SU748255A1 - Цифровой мост переменного тока - Google Patents

Description

. Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  параметров комплексного сопротивлени . Известен цифровой мост переменно го тока, содержащий генератор синусоидального напр жени , включенный в диагональ питани  мостовой измерительной цепи, перва  вершина измерительной диагонали которой, примыкающа  к измер емому комплексному сопро тивлению, подсоединена к первьам входам первого и BTOpioro фазовременных преобразователей и второму входу чет вертого фазовременного преобразовате ,л , перва  вершина диагонали пита .ВИЯ, примыкающа  к измер емому комплексному Сопротивлению,подключена к первому входу третьего фазовременного преобразова1тел  и третьим входам первого и четвертого фазовременных преобразователей,; вершина диагонали питани  подсоединена ко второму входу первого фазовременного преобразовател , к третьим входам второго и третьего фазовременных пре образователей и к первому входу четвертого фазовременного преобразовате л , первый и второй выходы первого фазовременного преебразовател  подключены соответственно к первым входам первого и второго интегратора, вторые входы которых подсоединена к выходу второго фазовременного преобразовател , выходы первого и второго интеграторов подсоединены соотвественно к пр мому и инверсному входам элемента Запрет, выход которого через блок уравновешивани  по реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени  подключен ко входу первого блока индикации, выходы тре1;ьего и четвертого фазовременных преобразователей подсоединены соответственно к первому и второму входу третьего интегратора, выход которого через блок управновешивани  по тангенсу угла потерь измер емого комплексного сопротивлени , подсоединен ко входу.второго блока индикации 1 . . Недостатком этого моста  вл етс  низка  чувствительность уравновешивани  по тангенсу угла потерь измер емого комплексного сопротивлени , обусловленна  незначительными изменени ми сигнгила, сформированного в тракте формировани  регулирующих воздействий, от изменений уравновешивакицего параметра.

Кроме того, данный мост имеет невысокую точность,, обусловленную тем, что така  структура цифрового моста переменного тока не позвол ет формировать сигналы, используемые дл  формировани  регулирующих воздействий в обоих каналах уравновешивани .

Известен цифровой мост переменного тока, содержащий генератор синусоидального напр жени , включенный в диагональ питани  мостовой измерительной цепи,.перва  вершина измерительной диагонали которой, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению ,, подсоединена к nepauNi входам первого и третьего фазовременных преобразователей и второму входувторого фазовременного преобразовател , втора , вершина измерительной диагонаЛй мостовой цепи подсоединена к третьему входу второго фазовременного преобразоватед , перва  вершина диагонали питани  мостовой измерительной цепи , при1 1ыкающа  к измер емому коиллексному сопротивлению, подключена к Третьему входу первого фазовременного преобразовател  .и первому входу .фазосдвигающей цепи, втора  вершина диагрнали питани  подсоединена ко второму входу первогофазЬвременного преобразовател , первому входу второго фазовременного.преобразовател , третьему входу третьего фазовременного преобразовател  и второму входу фаэосдвйгаюцей цепи, выход которой подключен кЬ второму тходу третьего фазовременного преобразовател , первый и второй выходы первого фазовременного преобразовател  подсоединены, соответственно, к первым входам первого и второго интеграторов, в.ыход второго фазовременного преобразовател  подключен ко вторьзм входам четырех интеграторов; первый и второй выводы третьего фазовременного преобразовател  подсоединены, соотвественно , к первым входам третьего и четвертого интеграторов, выходы первого и второго интеграторов подсоединены, соответственно, к пр мому и инверсному входам первого элемента Запрет выход которого через блок уравновешивани  по реактивной сосзгайл ющей измер емого комплексного сопротивлени  подключен ко;входу первого блокаиндикации , выходы третьего и четвертого инчреграторов подсоединены, соответст венно , к пр мому и. инверсному входсЧм второго элемента Запрет, выход Kdroporo через блок уравновешивани  по активной составл кицей измер емого комплексного сопротивлени с подключен кЪ входу второго блока индикации 2 .

