Устройство для выделения постоянной составляющей переменного напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее первый и второй интеграторы, сигнальные входы которых через первый и второй ключи соединены соответственно с общим входом устройства и выходом источника опорного напряжеш я, шину управления, подключенную к соответствующим клеммам управляющих входов обоих ключей, шину сброса , соединенную с соответствующими клеммами входов сброса обоих интеграторов ., отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены компаратор, экспоненциальный преобразователь и третий ключ, а второй ключ выполнен двухпозиционньпу, причем входы компаратора подключены к выходам интеграторов, а выход - к управляющему входу экспоненциального п реобразователя, третий ключ включен в цепь между выходом источника опорного напряжения и питающим входом экс- 3 Поненциального преобразователя, одна СЛ из клемм управляющего входа третьего ключа соединена с шиной управления, а дополнительная секция второго ключа включена в цепь между входом и выходом второго интегратора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1167512

А (51нС 01 R 19 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3530237/24-21 (22) 27.12.82 (46) 15.07.85. Бюл. ¹ 26 (72) В.А.Медников и А.Н.Порынов (7 1) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им.акад. С.П.Королева (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2989393/21,кл. G 01 R 19/00, 1980.

2. Справочник по нелинейным схе". мам. Под ред. Д.Шейнголда, М., "Иир", 1977, с. 116-117, фиг. 2. 3. 12. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПО СТОЯННОЙ СОСТАВЛЯКЗЦЕЙ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее первый и второй интеграторы, сигнальные входы которых через первый и второй ключи соединены соответственно с общим входом устройства и выходом источника опорного напряжен,.я, шину управления, подключенную к соответствующим клеммам управляющих входов обоих ключей, шину сброса, соединенную с соответствующими клеммами входов сброса обоих интеграторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены компаратор, экспоненциальный преобразователь и третий ключ, а второй ключ выполнен двухпозиционным, причем входы компаратора подключены к выходам интеграторов, а выход — к управляющему входу экспоненциального преобразователя, третий ключ включен

Ф в цепь между выходом источника опорного напряжения и питающим входом экс- ф

Поненциального преобразователя, одна из клемм управляющего входа третьего ключа соединена с шиной управления, а дополнительная секция второго ключа включена в цепь между входом и выходом второго интегратора.

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для использования при контроле средних значений сигналов, например, в установках технической диагностики раз- личных промышленных объектов по спектральному составу шумов и вибраций.

Известно устройство для вьщеления постоянной составляющей переменного напряжения, содержащее последователь-1О йо включенные интегратор, ключ и нелинейный преобразователь, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления 1 j.

Недостаток известного устройства 15 связан с низкой точностью, обусловленной невозможностью использования начального участка характеристики нелинейного преобразователя, которая, имея характер изменения, приближаю- 20 щийся к гиперболическому, располага - . ется на данном участке в области бесконечно больших величин.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вьщеления 25 постоянной составляющей переменного напряжения, содержащее первый и второй интеграторы, сигнальные входы которых через первый и второй ключи соединены соответственно с общим нхо-ЗО дом устройства и выходом источника опорного напряжения, блок деления, входы которого соединены с выходами интеграторов, шину управления, подключенную к соответствующим клеммам управляющих входов обоих ключей, шину сброса, соединенную с соответствующими клеммами входов сброса обоих интеграторов (2 ).

Недостаток указанного устройства 40 также проявляется в невысокой точности из-за погрешностей, свойственных аналоговому блоку. деления, и нестабильности параметров последнего.

Целью изобретения является повыше-45 ние точности измерительного устройства.

11оставленная цель достигается тем, что в устройство для вьщеления постоянной составляющей переменного напря- о жения, содержащее первый и второй интеграторы, сигнальные входы которых через первый и второй ключи соединены соответственно с общим входом уст ройства и выходом источника опорного 55 напряжения, шину управления, подключенную к соответствующим клеммам управляющих входов обоих ключей, шину

12 2 сброса, соединенную с соответствующими клеммами входов сброса обоих интеграторов, введены компаратор,экспоненциальный преобразователь и третий ключ, а второй ключ выполнен двухпоэиционным, причем входы компаратора подключены к выходам интеграторов, а выход — к управляющему входу экспоненциального преобразонаталя, третий ключ включен в цепь между выходом источника опорного напряжения и питающим входом экспоненциального преобразователя, одна из клемм управляющего входа третьего ключа соединена с шиной управления, а дополнительная секция второго ключа включена в цепь между входом и выходом второго интегратора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для выделения постоянной составляющей переменного напряжения, на фиг.2временные диаграммы сигналов, иллю" стрирующие работу устройства.

