Измеритель действующего значения переменного напряжения

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый ключ, соединяющий вход измерителя через первый интегратор и первый нуль-индикатор с первыми входами двух триггеров, второй ключ, соединяющий вход измерителя через второй интегратор и второй нуль-индикатор с вторым входом второго триггера, генератор опорной частоты , подключенный к управляющему входу первого ключа и к второму входу первого триггера, третий и четвертый ключи, входы которых объединены , а выходы соединены соответственно с входами первого и второго интеграторов j выход первого триггера подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, прямой выход второго триггера подключен к управляющему входу четвертого ключа, и генератор заполнения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены два элемента И, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь , причем геиератор заполнения подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым выходом второго триггера и с его инверсным выходом, выход первого элемента И соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика, а выход второго элемента И - с входом обратного счета реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому индикатору и Од через цифроаналоговый преобразоваСО тель- - к входам третьего и четверю того ключей. -ч1 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЯ ЛЮП М

РЕСПУБЛИК (l9) (! 1!

4(5!) G 01 R 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 :

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3446986/18-21 (22) 01. 06. 82 (46) 23.06.85. Бюл. Ф 23 (72) P.À.Àõìåäæàíîâ, А.Я.Фаронов и И.В.Степанов (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.317.7 (088.8) (56) 1 ° Волгин Л .И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. М., "Советское радио", 1977 с. 131.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 447623, кл. 6 О1 и 19/02, 1974. (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий. первый ключ, соединяющий вход измерителя через первый интегратор и первый нуль-индикатор с первыми входами двух триггеров, второй ключ, соединяющий вход измерителя через второй интегратор и второй нуль-индикатор с вторым входом второго триггера, генератор опорной частоты, подключенный к управляющему входу первого ключа и к второму входу первого триггера, третий и четвер тый ключи, входы которых объединены, а выходы соединены соответственно с входами первого и второго интеграторов, выход первого триггера подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, прямой выход второго триггера подключен к управляющему входу четвертого ключа, и генератор заполнения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены два элемента И, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, причем генератор заполнения подключен к первым входам элементов И вторые входы которых соединены соответственно с прямым выходом второго триггера и- с его инверсным выходом, выход первого элемента И соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика,:а выход второго элемента И вЂ” с входом обратного счета реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому индикатору и через цифроаналоговый преобразователь. — к входам третьего и четвертого ключей.

1163278

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения напряжения или тока.

Известен измеритель действующего значения переменного напряжения, . содержащий один квадратичный преобразователь, вход которого является входом измерителя, а выход последовательно-встречно соединен с выходом 10 второго квадратичного преобразоваvesta, вход которого подключен к выходу усилителя, являющегося выходом измерителя, причем вход усилителя подключен к необъединенным выходам f$ обоих квадратичных преобразователей 1Я.

Недостатком данного устройства является низкая точность, связанная с погрешностями квадратичных преобразователей.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель действующего значения переменного напряжения, содержащий пер 25 вый.ключ, соединяющий вход измерителя через первый интегратор и первый нуль-индикатор с первыми входа ми двух триггеров, второй ключ соединяющий вход измерителя через второй интегратор и второй нуль-индикатор с вторым входом второго триггера, генератор опорной частоты, подключенный к управляющему входу первого ключа и к второму входу первого триггера, третий и четвертый ключи, входы которых объединены и соединены с источником опорного напряжения, выход первого триггера подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, выход второго триггера соединен с одним иэ входов блока заполнения, к второму входу которого подключен генератор импульсов заполнения, а выход соединен со счетчиком импульсов, к выходу которого подключен блок нормировки по числу тактов измерения, соединенный в свою очередь с блоком извлечения корня (2 $..

Недостатком известного устройства 1 является низкая точность, обусловленная многократным преобразованием интервалов времени в число импульсов и обратно, выполняемых в блоках нормировки и извлечения корня путем ээ двойного интегрирования сигналов.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения числа преобраэований сигнала и устранения возникающей при этих преобразованиях погрешности.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель действующего значения переменного напряжения, содержащий первый ключ, соединяющий вход измерителя.через первый интег ратор и первый нуль-индикатор с первыми входами двух триггеров, второй ключ, соединяющий вход измерителя через второй интегратор и второй нуль-индикатор с вторым входом второго триггера, генератор опорной частоты, подключенный к управляющему входу первого ключа и к второму входу первого триггера, третий и четвертый ключи, входы которых объединены, а выходы соединены соответственно с входами первого и второго интегратора, выход первого триггера подключен к управляющим входам второго и -третьего ключей, прямой выход второго триггера подключен к управляющему входу четвертого ключа, и генератор заполнения, дополнительно введены два элемента И, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, причем генератор заполнения подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым выходом второго триггера и с его инверсным выходом, выход первого элемента И соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика, а выход второго элемента И - с входом обратного счета реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому индикатору и через цифро-аналоговый преобразователь — к входам третьего и четвертого ключей.

На фиг.l приведена структурная схема измерителя1 на фиг.2 — временная диаграмма его работы.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 ключи, входы которых соединены с входом измерителя. Выход первого ключа 1 через интегратор 3 и нуль-индикатор 4 подключен к первым входам двух триггеров. Выход второго ключа 2 через интегратор 5 и нульиндикатор 6 подключен, к второму входу второго триггера 7. Генератор 8 опорной частоты соединен с вторым входом первого триггера 9 и с управ.ляющим входом первого ключа 1. Входы третьего 10 и четвертого 11 ключей объединены и соединены с выходом

1?63 цифро-аналогового преобразователя 12

Выход первого триггера 9 соединен с управляющими входами ключей 2 и 10.