Недостатком данного мрста  вл етс  невысока  точность канала уравновешивани  по активной составл ющей измер емого, комплексного сопротивлени , обусловленна  Наличием в этом канале дифференцирующей цепи, внос 

748255

щей погрешности в процесс формировани  регулирующих воздействий, вследствие чего точность опрецелони  тангенса угла потерь измер емого ко.-шлексного сопрот ивлени  по значени м измеренных активной и рактивной составл ющих комплексного сопротивлени  будет заведомо низкой из-за невысокой точности измерени  .активной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  параметров комплексного сопротивлени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном цифровом мосте переменного тока, содержащем 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 перво.го фазовременного 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 измертельной цепи, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению, подсоединена к третьим входам первого и третьего фазовременных преобразователей и второмувходу второго фазовременного преобразовател , втора  вершина и.змерительной диагонали мостовой измерительной цепи подсоединена: к третьему входу второго фазовременного преобразовател , первый и второй выходы первого фазовременного преобразовател  подключены к первым входам первого и второго интеграторов , соответственно, выход второго фазовременного преобразовател  подсоединен ко вторым входам четырех интеграторов, первый и второй выходы третьего фазовременного преобразовател  подключены к первым входам третьего и четвертого интеграторов, соответственно, выход первого интегратора подсоединен к пр мому входу первого элемента Запрет, инверсный вход которого подключен к выходу второго интегратора, выходы третьего и четвертого интеграторов подсоединены соо,тветственно, к пр мому и инверсному входам второго элемента Запрет, выход первого элемента Запрет через блЬк уравновешивани  по реактивной составл кдцей измер емого комплекного сопротивлени  подсоединен к первому блоку индикации, выход второго элемента Запрет через блок уравновешивани  по тангенсу угла потерь измер емого комплексного сопротивлени  подключен ко входу второго блока индикации, втора  вершина измеритель ной диагонали мостовой измерительной цепи подсоединена к первому входу третьего фазовременного преобразовател , перва  вершина диагонали питани  мостовой измерительной цепи подключена ко второму входу третьего фа зовременного преобразовател . Исключение дифференцирукнцей цепи из тракта уравновешивани  по тангенсу угла потерь .позвол ет повысить точность измерени  тангенса угла потерь , а соответственно и активна  со ставл юща  измер емого комплексного сопротивлени , определ ема  по результатам измерени  реактивной составл ющей и тангенса угла потерь, может быть вычислена с большей точностью .. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 - топографические диаграммы процесса уравновешивани  мостовой измерительной цепи по реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени  и по тангенсу угла потерь , соответственно; на фиг. 4-9 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства. Фиг. 4-6 по сн ют работу канала уравновешивани  по реактивной состав л ющей измер емого комплексного сопротивлени , причем на фиг. 4 изобра жен случай, когда угол Ч больше угло Ч и + 180, т.е. точка с на круговой диаграмме фиг. 2 находитс  в 1-о зоне. На фиг. 5 представлен случай, ког да угол Ф больше углов S- и 4 + 180 , т.е. точка С находитс  во 2-ой зоне (фиг. 2), а на фиг. 6 - случай, когд угол Ф больше угла Ч , но меньше угла Ч+ 180°, т.е. точка С находитс  в 3-ей зоне круговой диаграммы фиг. 2. Фиг. 7-9 показывают три положени  точки с на круговой диаграмме фиг. 3 и по сн ют работу канала уравновешивани  по тангенсу угла потерь измер  емого комплексного сопротивлени . На фиг. 7 изображен момент, когда угол ф больше углов V и У + 180 (точка С лежит в 1-ой зоне фиг. 3). На фиг. 8 представлен момент, ког да угол Ф меньше углов и V + (точка С во 2-ой зоне фиг. 3). А на фиг. 9 изображен случай, когда угол Ч больше угла V , но меньше угла V + + 180 (точка С в 3-ей зоне фиг. 3) . Устройство (фиг. 1) содержит мостовую измерительную цепь 1, у которой измер емое комплексное сопротивление 2, 3 (С-1 , R-, ) , образцовый элемент 4, служащий дл  выбора пределов (Rj) , регулируемый sjjeMeHT 5, служащий дл  уравновешивани  по реактивной составл ющей ( регулируемый элемент б, служащий дл  уравновешивани  по тангенсу угла потерь (R), образцовый нерегулируемый элемент 7 ( С)), генератор 8 синусоидального напр жени , фазовременные преобразователи 9, 10, 11, интеграторы 12, 13, 14, 15, элементы 16, 17 Запрет, блок 18 уравновешивани  по реактивной составл ющей измер емого комплеКсного сопротивлени , блок 19 уравновешивани  по тангенсу угла потерь , блоки 20, 21 индикаций, при- чем генератор 8 синусоидального напр жени  включен в диа:гональ питани  аЬ мостовой измерительной цепи 1. Перва  вершина диагонали питани  Л мостовой измерительной цепи 1, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению 2, 3 подсоединена к rtepвому входу фазовременного преобразовател  (ФВП) 9 и второму входу ФВП 11. Вторай вершина диагонали питани  подключена ко второму входу ФВП 9 и пе рвому входу ФВП 10. Лерва  вершина С измерительной диагонали ccL, примыкающа  к измер емому комплексному сопротивлению 2, 3, подсоединена к третьим входам ФВП 9 и ФВП 11 и второму входу ФВП 10. Втора  ве(Хйина измерительной диагонали подсоединена к третьему входу ФВП 10 и первому входу ФВП 11. Первый и второй выходы ФВП 9 подключены к первым входам интеграторов 12, 13, соответственно. Выход ФВП 10 подсоединен ко вторым входам интеграторов 12, 13, 14, 15. Первый и второй выходы ФВП 11 подключены к первым входам интеграторов 14, 15, соответственно. Выходы интеграторов 12, 13 подсоединены соответственно к пр мому,и инверсному входам элемента 16 Запрет, выход которого через блок 18 уравновешивани  по реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени  подключен ко входу блока 20 индикации. Выходы Интеграторов 14, 15, подсоединены соответственно к пр мому и инверсному входам элемента 17 Запрет, выход которого через блок 19 уравновешивани  по тангенсу угла потерь подключен ко входу блока 21 индикации. На фиг. 2 и фиг. 3 показано напр жение Ьа питани  мостовой измерительной цепи; напр жение dс небаланса мостовой.измерительной цепи; напр жение Ь с, снимаемое с плеча мостовой цепи, в которое включен образцовый элемент 4, служащий дл  выбора пределов (R2) напр жение bd, снимаемое с плеча мостовой измерительной цепи, в которое включен регулируемый элемент 5, уравновешивающий мостовую цепь по реактивной со.ставл ющей (Rj), напр жение ad, снимаемое с плеча мостовой цепи, в которое включены, образцовый нерегулируемый элемент 7 (С) и регулируемый элемент 6 (R), угол Ч, образованный векторами напр жений Ьа и bd-, уголР, образованный векторами напр жений Ьс и dcj угол , обазованный векторами напр жений Ьа и ad; окружности rt ,f) уравновешивани  остовой измерительной цепи в обобенных обозначени х.

