Цифровой вольтметр действующего значения

 

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР.flEftCtBYЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ,содержащий переключатель , выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в частоту , два ключа, первый вход первого из которых соединен с выходом преобразователя напряжения в частог ту, регистр, выход которого соедит иен с входами цифрового отсчетнрго устройства и преобразователя код напряжение , выход которогр соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с входной шиной и с входом устройства управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответстс венно с третьим входом переключателя , вторым входом первого ключа и первым входом регистра, множительноделительмое устройство, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения и повьшения быстродействия, в него введены сумматор и реверсивный счетчик, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом перво i го и второго ключей, а выход - с пер вым входом множительно-делительного (Л устройства, выход которого соединен : с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом регистра, а. выход - с вторым входом регистра и вторым входом множительно делительного устройства, третий вход которого соединен с четвертым выходом уйтройства управления, пятый и шестой выходы которого соедаг00 нены соответственно с третьим входом реверсивного счетчика и первым вхосо дом второго ключа, второй вход котйрого соединен с выходом прробразователя напряжения в частоту.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (Ю

4 А

З(Ю G ОI R 19/25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ HSOBPETEH)8::::::

Н АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3539373/18-21 (22) 12. O l . 83 (46) 23.04.84.Бюл. 9 15 (72) T.N. Алиев, А.М.Шекиханов и Х.А.Исмайлов (7I) Азербайджанский институт нефти и химии им. N.Àçèçáåêîâà (53) 681.325(088.8) (56) I.Мартяшин А.И., Шахов Э.К., Шляндин В.М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М., "Энергия", 1976, с.ISO, рис.3-33.

2. Телегин С.M. Цифровой вольтметр действующего значения с проме= жуточным частотно-импульсным преоб разованием.-"Приборы и системы управления", 1977, II 5, с.27-28 (прототип). (54)(57)ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР. ДЕЙСТВУКЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ, содержащий переключатель, выход которого соединен с вхо» дом преобразователя напряжения в частоту, два ключа, первый вход первого иэ которых соединен с выходом преобразователя напряжения в часто-. ту, регистр, выход которого соедин нен с входами цифрового отсчетного устройства и преобразователя коднапряжение, выход которого соеди нен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с вхо» дной шиной и с входом устройства управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответстг венно с третьим входом переключателя, вторым входом первого ключа и первым входом регистра, множительноделитеИьное устройство,. о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и повышения быстродействия, в него введены сумматор и реверсивный счетчик, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого и второго ключей а выход - с перФ вым входом множительно-делительного устройства, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом регистра, а выход — с вторым входом регистра и вторым входом множительноделительного устройства, третий

1 вход которого соединен с четвертым вм выходом устройства управления, пя" (» тый и шестой выходы которого соеди.— гмк ! %цф1Г иены соответственно с третьим входом реверсивного счетчика и первым вхо фрф дом второго ключа, второй вход котд"

Рого соединен с выходом преобразова- р теля напряжения в частоту.

1087

Изобретение относится к злектроиз мерительной технике и предназначаете ся для цифрового измерения действующего значения переменного напряжения с высокой точностью и быстродей- 5 ствием.

Известен преобразователь действующего значения напряжения, содержащий два переключателя, квадратичный преобразователь напряжения в частоту, !О

ar . I вход и выход которого соединены с подвижными контактами первого и вто-, рого переключателей соответственно, два счетчика, входы которых соединены с неподвижными контактами второго l5 переключателя, схему сравнения кодов, входы которой соединены с выходами счетчиков, формирователь компенсирующего напряжения, вход которого соединен с выходом схемы сравнения ко;, 20 дов, а выход — с одним неподвижным контактом переключателя, другой неподвижный контакт которого соединен с источником измеряемого напряжения н с входом устройства управления, 25 выходы которого соединены с управлящими входами переключателей, второго счетчика и формирователя компенсирующего напряжения jl) .