Устройство содержит интеграторы 1 и 2 (фиг.1), электронные коммутационные ключи 3-5, из которых ключ 4 является двухпозиционным, источник 6 опорного напряжения, компаратор 7, экспоненциальный преобразователь 8, шину 9 управления, шину 10 сброса. В состав интеграторов 1 и 2 входят соответственно масштабные резисторы 11 и

12, операционные усилители 13 и 14, конденсаторы 15 и 16 обратной связи и электронные разрядные ключи 17 и

18. Зкспоненциальный преобразователь

8 состоит из конденсатора 19, параллельно которому через электронный разрядный ключ 20 включен резистор

21. Сигнальные входы интеграторов 1 и 2 через ключ 3 и одну из секций ключа 4 соединены соответственно с общим входом устройства и выходом источника 6 опорного напряжения, а их вь,ходы — с входами компаратора 7. Выход компаратора 7 подключен к управляющему входу экспоненциального преобразователя 8 (к управляющему входу разрядного ключа 20). Ключ 5 включен в цепь между выходом источника 6 опор" ного напряжения и питающим входом экспоненциального преобразователя 8.

Шина 9 управления подключена к соот-. ветствующим клеммам управляющих входов ключей 3-5, шина 10 сброса соединена с соответствующими клеммами входов сброса интеграторов 1 и 2 (управ1167512 (/ (г)

U =

"г л 1

΄=—

К, 1

0 сИ=—

0 т

1 — U о1 =K g

S 1 И

U„()= „t

se где

55 ляющих входов разрядных ключей 17 и

18). Другая секция ключа 4 включена в цепь между входом и выходом интегратора 2.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на вход устройства поступает сигнал 05 (фиг.2а). В исходном состоянии на шине 10 сброса установлено напряжение U1 (фиг.2б) уровня 10 логической единицы, а на шине 9 управления - напряжение U9 (фиг.2в) нулевого уровня. Нижняя секция ключа 4 замкнута, ключи 3 и 5 разомкнуты. Напряжения на выходах интеграторов 1 и 15

2 отсутствуют (в приведенном примере реализации интеграторов 1 и 2 отсутствие напряжений на их выходах обеспечивается, например, замыканием разрядных ключей 17 и 18). Экспоненциальный преобразователь 8 находится в режиме хранения предыдущего результата измерения (этот режим обеспечивается, например, размыканием разрядного ключа 20). 25

В моМент времени 11,1, характеризующий конец стадии подготовки к измерению, уровень напряжения 1 на

1о шине 10 сброса изменяется с логической единицы до логического нуля При 30 этом разрядные ключи 17 и 18 размыкаются, однако напряжения на выходах интеграторов 1 и 2 остаются нулевыми.

В момент времени 1 на шину 9 управления подается управляющий импульс

Uq уровня логической единицы, кото35 рый поступает на управляющие входы ключей 3-5. В течение времени действия управляющего импульса U длительностью Т=1э-4 верхняя секция ключа

1 40

4 замкнута, ключи 3 и 5 замкнуты.

С момента времени 1 исследуемый

1 с гнал l3>, поступая на вход интегратора 1, интегрируется последним, в результате чего напряжение 0

1 45 (фиг.2г) на выходе интегратора 1 изменяется согласно выражению где ь 1 - постоянная интегрирования интегратора 1, определяемая

KRK i Я

1 11 15 где

R1Ä вЂ” сопротивление масштабного резистора 11;

С, — емкость конденсатора 15, время, отсчитанное от мо- мента

Напряжение L 2 на выходе интегратора 2 с момента времени С иэменяет1 ся линейно в соответствии с выраже. нием где г — постоянная интегрирования интегратора 2, определяемая 2=R С

1Z 1б где

Р— сопротивление масштабного резистора 12; 1б — емкость конденсатора 16, 0б — опорное напряжение на выходе источника 6.