Процесс уравновешивани  мостовой змерительной цепи по реактивной сотавл ющей измер емого комплексного сопротивлени  осуществл ют регулировкой переменного параметра элемента. 4 (R2). Мостова  цепь 1 (фиг. 1) нахоитс  в состо нии квазиравновеси  по реактивной составл ющей измер емого комплексного сопротивлени , если потенциальные точки с и d, соответствующие вершинам измерительной диагонали , расположены на одной окружности . Информацию, необходимую дл  коммутации параметра, уравновешивающего .мостовую цепь по реактивной составл ющей , получают путем одновременного сравнени  углов V и Ч + IBO с углом S. Это дает возможность точно определить, в какой из трех возможных зон (1-й, 2-й или 3-ей) круговой диаграммы (фиг. 2) находитс  точка С. Из анализа круговой диаграммы видно, что в случае, когда потенциальна  точка с находитсч в 1-й зоие , угол больше углов Ч и Ч + 180 . Во 2-й зоне угол S меньше углов.Ч и Ч + . В 3-ей зоне угол больше угла S, но меньше угла Ч + 180°.

Уравновешивание мостовой измерйтельной цепи по тангенсу угла потерь будет достигнуто при расположении точек с и d на одной окружности с74. Дл  получени  однозначной информации о местоположении точки С в одной из возможных зон (1, 2 или 3 фиг. 3) осуществл ют одновременное сравнение углов V и ) + 180 с углом ф. Анализ круговой диаграгФ1Ы (фиг. 3) показывает , что в случае нахождений точки С в 1-й зоне, УГОЛ больше углов V и V + 180 .. Во 2-й зоне угол S меньше углов )и V+180.AB 3-ей зоне угол больше угла V, но меньше уг ла + 180.

