего мостовую цепь по реактивной составл ющей получают путем одновременного сравнени  углов vf и чУ +180 с углом Ф . Это дает возможность точно определить , в какой из трех возможных зон (1-й, 2-й или 3-й) круговой диаграм мы (фиг. 2) находитс  точка d. Из анализа круговой диаграммы видно, что в случае, когда потенциальна  точка d находитс  в 1-й зоне, угол больше углов 4 и Ц/ +180°. Во 2-й зоне угол Ф меньше углов Ф и S +18Сг В 3- и зоне угол М больше угла Ч , но меньше угла +180, Уравновешивание мостовой измерительной цепи по составл ющей пропор циональной тангенсу угла потерь, до стигаетс  при расположении точек С и d на одной окружности О . Дл  получени  однозначной информации о ме тоположении точки d в одной из возможных зон 1, 2, 3 (фиг. 3i осущес вл ют охшовременное сравнение углов Ч и V+180° с углом f. Анализ круговой диаграммы (фиг. 3) показывает что в случае нахождени  точки d в Первой зоне угол f больше угла Ц и гла Ч +180°. Работа цифрового моста сводитс  к одновременному у вновешиванию мостовой цепи по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь, и реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени , осуществл емому двум  каналами уравновешивани . Тракт, состо щий из фазовременных преобразователей 9 и 11 интеграторов 14 и 15 элемента запрет 17 блока 19 уравновешивани , блока 21 индикации,  вл етс  накалом уравновешивани  по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь измер емого комплексного сопротивлени . Работа канала осуществл етс  следующим образом. Напр жени  и,и U снимаемые непосредственно с мостовой цепи 1, поступают на вход фазовременного преобразовател  9, а напр жени  Ucd на вход фазовременного преобразовател  11 (фиг. 4-6, строка а). Фаэовременные преобразователи 9 и 11 вырабатывают импульсы одинаковой амплитуды (фиг. 4-6, строки в, с, d) длительность которых соответствует фазовым углам между напр жени ми, поступакнцими на их входы. На выходе фазовременного преобразовател  9 вырабатываетс  два импульса, соответствующие углам Ч (фиг. 4-6, строка В) и Ч+180 -(фиг. 4-6, строка С) . На выходе фазовременного преобразовател  11 вырабатываетс  один импульс длительностью, соответствующей фазовому углу f (фиг. 4-6/ строка d). Импульсы с выходов фазовременных преобразователей 9 и 11 поступают на входы интеграторов 14 и 15. Интегратор 14 сравниЬает углы к f (фиг.4, фиг. 5, фиг. 6, строка е),а интегратор 15 - углы V +180 и f (фиг, 4 -6, строка f). Пол рность сигналов на выходах интеграторов 14 и 15 зависит от соотношени  величин фазовых углов S и f, Ч/ +180° и f. Сигналы на выходах интеграторов 14 и 15 будут одинаковой пол рности, если фазовый угол f соответственно либо меньше фазового угла Ч (фиг, 5, строки е, f), либо больше фазового угла Ч +18СР (фиг. 4, строки е, f). Сигналы на выходах интеграторов 14 и 15 будут разнопол рными , если фазовый угол f больше фазового угла Ч , но меньше фазового угла Ч +180° (фир,6, строки е, f) . Выходы интеграторов 15 и 14 соединены со входами элемента запрет 17, выход которого управл ет работой блока уравновешивани  по составл ющей , пропорциональной тангенсу угла потерь измер емого комплексного сорротивлени  19. Лишь в случае, когда

интеграторов 14 и 15 на элемент запрет 17 поступают разнопол рные сигналы, на выходе элемента запрет 17 будет наличие сигнала, например положительной пол рности.

Блокиру  (сбрасыва ) все изменени  параметра, уравновешивающего мостовую схему по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь, привод щие к отсутствию сигнала на выходе элемента запрет 17 и, сбрасыва  (блокиру ) все изменени ,, привод щие к наличию сигнала на выходе элемента запрет 17, производ т уравновешивание моста по составл ющей , пропорциональной тангенсу угла потерь измер емого комплексного- сопротивлени .

Одновременно с уравновешиванием по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь, происходит уравновешивание по реактивной составл ющей .

Каналом уравновешивани  в данном случае  вл етс  тракт, содержащий фазовременные преобразователи 9 и 10. интеграторы 12 и 13, элемент запрет 16, блок 18 уравновешивани  по реактивной составл ющей, блок 20 индикации.

Работа этой части блок-схемы происходит аналогично работе канала уравновешивани  по составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь.

Отличие заключаетс  в том, что фазовые углы Ч и +180° сравниваютс  с фазовым углом ф (фиг.7-9).

Использование предлагаемого цифрового моста переменного тока обеспечивает по сравнению с существующими мостами повышени  точности измерени  составл ющей, пропорциональной тангенсу угла потерь измер емого комплексного соп ротивлени , а также упрощени  реализации фазовременных преобразователей и каналов формировани  регулирующих воздействий.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР по за вке 2596912/21, 26.12.78.

13

19

21

LP

IS