Цифровой вольтметр действующего значения

 

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ДЕЙСГВУ ЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ, содержаиий первый интегратор, первый переключатель, первый вход которого соединен с вхо ной шиной и входом блока управления второй вход - с выходом источника опорного напряжения, выход - с вход квадратора, а третий вход - с выход блока управления, второй выход-кото рого соединен с первым входом селек тора, второй вход которого соедине с выходом генератора импульсов, тре тий вход - с выходом реверсивного счетчика, четвертый вход - с выходом блока сравнения, первый выход - с первым входом реверсивного счетчика, второй выход - с входом первого счетчика, третий выход - с входом второгосчетчика, выходы которого соединены с первыми входами группы элементов И, вторые входы которых соединены с выходами первого счетчика , а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, второй интегратор, выход которого соединен с входом блока сравнения, отличаю Р1ий ся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй переключатель, инвертирующий повторитель и перемножитель , первый вход которого соединен с выходом квадратора, второй вход - с выходом первого интегратора а выход - с входом второго интегратора , при этом вход инвертируюйдего повторителя соединен с выходом источника опорного напряжения и с первым входом второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом инвертирующего повторителя, третий вход - с первым выходом блока управления , а выход - с входом первого интегратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) 0 01 Н 19/25

° Ф \ . ° <4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 ММ() (>, ъ. . C0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3353906/18-21 (22) 04.11.81 (46) 15.02.84. Вюл. Р б (72} Н,И.Грибок, С.С.Обозовский, А.Я.Садовая и С.С.Ткаченко (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им.Ленинского комсомола и Львовское производственное объединение "Микроприбор" им.бО-летия Советской Украины (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 228332, кл. Н 03 К 13/20, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 736373, кл. Н 03 К 13/20, 1979 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ, содержащий первый интегратор, первый переключатель, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока управления, второй вход — с выходом источника опорного напряжения, выход — с входом квадратора, а третий вход — с выходом блока управления, второй выход которого соединен с первым входом селектора, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, тре- тий вход — с выходом реверсивного счетчика, четвертый вход — с выходом блока сравнения, первый выход — c первым входом реверсивного счетчика, второй выход — с входом первого счетчика, третий выход — с входом второго счетчика, выходы которого соединены с первыми входами группы элементов И, вторые входы которых соединены с выходами первого счетчика, а выходы — с входами элемента

ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, второй интегратор, выход которого соединен с входом блока сравнения, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй переключатель, щ а инвертирующий повторитель и перемножитель, первый вход которого соединен с выходом квадратора, второй вход — с выходом первого интегратора С„ а выход — с входом второго интегратора, при этом вход инвертирующего повторителя соединен с выходом источника опорного напряжения и с первым входом второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом ) инвертирующего повторителя, третий в 1 вход — с первым выходом блока управ- 3 ления, а выход — c входом первого интегратора.

1073707

Изобретение относится к электроизмерительной технике и используется при создании цифровых вольтметров и аналого-цифровых измерительных преобразователей действующего значения напряжения переменного 5 тока.

Изнестен измеритель действующего значения напряжения, содержащий ин тегрирующий усилитель, соединенный со схемой сравнения, множительное устройство и блок управления, соединенные со входом преобразователя, ключ и управляемый генератор функций P) .

Указанный измеритель характеризуется малым быстродейстнием.

Известен цифровой вольтметр действующего значения, содержащий первый нтегратор, первый переключатель, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока управления, второй вход — с выходом источника опорного напряжения, выход — с входом квадратора, а третий вход — с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с первым входом селектора, второй нход которого соединен с выходом генератора импульсов, третий вход - c выходом реверсивного счетчика, четвертый вход — с выходом блока срань ения, первый выход — с первым входом реверсивного счетчика, второй выход — c входом первого счетчика, третий выход - с входом второго 35 счетчика, выходы которого соединены с первыми входами группы элементон И, вторые входы которых соединены с выходами первого счетчика, а выходы— с входами элемента ИЛИ, выход которо-4О го соединен с вторым входом,реверсивного счетчика, второй интегратор, вы" ход которого соединен с входом блока сравнения j?) .

Однако данное устройство обладает 45 низким быстродействием.

Цель изобретения — повышение быстродействия путем уменьшения числа тактов интегрирования. .Поставленная цель достигается тем, что в цифровой вольтметр действующего значения, содержащий первый

Интегратор, первый переключатель, первый вход которого соединен с входной шиной и входом блока управ ления, второй вход - с выходом источника опорного напряжения, вы- ход — с входом квадратора, а третий нход — с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с первым нходом селектора, нто» 60 рой вход которого соединен с выходом еенератора импульсов, третий входс выходом реверсивного счетчика, четвертый вход — с выходом блока сравнения, первый выход — с первым 65 входом реверсивного счетчика, второй выход — с входом первого счетчика, третий выход — с входом второго счетчика, выходы которого сое.динены с первыми входами группы элементов И, вторые выходы которых соединены с выходами первого счетчика, а выходы — с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, второй интегратор, выход которого соединен с входом блока сравнения, введены второй переключатель, иннертирующий повторитель и перемножитель, первый вход которого соединен с выходом квадратора, второй с выходом первого интегратора, а выход — c входом второго интегратора, при этом вход инвертирующего повторителя соединен с выходом источника опорного напряжения и с первым входом второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом иннертирующего повторителя, третий вход — с первым выходом блока управления, а ныход — с входом первого интегратора.