Работа цифрового моста сводитс  к одновременному уравновешиванию мостовой цепи по тангенсу угла потерь и реактивной составл кжцей измер емого комплексного сопротивлени , осуществл емому двум  каналами уравновешивани ..

Рассмотрим тракт формировани  регулируюйих воздействий, состо щий из фазовременных преобразователей 10, i4 интеграторов 14, 15, элемента 17

Запрет, который совместно с блоком 19 уравновешивани , блоком 21 индикаций образует канал уравновешивани  по тангенсу угла потерь измер емого комплексного сопротивлени .

Работа канала осуществл етс  следующим образом.

Напр жени  и снимаемые непосредственно с мостовой цепи 1,

поступают на вход фазовременного преобразовател  10, а напр жени  Uad и - на вход фазовремен ого преобразовател  11 (фиг. 7-9, строка а) Фазовременные преобразователи 10, 11 вырабатывают импульсы одинаковой амплитуды (фиг. 7-9, строки b,c,d), длительность которых соответствует фазовым углам между напр жени ми, поступающими на их входы. На первом и втором выходах фазовременного пре-образовател  11 вырабатываетс  два импульса, соответствующие углам V (фиг. 7-9,. строка с) и V + 180 (фиг. 7-9, строка d). На входе фазовременного преобразовател  10 вырабатываетс  один импульс, длительностью соответствующий фазовому углу Ч (фиг. 7-9, строка с). Импуль.сы с выходов фазовременных преобразователей 10, 11 поступают на входы интеграторов Д4, 15. Интегратор 14 сравнивает углы S и ) (фиг. 7-9, строка е), а интегратор 15 - углы V+ 180° (фиг. 7-9, строка f).

Пол рность сигналов на выходах интеграторов 14, 15 зависит от соотношени  величин фазовых углов и,

If и + 180. Сигналы на выходах интеграторов 14, 15 будут одинаковой пол рности, если фазовый угол соответстве нно либо меньше фазовых углов ) и V +180 (фиг. 7, строки е/ f) , Либо больше фазовых углов N) и V-f 130° (фиг. 8, строки е, f) . Сиг- налы на выходах интеграторов 14, 15 будет равнопол рными, если фазовый угол Р больше фазового угла 1) , но меньше фазового угла V + 18(7(фиг.9, строки е/f)

С выходов интеграторов .4, 15 сигналы подаютс  на входы элемента 17 Запрет, сигнал с выхода которого управл ет работай блока 19 уравновешивани  по тангенсу угла потерь из-, мер емого комплексного сопротивлени  Лишь в случае, когда с интеграторов 14, 15 на элемент 17 Запрет поступают разнопол рные сигналы, на выходе элемента 17 Запрет будет наличие сигнала, например, положительной пол рности .

Блокиру  (сбрасыва ) все изменени  .регулируемого элемента 5, уравновешивагацего мостовую измерительную цепь по тангенусу угла потерь, привод щие к отсутствию сигнала на выходе элемента 17 Запрет и сбрасыва  (блокиру ) все изменени  регулируемого элемента 5, привод щие к наличию бигнала на выходе элемента 17 Запрет производ т уравновешивание мостовой измерительной цепи по тангенсу угла потерь измер емого комплексного сопротивлени .

Одновременно с уравновешиванием по тангенсу угла потерь происходит уравновешивание по реактивной составл кйцей . Канал уравновешивани  в данном случае образуетс  трактом формировани  регулирующих воздействий, содержащим фазовременные преобразователи 9, 10 интеграторы 12, 13 элементы 16 Запрет и блоком 18 уравнбвешивани  по реактивной составл ющей, блоком 20 индикации.

Работа этой части блок-схемы npioисходит аналогично работе канала уравновешивани  по тангенсу-угла потерь . Отличие заключаетс  в том, что фазовый угол сравниваетс  с фазовыми углами Ч и S + 180° (фиг. 4-6).

Использование предлагаемого цифрового моста переменного тока обеспечивает по сравнению с существующими мостами повышение точности измерени  тангенса угла потерь измер емого комплексного сопротивлени , а следовательно , и активной составл кидей измер емого комплексного сопротивлени .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 384072, кл. G 01 R 17/10, 1974.

2.Прокунцей А. Ф. и др. Цифровой мост переменного ток. Приборы и системы управлени , 1977, 11.

Ч о Xt .

Ч «