Способ измерения действующего значения переменного напряжения

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ , основанный на периодическом- V формировании постоянного опорного : напряжения и однополярного пульси- f« руювдего напряжения-, вольтсекундная ,; площадь которого пропорциональна искомому действующему значению, инtt ,(t} / /Ч 01 N/ тегрировании однополярного пульсирующего напряжения в течение фиксированных интервалов времени, времяимпульснрм преобразовании полученных ин те гральных уровней с помошью сформированного опорногд напряжения отличающийся тем, что j с целью расширения функциональных возможностей измерения переменного напряжения произвольной формы , однополярное пульсирующее, напряжение формируют путем возведения в квадрат измеряемого напряжения, упомянутое время импульсвое преобразование осуществляют посредством периодического интегрирования сфорi мированного опорного напряжения до моментов сравнения с ранее получен (Д ными интегральными уровнями, а искомое действующее значение определяют извлечением квадратного корня из длительности образованных импульсов . § У хч ) VfW /ч /1 УЧУч

Г<19в0 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (я) С 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Фl

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

OMY СОИДЕТЕЛЬСТВ

Н ABTOPCH е и (21) 3428650/18-21 тегрировании однополярного пульси(22) 23. 04. 82 рующего напряжения в течение фикси(46) 07.09.83. Бюл. Р 33 .---. " рованных интервалов времени, время(72) И.ф. Клисторнн и Ф.И. Жуганарь :. =,::. .импульсном преобразовании получен(71) Кишиневский политехйический,,".: =: ных интегральных уровней с помощью институт им. Сергея Лазо .- .::..сформированного опорного напряжения ,(53) 621.317.7(088.8) : ".:. отличающийся тем, что, с целью расширения Функциональных (56) 1. Авторское свидетельство СССР:.:., возможностей путем измеРениЯ пере9 596887 кл. G 01 R 19/02, 1976. ": :, менного напряжения произвольной фор2. Казанский В.Е. Трансформато- :":- мы, однополярное пульсирующее.на ры тока в устройствах релейной за- :,.;...пряжение Формируют путем возведения .щиты и автоматики. М., "Энергия", . -,.:::-:в квадрат измеряемого напряжения,.

1978, с..132-134. упомянутое время-импульсное преобразование осуществляют посредством (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮ-. .:, :, . периодического интегрирования сфорЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ- :-.: .--.миРованного опоРного напРЯжениЯ До

HHH основанный на периодическом. :",. -, -- . моментов сравнения с ранее получена формировании постоянного опорного:.:":-.. : ными интегральными уровнями, а напряжения и однополярного пульси- . -"::-,,,:искомое действующее значение опре рующего напряжения, вольтсекундная...";--;.„-:- деляют извлечением квадратного корплощадь" которого пропорциональна : :.: ня из длительности образованных им-. искомому действующему значению, ин- " :: :пульсов. ,7 Ф

V tt .E:

1040431

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для испольэовайия.при построении циф ровых вольтметров и аналого-цифровых преобразователей действующего значения переменного напряжения. -5

Известен способ измерения действующего значения переменйого напряжения, заключающийся в кусочно-линейной аппроксимации квадратичной параболы, осуществляемой с помощью fQ резистивного делителя и диоднорезисторных аппроксимирующих цепочек (1J . Недостаток данного способа опре. деляется низкой точностью измерения вследствие" приближенного характера реализуемой операции квадратирования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения действующего значения переменного напряжения, основанный на периодическом формировании постоянного опор-. ного напряжения, выпрямлении входного и образовании однополярного пуль. сирующего напряжения, вольтсекунд- 25 ная площадь которого пропорциональна искомому действующему значению, интегрировании однополярного пульсирующего напряжения в течение фиксированных ийтервалов времени, вре- Зр мя-импульсном преобразовании полученных интегральных уровней путем экспоненциального снижения опорного напряжения до моментов сравнения с ними и определении искомого дейст вующего значения антилогарифмированием длительности образованных им-. пульсов (2) .

Недостаток известного способа связан с узкой областью его практического использования, охватываю.щей лишь синусоидальное переменное напряжение.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет измерения переменного напряжения 45 произвольной формы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения действующего значения переменного напряжения, основанном на периодичес-50 ком формировании постоянного опорного напряжения и однополярного пульсирующего напряжения, вольтсекундная площадь которого пропорциональна искомому действующему .значению 55 интегрировании однополярного пульсирующего напряжения в течение фиксированных интервалов времени, времяимпульсном преобразовании полученных интегральных уровней с помощью сформированного опорного напряжения, одно-б » полярное пульсирующее напряжение формируют путем возведения в квадрат измеряемого напряжения, упомянутое время-импульсное преобразование осуществляют посредством перио- 65 дического. интегрирования сформированного опорного напряжения до моментов сравнения ранее полученными интегральными уровнями, а искоМое действующее значение определяют иэ" влечением квадратного корня иэ длительности образованных импульсов.