Генератор 13 заполнения соединен с первыми входами двух элементов И, причем второй вход первого элемента И 14 соединен с прямым выходом второго триггера 7 и с управляющим входом четвертого ключа 11. Второй вход второго элемента И 15 подключен к инверсному выходу второго триггера 7. Реверсивный счетчик 16 входом прямого счета соединен с выходом первого элемента И 14, а входом обратного счета - с выходом, второго элемента И 15. Выход реверсивного счетчика 16 соединен с входами цифрового индикатора 17 и цифроаналогового преобразователя 12.

Измеритель действующего значения переменного напряжения работает сле-. дующим образом.

В течение времени Т (фиг.2 1 пер- вый интегратор 3 интегрирует входную величину U(t). Затем в течение времени T„ разряда первого интегратора 3: сигналом обратной связи U, подаваемым на вход первого интегратора 3 через третий ключ 10, интегрирует входной сигнал с помощью второго интегратора 5. Цикл работы заканчивается по истечении интервала Т разря2 да второго интегратора 5. На выходе второго триггера 7 таким образом формируются импульсы, пропорциональные отношению квадратов мгновенных З5 значений входного сигнала и сигнала обратной связи. С помощью генератора 13 заполнения и двух элементов И на входы реверсивного счетчика 16 подаются импульсы, количество кото- 4о рых на его входе прямого счета пропорционально длительности импульса на выходе второго триггера 7. На входе обратного счета реверсивного счетчика 16 количество импульсов заполнения пропорционально длительности пауз между выходными импульсами второго триггера 7.

Процесс преобразования описывается системой уравнений 50

М (а) - u х (Е) - О

4 отклонения и 1; Тг

L0, t в(Т-Т); 1, t е Тф const 0, е(Т-Т,) 2 ъ)Т, 55 где H — - количество разрядов реверсивнего счетчика;

f — - частота следования импульсов генератора 13 заполнения. (1)

Uxz(t) - U »(t) - а, где x <(t) хг (t) х,(t), x )t) " функции;. которые принимают значения 10,1) и определяют операции

278 включения соответствующей величины,,Г1, t ю Т„

"о 0, и в(Т - Т); 1, йе Т„

"г() $O, t е (Т - Т„);

Решение системы уравнений дает

Функцию преобразования

1?г

Т = — — Т г ?? г ф ос

Т

Время Т выбирается равным ††. °

Решение системы уравнений (1 } дает функцию преобразования

U1

Т =; — — Т

z . ?г о

Т

Если Т вЂ” — то при равенстве

0 действующего значения входного сигнала и сигнала обратной связи Тг

Т

Tq 2, T.e. s установившемся режиме количество импульсов, приходящих на вход сложения реверсивного счетчика 16, будет равно количеству импульсов, поступающих на вход вычитания. ,г

Если отношение — — у1 то Т ) T

Э 2 у > ас т.е. число импульсов, поступающих на вход сложения, будет больше, чем поступающих на вход вычитания, и показание счетчика 16 будет увеличи

2 о ос счетчика 16 будет уменьшаться.

Емкость реверсивного счетчика 16 выбирается много большей, чем максимальное количество импульсов, которое может поступить на его вход за время одного цикла преобразования Т, т.е.

1163278

Допустим (О - V ) ------ 1

V oc. roe

В 2" где >a „- максимальная величина на-. пряжения обратной связи. В этом случае эа один цикл преобразования Т содержимое реверсивного счетчика.16 и, Следовательно, напряжение обрат; ной связи Ч изменяется на величину, недостаточную для достижения равенства f0

02

О ос

Следовательно, для достижения установившегося режима будет затрачено

1 время, равное нескольким циклам пре- 15 образования, т.е. сигнал на выходе реверсивного счетчика 16 будет пропорционален сумме квадратов мгновенных значений входного сигнала.

В предлагаемом устройстве ревер- 20 сивный счетчик 16 выполняет функцию интегрирующего звена..

Для устранения пульсаций сигналы обратной связи с выходов реверсивного счетчика .16, подаваемые на 2S . цифроаналоговый преобразователь 12, берутся с его старших разрядов.

Вследствие того, что сигнал на выходе реверсивного счетчика 16 пропорционален сумме квадратов мгно- .

30 венных значений входного сигнала, то в установившемся режиме в устройстве поддерживается равенство

0г

2 — —;-1 (2)

О г

В этом случае сигнал обратной связи не меняется, следовательно, множитель 1/О можно вынести эа знак г суммы. При этом, переходя к пределу, можно записать т

Одй Ч в где 7 — speMa интегрирования, которое зависит от емкости реверсивного счетчика 16 и частоты генератора 13 заполнения. Отсюда величина сигнала обратной связи

Чос т.е. величина напряжения обратной связи пропорциональна действующему значению входного напряжения.

Результат измерения действующего значения отображается цифровым индикатором 17, соединенным с выходами реверсивного счетчика 16.

В устройстве эа счет поддержания равенства (2 ) достигается исключение операции извлечения квадратного корня.

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность измерения действующего значения переменного напряжения за счет уменьшения числа преобразований сигнала.

1!63278

Составитель О. Глухарев

Техред Л.Иартяшова Корректор Е. Рошко

Редактор А.Сабо

Филиал ППП "Патент", r. Ушгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4101/46 Тираш 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

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