SU824067A1 - Цифровой мост переменного тока - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОП МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  параметров комплексного сопротивлени . Известен цифровой мост переменного тока, содержащий генератор динусоидсшьного напр жени , включен ный в диагональ питани  мостовой измерительной цепи, вершины измерительной диагонали которой через согласующие устройства подсоединены параллельно ко входам дифференциаль ного усилител  и к первьви входам фазовременных преобразователей, соо ветственно, вто1ше входа которых параллельно подключены к выходу ге нератора синусоидального напр жени  а выходы фазовременных преобразователей подсоединены ко вхЬдам суммировани , выход которого параллельно соединен с одним из входов первого блока уравновешивани  и с одним из управл ющих входов ключа и через блок временной задержки параллельно к одному из входов второго блока уравновешивани  и ко второ му управл ющему входу ключа, информационный вход которого подключен к выходу дифференциального усилител  выход ключа подключен параллельно ко вторым входам блоков уравновешивани , выходы которых соединены со входами . блоков индикации, соответственно flj. Недостатком данного цифрового моста переменного тока  вл етс  низка  точность измерени  составл ющих комплексного сопротивлени , обусловленна  необходимостью шунтировать плечо ветви, содержащей измер емое комплексное сопротивление. Известен цифровой мост переменного тока, содержгидий генератор синусоидального напр жени , включенный в диагональ питани  мостовой измерительной цепи, одна из вершин измерительной диагонали, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению , подключена к одному из входов первого согласующего устройства, выход которого подключен параллельно к одному из входов первого фазовременного преобразовател , к первым входам первого и второго блоков сравнени ,- втора  вершина измерительной диагонали соединена со вторым входом первого согласующего устройства и через второе согласующее устройство параллельно со вторым входом первого фазовременного преобразовател  и первым входом второго фазовременного преобразовател , ин 6рмационными входами первого и второго фазочувствительных выпр мителей, выходы которых подключены ко вторым входам первого и второго блоков сравнени , соответственно, выходы которых через блоки уравновешивани  соединены со входами первого и второго блоков индикации, соответственно , одна из вершин диагонали питани , примыкающа  к плечам отношени , соединена с общей шиной, втора  вершина диагонали питани  подключена ко второму входу второго фазовременного преобразовател , выходы первого и второго фазовременных преобразователей соединены со входами блока сум мировани  временных интервалов, соответственно , один из выходов которо го паргшлельно подключен к входу блока временной задержки и через пер вый блок формировани  опорного напр  жени  подключен к опорному входу пер вого фазочувствительного выпр мител  выход первого блока временной задерж ки через второй блок формировани  опорного напр жени  соединен с опорным входом второго фазочувствительного выпр мител , второй выход блока суммировани  временных интервалов параллельно соединен с управл ющим входом второго блока сравнени  и через первый блок временной задержки с управл ющим входом первого блока сравнени , вторые входы обоих блоков сравнени  подключены к выходам первого и в.торого фазочувствительных выпр мителей, соответственно 2}. Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерени  составл ющих комплексного сопротивлени , обусловленна  необходимостью применени  фазовращающего устройства или набора блоков задержек, что снижает точность измерени , ввиду зависимости точности от деЬиации частоты питающего напр жени . Цель изобретени  - повышиние точности измерени  составл ющих измер е мого комплексного сопротивлени . Указанна  цель достигаетс  тем, что в известный цифровой мост переменного тока, содержащий генератор синусоидального напр жени , включенный в диагонгшь питани  мостовой измерительной цепи, одна-из вершин измерительной диагонали, соединенна  с измер емым .комплексным сопротивлением , подключена через первое согласук дее устройство к одному из входов первого фазовременного преобразовател , выход которого соединен с первым входом управл емого блока разности , один из выходов KOTOpot-o подключен к первому входу первого блока сравнени , выход которого через первый блок уравновешивани  подключен ко входу первого блока индикации, втора  вершина измерительной диагона ли мостовой измерительной цепи соединена с общей шиной, а одна из вершин диагонали питани , соединенна  с плечами отношени , соединена со входом второго согласующего устройства и с первьм входом третьего согласуквдего . устройства, второй вход которого подключен ко второй вершине диагонали питани  мостовой измерительной цепи, а выход подключен параллельно ко второму входу первого фазовременного преобразовател  и к первому входу второго фазовременного преобразовател , второй вход которого соединен с выходом второго согласук цего устройства, выход второго фазовре1енного преобразовател  соединен со вторым входом управл емого блока разности, второй выход которого подключен к первому входу второго блока сравнени , выход которого через второй блок уравновешивани  подключен ко второму блоку индикации, введены управл емый фазочувствительный выпр митель , два фазовременных преобразовател , причем выход первого согласук цего устройства подключен ко входу управл емого фазочувствительного выпр мител , первый управл емый вход которого соединен с выходом второго фазовременного преобразовател , первый и второй выходы управл емого фазочувствительного выпр мител  соединены с первыми входами первого и второго вновь введенных фазовременных преобразователей, соответственно, вторые входы которых соединены между собой и подключены к выходу второго согласующего устройства, выходы вновь введенных фазовременных преобразователей подключены ко вторым входам первого и второго блоков сравнени , соответственно, управл ющие входы первого и второго устройств сравнени  подключены соответственно к первому и второму управл ющим входам блока разности и к первому и второму управл к цим выходам первого фазовременного преобразовател . На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - топографические диаграммы процесса уравновешивани  мостовой измерительной цепи по активной (фиг.2) и реактивной (фиг.