Цифрові мости

Для вимірювання зосереджених параметрів електричних кіл широко застосовуються також прилади порівняння - цифрові мости постійного і змінного струму (більш розповсюдженими є перші). Теорія побудови цифрових і аналогових мостів постійного струму одна і теж. Головні відмінності цифрових мостів від аналогових - автоматизація процесу зрівноважування, цифровий відлік показів і схемотехнічні рішення.

Для вимірювання зосереджених параметрів електричних кіл широко застосовуються також прилади порівняння - цифрові мости постійного і змінного струму (більш розповсюдженими є перші).

1. Теорія побудови цифрових і аналогових мостів постійного струму одна і теж. Головні відмінності цифрових мостів від аналогових - автоматизація процесу зрівноважування, цифровий відлік показів і схемотехнічні рішення. Автоматизація процесу зрівноважування здійснюється за допомогою перетворювачів код-опір (ПКО) і перетворювачів код-провідність (ПКП), виконаних на декадних подільниках напруги.

За функціональним призначенням розрізняють цифрові і цифрові процентні мости для вимірювання дійсних значень опору і відсоткових (процентних) відхилень опору від номінального значення відповідно.

Сучасний цифровий міст постійного струму - це чотириплечий одинарний міст (рис. 7.27). Умова його зрівноважування (6.26) має вигляд

. (7.26)

Рис. 7.27. Структурна схема цифрового мосту постійного струму

Два протилежних плеча R₁, R₃ мосту призначені для змінювання піддіапазонів вимірювань. Це набори послідовно або паралельно ввімкнутих резисторів, що комутуються за допомогою ключів сигналами блока керування, які формуються з імпульсів тактового генератора.

Згідно з (7.26) ПКП G₂ забезпечує лінійну залежність опору від регульованого параметра мосту. Це набір з декількох двійково-десяткових декад. Провідності кожній декади мають вагові коефіцієнти відповідно до прийнятої модифікації двійково-десяткового коду, наприклад 2-4-2-1. Значення однойменних провідностей різних декад кратні 10.

Зрівноважування мостової схеми здійснюється автоматичне за 2 етапи: на етапі 1 за допомогою резисторів R₁ і R₃ вибирається піддіапазон вимірювання, а на етапі 2 за допомогою ПКП G₂ здійснюється точне зрівноважування. Алгоритм зрівноважування задається блоком керування. Для спрощення алгоритму використовується змінювання значень провідності від більших до менших значень Всередині кожної декади напрям змінювання вагових провідностей визначається компаратором за знаком напруги розбалансу на вимірювальній діагоналі мостової схеми.

Завершується процес зрівноважування при виконанні рівності (7.26). При цьому ввімкнутими будуть ті провідності ПКП G₂, які визначають значення опору . Замкнутим ключам ПКП відповідає певний код, який вводиться в блок індикації для цифрового відліку результату вимірювання. Від вибраного піддіапазону вимірювань залежить положення коми на табло.

Цифрові процентні мости - це різновид цифрових мостів для вимірювання значень опору. Їх особливість - вузький діапазон вимірювань. Структурна схема такого моста відрізняється від схеми (рис. 7.27) наявністю двох відмінностей: перша - провідність G₂ виконується у вигляді двох складових: постійної (нерегульованої) і змінної , яка регулюється при зрівноважуванні мосту; друга - перед початком вимірювань в одному з плечей мосту (R₁ або R₃) установлюється зразковий опір, що дорівнює номінальному значенню . відносно якого визначається відсоткове відхилення дійсного вимірюваного значення опору . Якщо номінальний опір увімкнутий в плече R₃, тобто , то умова зрівноваження (7.26) набуває вигляду

. (7.27)

Нехай

, (7.28)

де - відхилення дійсного значення вимірюваного опору від номінального значення , - відносна похибка завдання опору . З урахуванням (7.28) із виразу (7.27) дістаємо

, (7.29)

де - відносне значення регульованої складової провідності .

Якщо параметри вимірювальної схеми вибрати з умови , тобто , то з (7.29) маємо

, (7.30)

Отже, в зрівноваженому мосту відсоткове відхилення провідності дорівнює вимірюваному відсотковому відхиленню опору .

Резистор R₁ – це або магазина опору, або ПКО. Для заданого опору відповідне значення опору R₁ установлюється вручну або автоматично спільно зі значенням провідності в ПКП . Таким чином, забезпечується виконання умови в широкому діапазоні змінювання опору і зв’язаної з ним провідності . Для вибраного піддіапазону , тому код , відповідний умові (7.27) зрівноваження мосту, безпосередньо використовується для відліку вимірюваного відсоткового відхилення опору від номінального значення , згідно з формулою (7.30).

2. Вимірювальні схеми цифрових мостів змінного струму мають той самий вигляд і умови зрівноваження, що й для аналогових мостів змінного струму (див. підр. 6.3.9.3). Їх відмінність полягає в автоматизації зрівноважування. Необхідність зрівноважування мостової схеми при вимірюванні комплексних опорів регулюванням двох параметрів призводить до ускладнення алгоритму зрівноважування та схеми мосту.

Дата добавления: 2014-10-15; Просмотров: 1334; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!