Недостатком преобразователя явля ется низкое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению па технической сущности является цифровой вольтметр действующего значе" ния, содержащий переключатель, выход

35 которого соединен с входом преобразователя напряжения в частоту, два ключа, первый вход первого из которых соединен с выходом преобразова40 теля напряжения в частоту, регистр, выход KQToporo соединен с входами цифровога отсчетного устройства и преобразователя код - напряжение, выход которого соединен с первым входам переключателя, второй вход ка45 торого соединен с входной шиной и с входом устройства управления, нервый, второй и третий выходы которо» го соединены соответственно с треть им входом переключателя, вторым входам первого. ключа и первым входом регистра, и мнажительно-делительное

УстРОЙСТВО 12) .

904 2

Цель изобретения — повышение точности измерения действующего значения напряжения и увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем что в цифровой вольтметр действующеrо значения, содержащий переключатель, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в частоту, два ключа, первый вход первого из которых соединен с выходом преоб разователя напряжения в частоту, ре . гистр, выход которого соединен с входами цифрового отсчетного устройства и преобразователя код — напряжение, выход которого соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с входной шиной и с входом устройства управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственна с третьим входом переключателя, вторым входом первого ключа и первым входом регистра, множительно-делите.-. льное устройство, введены сумматор и реверсивный счетчик первый и вто1 рой входы которого соединены соответственно с выходом первого и второго ключей, а выход — с первым входом множительно-делительного устройства, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которо» . го соединен с выходом регистра, а выход - с вторым входом регистра и вторым входом множительно-делительного устройства, третий вход которого соединен с четвертым выходом уст ройства управления, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с третьим входом реверсивно-. го счетчика и первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом преобразователя напри жения в частоту.

На чертеже показана блок-схема цифрового вольтметра действующего значения переменного напряжения.

Схема содержит переключатель 1, квадратичный преобразователь 2 напряжения в частоту (Н1Ч), ключи

3 и 4, реверсивный счетчик 5, множительно-делительное устройство 6, комбинационный сумматор 7, регистр 8> преобразователь 9 код — напряжение (ПКН, устройство 10 управления и

Недостатками известного устройст ва являются низкая точность измереI, ния действующего значения напряжения и низкое быстродействие. цифровое отсчетнае устройство Il.

Первый вход переключателя 1 со« единен с входной шиной, а.выход с входом преобразователя 2 напряжения

1087904

1о

Yx=F(2„)=(«e) т 1 Е1И

40 где g — мультипликативная погрешность

ПНЧ 2 и ключа

Полученный код переписывается s мно.- 4 . жительно-делительное устройство °

2-й такт. Переключатель 1 переводится в верхнее положение, ключ

3 замкнут, ключ 4 разомкнут, входное измеряемое напряжение X(t), поступая gp на вход квадратичного ПНЧ 2, преоб- разуется в частоту, которая интегрируется. реверсивным счетчиком 5 в течение того же интервала времени Т.

В результате на выходе счетчика 55 получаем T < -v„=(

1 соединен с входом преобразователя.9 код - напряжение. - 15

Устройство работает следующим .образом.

Перед началом работы в регистр 8 преобразователя 9 код — напряжение . (ПКН) записывается код начального 20 приближения Xq ° Цалее работа устройства происходит циклически, при этом каждый цикл. состоит иэ следующих трех тактов.

1-й такт. По команде устройства 25

10 управления счетчик 5 сбрасывается в ноль; переключатель 1 в нижнем положении; ключ 4 замкнут, ключ 3разомкнут, Выходное напряжение ПКН, определяемое кодом Z и записанным

s регистр 8 ПКН, поступая на вход квадратичного ННЧ 2, преобразуется в частоту, которая интегрируется счетчиком 5 в течение интервала вре мени Т.

В результате, в.конце первого такта, га выходе счетчика получаем код ((о > >равный

В этом же такте, одновременно с работой счетчика 5, множителвно-делительное устройство 6 вычисляет величину Уо/ЯЧ (т. e»K a j_#_® .