З) составл ющим измер емого комплексного сопротивлени ; на фиг. 4,5,6 и 7 - временные диаграммы, служащие дл  по снени  работы предлагаемого устройства . На фиг. 2 и 3 обозначено: аЬ - напр жение питани  мостовой измерительной цепи; cd - напр жение небаланса мостовой измерительной цепи; ad - падение напр жени  на плече, противоположном плечу, содержащему измер емое комплексное сопротивление ; ( i,r - окружности квазиравновеси  ;потенциальных точек с и d вершин ветвей мостовой измерительной-цепи; с и d - положени  потенциальных точек вершин ветвей моста, содержа щего и несодержащего измер емое ком плексное сопротивление; 1,2,3 и 4 - зоны возможного мест нахождени  потенциальной точки d; Q - фазовый сдвиг напр жени  cd относительно напр жени  аЬ; Ч - фазовый сдвиг напр жени  ad относительно йапр жени  а Процесс уравновешивани  мостовой измерительной цепи по реактивной соста;вл ющей измер емого комплексно го сопротивлени  осуществл етс  регулировкой параметра 7 (С) , а по .а тивной - регулировкой парг1метра 8 ( Кд). . Мостова  цепь находитс  в состо  нии квазиравновеси  по реактивной составл ющей измер емого комплексно го сопротивлени , если потенциальны точки СИ d расположены на одной ок ружности (Ь , а по активной, если потенциальные точки с и d расположены на одной окружности -Tf. Информацию, необходимую дл  коммутации параметров, уравновешивающих мостовую измерительную цепь по реактивной и активной составл ющим, получают по знакам уравнений, превращаимцихс  в неравенства при отсутствии квазиравновеси  по измер емой составл ющей, приведенных в табл. и 2. Решение этих уравнений в соответствии с услови ми, приведенными в табл. 1 и 2, позвол ют точно определить , в какой из четырех зон круговой диаграммы находитс  потенциальна  точка d относительно потенциальной точки с,вз той за начало коЬрдинат. Измен   одновременно переменные параметры 7 и 8 в соответствии с со то нием мостовой измерительной цепи т.е. блокиру  (в 1-й и 4-й зонах) и сбрасыва  (во 2-й и 3-й зонах) вс изменени  переменного параметра 7 или 8, можно уравновесить мостовую цепь по обеим составл ющим измер емого комплексного сопротивлени . Цифровой мост переменного тока содержит генератор 1 синусоидального напр жени , мостовую измерительную цепь 2, включающую образцовые нерегулируемые элементы Зи4 () измер емое комплексное сопротивление 5 и 6 (С и R), регулируемый элемент 7, служгиций дл  уравновешивани  по реактивной составл ющей комплексного сопротивлени  (Сд), регулируемый элемент 8, служащий, дл  уравновешивани , по активной составл  щей измер емого комплексного сопротивлени  (RA), согласующие устройст . ва 9,10 и 11, фазовременные преобразователи 12 и 13, управл емый фазочувствительный выпр митель 14, управл емый блок 15 разности, фазовременные преобразователи 16 и 17, блоки 18 и 19 сравнени , блоки 20 к 21 уравновешивани , блоки 22 и 23 индикации.. На фиг. 4, 5, 6 и 7 обозначено . фазовый угол arccos У- фазовый угол arcsfn . ad Работа устройства осуществл етс  следующим образом. Напр жение cd (фиг.4,5,6 и 7,а) подаетс  через согласующее устройство 9 одновременно на вход управл емого фазочувствительного выпр мител  14 и на один из входов фазовременного преобразовател  12. Напр жение ad (фиг.4,5,6 и 7,а) подаетс  через согласующее устройство 10 одновременно на первый вход фазовременного преобразовател  13 и на вторые входа фазовременных преобразователей 16 и 17. Напр жение аЬ (фиг.4,5,6 и 7,а) через согласующее устройство 11 подаетс  на вторые входы фазовременных преобразователей 12 и 13. Сигнал с информационного выхода фазовременного преобразовател  12 фиг.4,5,6 и 7,f) длительностью, пропорциональной фазовому углу Q,поступает на первый вход управл емого блока 15 разности. Сигнал с первого управл ющего выхода фазовременного преобразовател  12 одновременно подаетс  на управл емый вход управл емого блока 15 разности и на управл емый вход блока 18 сравнени . Сигнал со второго-управл ющего выхода фазовременного преобразовател  12 поступает на второй управл ющий вход управл емого блока 15 разности и на управл ющий вход блока 19 сравнени . Сигнал с выхода фазовременного преобразовател  13 (фиг.4,5,6 и 7,d) длительностью, пропорциональной фазовому углу 2, подаетс  одновременно на второй вход управл емого блока 15 разности и управл ющий вход управл емого фазочувствительного выпр мител  14. Сигналы с выходов блока 14 (фиг.4, 5,6 и 7,h), пропорциональные проекци м cd-sinM. и CCI.COS4 , соответственно , подаютс  на первые входы фаэовременных преобразователей 16 и 17.Сигнал с.одного из выходов блока 15 разности (фиг.6 и 7,д), пропорциональный (2Ч-0) или(2Ч-(1+ЗГ, подаетс  на второй вход устройства 18 сравнени , на первый вход которого поступает сигнал с выхода блока 16, пропорциональный фазовому углу , cd-sin4/ (фиг.6 и 7, г). Сигнал jrcsin зо второго выхода блока 15 разности