Напряжения 0, 0 с выходов интеграторов 1, 2 поступают на соответствующие входы компаратора 7. При выполнении условия

0 (0 (3) на выходе компаратора 7 появляется напряжение Vq (фиг. 2 3) уровня логической единицы.

С момента времени до момента

1 времени выходное напряжение 0 (ф . ) экспоненциального преобразофиг.2 ) б вателя 8 равно опорному напряжени ю источника 6, поступающему через замкнутый ключ 5. Напряжение U

У сформированное компаратором 7, замыкает разрядный ключ 20 и вводит экспоненциальный преобразователь 8 в подготовитечьный режим. По окончании действия управляющего импульса

0 в момент времени э ключи 3 и

5 размыкаются, а ключ 4 переключается в исходное состояние с замкнутой нижней секцией.

В момент времени 1 напряжение Lf

3 1 на выходе интегратора 1 равно величине интеграла напряжения сигнала 0 на время Т усреднения

1 — — коэффициент пропорциональности.

В момент времени t напряжение О

Э 2 на выходе интегратора 2 определяется величиной

1„+т и,т (c )*= U,Ы = — „ -=к,т, (s) 1

Ua где I(= — — коэффициент пропорцио нальности.

С момента времени 19 в течение всего последующего времени напрежение 1р

0 сохраняется неизменным и равным

U (t ), а напряжение U изменяется согласно выражению йФ

С )в() (1в е (9) 1167512 Fj где „- постоянная времени цепи разряда конденсатора 19, определяемая как 3 Я21С у где

5 Я 1 — сопротивление резистора 21;

С„ — емкость конденсатора 19.

К моменту времени 4< U достигает величины! у (.2и,мхц,(,,) е

В момент времени tq напряжения на входах компаратора 7 сравниваются (ь)

1(t4) 2(Ф ) 2 (з) е»

"в (<+ )- 0

40 и в последующие моменты времени напряжение U на его выходе устанавли1 вается на уровне логического нуля.

При этом разрядный ключ 20 размыкается.

После раэмыкания ключа 5 в момент ЗО времени „и до размыкания ключа 20 в момент времени 14 (в интервале времени d4 = (k4 - 4 ) конденсатор 19 экспоненциального преобразователя 8 разряжается через резистор 21 и замк-З5 нутый ключ 20 по экспоненциальному закону сохраняясь неизменным в последуюшие моменты времени до нового цикла измерений, поскольку ключи 5 и 20 после момента 1 разомкнуты.

Можно показать, что при равенстве величина напряжения U> (4 > 4 ) является выделенным значением постоянной составляющей переменного напряжения V9 за время Т усреднения т

К„ц

" (;;)- —ê,, о

При необходимости выделения постоянной составляющей переменного. напря1 жения за другое время усреднения Юли проведения нового цикла усреднения сигнала в другом интервале времени производится сброс выходных напряжений интеграторов 1 и 2 путем подачи на шину 10 сброса в момент 1, импульса U уровня логической единицы.

Повышенная точность выделения постоянной составляющей переменного напряжения предлагаемым устройством обеспечивается отсутствием в его конструкции нестабильного аналогового блока деления.,1i67512

1167512 г

8 и

tW t1 fi

Составитель Л.Морозов

Редактор И.Рыбченко Техред О.Неце Корректор Е.Сирохман

Заказ 4427/42 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Устройство для выделения постоянной составляющей переменного напряжения Устройство для выделения постоянной составляющей переменного напряжения Устройство для выделения постоянной составляющей переменного напряжения Устройство для выделения постоянной составляющей переменного напряжения Устройство для выделения постоянной составляющей переменного напряжения Устройство для выделения постоянной составляющей переменного напряжения 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерения, а именно, к электроизмерительным клещам с трансформатором тока, для безразрывного измерения переменного тока в цепи

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к электроизмерительным регулирующим приборам

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в качестве измерительного элемента систем автоматического регулирования напряжения в электроэнергетике, в частности, для статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения переменного электрического тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для предупреждения человека о приближении на опасное расстояние к токоведущим частям линий электропередачи

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для предупреждения человека о приближении на опасное расстояние к токоведущим частям линий электропередачи

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов, используемых в химической и металлургической промышленности

 

Наверх