На чертеже представлены временные диаграммы сигналов, иллюстрирую- щие реализацию предлагаемого способа измерения действующего значения переменного напряжения.

На диаграммах обозначены — измеряемое напряжение Uq(t);, первичное опорное напряжение u<(t), входное напряжение квадратора Ц > (t) выходное напряжение квадратора U4(); выходное напряжение интегратора u (t)> импульсное напряжение Ц6(<), определяющее интервал времени, из которого извлекается квадратный корень.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряемое напряжение gf.(<) подключают к входу квадратора (момент времени tq), возводят в квадрат

U л (t), и. интегрируют сигнал () 4 (<) сформированный при возведении в квадрат измеряемого напряжения, в течение фиксированного интервала времени И ) (Ь|(р = 1 4 — +() длительность которого выбирается не ме- . нее длительности периода измеряемого напряжения. В конце фиксирован:» ного интервала времени (момент времени t ) запоминают выходное напряжение интегратора U (t)

1< л

5(л) ) u4(t) t л) u Ìt U» где с — постоянная времени интегрирования интегратора;

Олд — действующее значение измеряемого напряжениями ().

Далее подключают к входу квадратора нулевую шину и разряжают интегратор до нулевого уровня (интервал вре мени от tq. до tq) . Затем подводят к входу квадратора первичное опорное напряжение 0 (), например, прямоугольной формы, которое имеет по сравнению с измеряемым напряжением не меньшее действующее значение, но меньший период. Возводят в квад- рат первичное опорное напряжение и интегРируют вторичный сигнал U4(t) сформированный при возведении в квадраг первичного опорного напряжения, до тех пор, пока выходное напряжение интегРатоРа u (t) не достигнет уровня ранее запомненного " 1040431

Составитель Л. Морозов

Редактор Н. Ковалева ТехРед.М.Тепер

Корректор A- Повх

Заказ 6923/49 Тирам,,710 Подписное

ВНИИПИ Государственйо» о комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 напряжения 0q (t,)(в момент време .: ни 1 ) 1

,!41= И)--„-J u,им=

t3 л,) "» )с = - — (3

Чг ь4,,г4

tg где » — интервал времени, в течение которого интегрируется возведенное в квадрат опорное напряжение. (. » =

0 - действукмяее значение опорного напряжения Ог(Ц.

Приравнивая правые части выра- 15 жений (1) и (2), получим

:М,„= — - u,, (3) ж (»„, Из последнего соотношения вытека- .у» ет, что где — коэффициент пропорцйональ- — yg ности

Таким образом, извлекая квадратный корень иэ интервала времени 61» от момента включения. опорного напряжения до момента достижения выход- ного напряжения интегратора уровня . ранее запомненного напряжения, по- . лучают величину; прямогропорциональную действующему значению измеяемо го- кап яжения U (Ц . р P

Иэ-за исключения влияния нестабильности постоянной времени ин-, тегрирования на результат измере-:. ния, а также из-за малых величин погрешностей формирования высоко-, gg стабильных фиксированного интервала времени и опорного напряжения точность измерения, обеспечиваемая предлагаемым способом, оказывается весьма высокой.

Время измерения. 1 определяется . как аСц) 1» 2ьВP?at.„», (5) где р — время разряда интегра ора(dt s = tg

= 4 )

at — время выполнения операции извлечения квадратного корня из интервала времени Ь »

Значение dt > определяется постоянной времени разряда интегратора и составляет малую величину по сравнению с 1 р и Ь1», поэтому членом

2 a.tp выражения (5) можно пренебречь

Пренебречь можно также и членомд и», так как длительность выполнения .one рации извлечения квадратного корня из 1 » в цифровой форме не превышает несколько десятков микросекунд.

По предлагаемому способу ийтервалы времени Ь1 и dt» удовлетворяют следующим условиям:

d t(p Р (6)

at»- atq> > где à — период измеряемого напряжения.

Длительность фиксированного интер вала времени не менее длительности периода измеряемого напряжения, а опорное напряжение имеет по сравнению с измеряемым не меньшее действующее значение и меньший период.

В связи с этим при Е1 + = Ч время измерения, обеспечиваемое предлагаемым способом, составляет величину не более длительности двух периодов измеряемого напряжения независимо от его формы.