3-й такт. По команде блока 10 управления производится умножение кодов (Yp — У)() и Zp /2 Ур полученных в конце второго такта. Найденное

Zo произведение — ((- f„-), поступая

„2 о на вычитающий вход комбинационного сумматора 7, вычитается из Е и за:писывает в регистр 3;ЬКН,определяя тем самым новое улучшенное приближение Z .

М

Этот код 2 используется в следу-.ющем цикле вместо oL Ha этом один цикл работы устройства заканчивается.

В дальнейшем работа устройства протекает аналогично описанному. Через и циклов работы в регистре 8 будет получен код Х„, равный (-1 и,. соответственно, через (и+1)цикл получим

Ф

Z.„„„Z„- „((р(, „р(„)., () ( и

Таким образом, каждый дополнительный цикл работы устройства поз воляет получать все более точные значения измеряемой величины. Количе ство, циклов работы, необходимьпс для получения искомого значения 2+ с заданной точностью, определяется скоростью убывания погрешности sa один цикл работы устройства, оценка

1 которой получается следующим обра" зом.

Рассмотрим множитель Z n /2Г(Еп) в выражении (1.): н и е ("1 (« >ц 1(2(мм т„

I ь ! 2(«ад„

Поскольку характеристика такта измерения устройства равна, gH« i Ж=(1+Ы Ъ, Т о и ее производная1Р jg)=g(). 1, то множитель gn /2Г(7п) равен величине, обратной первой производной тракта, (g)

2 е(еД 2(«91Е„. F (vol

О, 78! 40

8,0

0,101 получим;

0,000

0,000

OiO00 2.(+«1 1 «+i If) ii$ g(iq )g 1(Kn Zgl

2,0

0,02 и после деления этих частей на Е» имеем:

g5 10

0,5

OtOOl

S !087904 6

В силУ этого выРажение (1), поло- Таким бра .женное в основУ Работы пРедлагаемого рабо пр агаемог »

УстРойства, пРимет слеДУюЩий эквива- воляют получить р лентный вид стью 0,027 при начальной погрешнос.ти 20Х. Такая же высокая скорость п ; 1 i «> wl ° сходимости имеет место и при других

Я! . значениях начальнон погрешности

Как следует из выражения !,2>

1 см. таблицу1. введение множителя 2«/2F(ZN) позво ляет оценивать в каждом цикле работы

I погрешностЫ! тракта измерения и Началь- Зо,« (п),X п 1,2,3 учитывать ее величину при получе- ная помин искомого результата Е», т.е. грешность 1 2

3 (Z 1 14««

В+4 «(f (, ) « % (7 -Е 1- - - (Е - q !5 (О)

Подставляя в данное выражение пер» 50 !2,5 OÄ003 вую и вторую производные

I . (F è, . („F"(ê„) -г(1+л, 0 32 0,000

Выражение (4) определяет скорость убывания относительной погрешности за один цикл работы устройства.

Если начальная погрешность (Ео

-7.„)/Е+ равна 20Х, то один цикл работы устройства даст

М

35 (††--)« (+-) (О 02) 0 02 " 2X

Zi- Е» 1 2

Е» 2

Э 1 т.е. уменьшает погрешность измерений ; в 10 раз. Еще один цикл работы устройства уменьшит относительную погреш" ность до 0,02Х (=" — — — ) (+")»

Rg -3y

4% 2

«(0,02) * О,О2Х.

Высокая скорость сходнмости поз1 воляет предлагаемому устройству обходиться всего двумя циклами работы в широком диапазоне начальных погреш-. ностей (0-50X).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить более высокое быстродействие по сравнению с H3BGcTHblbl путем сокращения, числа циклов работы устройства, а также путем сокращения длительности каждого цикла, и более высокую точность так как сокращение времени измерений уменьшает составляющую погрешности, вызванную нестабильностью узлов и блоков измерительного тракта.

1087904

Составитель А.Кузнецов

Техред А.Бабинец Корректор С.Шекмар

Редактор А.Козориз

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,.4

Заказ 2651/41 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035 Москва Ж-35 Рарпская наб. д. 4/5