(фиг.4 и 5,q), пропорциональньШ 24 - Q или 24 - Q + 23Г, поступает на второй вход устройства 19 сравиени , на первый вход которого поступает , сигнал с выхода блока 17, пропорциональный фазовому углу

arecos д (фиг.4 и 5,1). Наличие положительного (отрицательного.) уровней напр жени  на выходе блоков 18 и 19 (фиг.4,5,б и 7,j) свидетельствует о направлении изменени  образцового элемента 7, служащего дл  уравновешивани  по реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени  или образцового . элемента 8, служащего дл  уравновешивани  ло активной составл ющей, которое осуществл етс  соответствующими блоками 20 и 21 уравновешивани  Блоки 22 и 23 индикации высвечивают значени  .составл ющих измер емого комплексного сопротивлени .

Использование предлагаемого моста переменного тока позвол ет за счет исключени  набора блоков задержек повысить точность измерени  составл к цих комплексного сопротивлени  датчиков, используемых в АСУТП, в которых об изменении технологнческих процессов суд т tio изменени м R, L, С параметров комплексных сопротивлений .- .. .

if ;

Claims (2)

1. Ta(f/fi/ a Формула изобретени  I Цифровой мост переменного тока, содержащий генератор синусоидального напр жени , включенный в диагона питани  мостовой измерительной цепи одна из вершин измерительной диаго нали, соединенна  с йзмер екшзм комплексным сопротивлением, подключена через первое согласующее устройство к одному из входов первого фаэовременного преобразовател , выход которого соединен с первым входом управл емого блока разности, один иЗ выходов.которого подключен к первому входу первого блока сравнени , выход которого через первый блок уравновешивани  подключен ко входу первого блока индикации, втора  вершина измерительной диагонали мостовой измерительной цепи соединена с общей шиной , одна из вераиин диагонали, питани  мостовой измерительной цепи, сое диненна  с плечами отношени , соединена с входом второго согласующего устройства и с первым входом третьего согласующего устройства,.второй вход которого подключен ко второй вершине диагонали питани  мостовой измерительной цепи, а выход подклю- чен параллельно ко второму входу первого фазовременного преобразовател  и к первому входу второго фазовременного преобразовател , второй {вход которого соединен с выходом вто рого согласующего устройства, выход второго фазовременного преобразовате л  соединен со вторьм входом УПравл емого блока .разности, второй выход которого соединен- с первым входом второго блока сравнени , выход которого через второй блок уравновешивани  подключен ко второму блоку индикации, отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, в него введены управл емый фазочувствительный выпр ми- . тель, два фазовременных преобразовател , причем выход первого согласующего устройства подключен ко вхоДУ управл емого фазочувствительного выпр мител , управл емый вход которого соединен с выходом второго фазовременного преобразовател , первый и второй выходы управл емого фазочувствительного выпр мител  соединены с первыми.входами первого и второго вновь введенных фазовременных преобразователей соответственно, вто1«е входы которых соединены между собой и- подключены к выходу второго согласуимцего-устройства, выходы вновь введенных фазовременных преобразователей подключены ко вторым входгил первого и второго блоков сравнени  соответственно, управл ющие входы первого и второго;блоков.сравнени  подключены соответственно к первому и второму управл ющим входс1М блока разности и к первому и второму управл ющим выходам первого фазовременного преобразовател . Источники информации , прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 600459, кл. G 01 R 17/10, 1978,
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2423316/21, КЛ. G 01 R 17/10, 1976. а v

   f 1

   К

   I

   аг.4 ч,

   е f

   3

   Фиг. 5

   at

   Ktt.e