На чертеже изображена структурная схема цифрового вольтметра действующего значения.

Цифровой вольтметр содержит источник 1 опорного напряжения, первый переключатель 2, кнадратор 3, инвертирующий повторитель 4, второй переключатель 5, первый интегратор 6, перемножитель 7, нторой интегратор 8, блок сравнения 9, селектор 10, генератор импульсов 11, первый счетчик 12, группу элементов И 13, элемент ИЛИ 14,, реверсинный счетчик 15, второй счетчик 16 и блок 17 управления.

Шина входного сигнала соединена с первым входом переключателя 2 и входом блока 17 управления, выходы которого связаны с управляющими входами переключателя 2 „-.переключателя 5 и вторым входом селектора 10.

Выход второго переключателя соединен со входом квадратора 3-, выход которого подсоединен к первому входу перемножителя 7. Выход источника 1 опорного напряжения соединен с вторым входом переключателя 2, с первым нходом переключателя 5 и входом инвертирующего повторителя 4, выход которого соединен с вторым входом переключателя 5, ныход которого подсоединен ко нходу первого интегратрра 6, а выход последнего — ко второму входу перемножителя 7, выход которого соединен со входом интегратора 8. Выход последнего через блок сравнения 9 связан с первым входом селектора 10, третий вход которого подсоединен к выходу генератора импульсов 11, а четвертый вход соединен с выходом ревер1073707

U= откуда с 1™ 2 (u (55

65 сивного счетчика 15. Первый выход селектора 10 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика

15, второй — со входом счетчика 12, а третий — co входом счетчика 16.

Информационные выходы счетчика 12 и счетчика 16 связаны с входами элементов И 13, выходы которых через элемент ИЛИ 14 подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика 15.

Аналого-цифровое преобразование действующего значения о периодического напряжения U(t) переменного тока в цепи цифрового вольт-. метра осуществляется методом двухтактного интегрирования произведения квадрата мгновенного значения 20 напряжения на линейно изменяющееся напряжение.

Цифровой вольтметр работает следующим образом.

В момент начала первого такта 25 .интегрирования, длительность которогот,= т, л = 1, 2, ..., т е. равна или кратна периоду Т напряжения

0(Ц, блок 17 управления устанавливает переключатели 2 и 5 в положение 30 с1и открывает селектор 10 по второму выходу. Вследствие этого напряжение

Ц(1) преобразуется квадратом 3 и его выходное напряжение U (Ц = KU (Ц поступает на первый вход перемножи-. теля 7, а выходное напряжение Uq источника 1 опорного напряжения интегрируется интегратором 6, выходное напряжение которого

И0 40 —.„ u,d =.— t: ь, О

О .поступает на второй вход перемножителя 7, выходное напряжение которого интегрируется интегратором 8, 45 на выходе которого в момент оконЧания первого такта напряжение аТ

Я

И. Кк, Т О, Ui= n=

;,1 "2 где,,ь — постоянные времени интеграторов 6 и 8, К Кд- коэффициенты преобразования квадрата 3 и перемножителя 7 соответственно а„, а, в, — коэффициенты ряда

Фурье.

В момент окончания первого такта блок 17 управления переводит переключатели 2 и 5 в положение б закрывает селектор 10 по второму выходу и открывает его по первому выходу, а число импульсов, поступивших в течение времени Т вЂ” — и Т на счетчик 12 через селектор 10 от генератора 11, равно K = f лТ, где частота следования импульсов с генератора 11.

В течение второго такта интегрирования опорное напряжение Од от источника 1 поступает HR входы квадратора

3 и интегрирующего повторителя 4.

Выходное напряжение kUO квадратора 3 поступает на первый вход перемножителя 7, а выходное напряжение -"о повторителя 4 интегрируется интегратором 6 и поступает на второй вход перемножителя 7, выходное напряжение

x „u,t которого, равное — " о,, интегрируется до момента, когда е

Кк0 Ккn70 zкк U, Т г

2 2

"4, 1.

"г о

В момент равенства нулю выходного напряжения интегратора 8 блок сравнения 9 закрывает селектор 10 по первому выходу и поступление импульсов от генератора 11 на вычитающий вход .реверсивного счетчика 15 прекращается. С учетом последнего выражения число импульсов, поступивших

BpBMH Tg, После окончания второго такта интегрирования блок 17 управления открывает селектор 10 по третьему выходу, и импульсы от генератора 11 поступают на счетчик 16, который вместе со счетчиком 12, группой элементов И 13 и элементом ИЛИ 14 образует двоичный умножитель частоты. Поэтому с выхода элемента ИЛИ 14 на суммирующий вход счетчика 15 поступают импульсы с частотой где и — информационная емкость счетчиков 12 и 16.

С поступлением N таких импульсов в течение времени т 5ййг

fcNc

1073707

Составитель .А. Кузнецов

Редактор М. Келемеш Техред A,Áàáèíåö, Корректор О. Тигор

Заказ 324/45 Тираж 711 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 реверсивный счетчик 15 возвращается в исходное состояние, сигнал с его выхода закрывает селектор 10 по третьему выходу, а число импульсов, зафиксированных счетчиком 1б, о " "о сп" ц о й, Щ(пТ 101 откуда действующее значение напряжения где >(— известный постоянный коэффициент.

Таким образом, введение второго переключателя, инвертирующего повторителя и перемножителя повышает быстродействие предЛагаеМого преобразователя путем сокращения числа тактов интегрирования.