Устройство для измерения амплитуды напряжения переменного тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения амплитуды W напряжения переменного тока путем учета его формы. Устройство содержит переключатель 1, преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное , преобразователь 3 напряжения в частоту, ключ 4, реверсивный счетчик 5, блок 6 памяти, цифровой управляемый делитель 7 напряжения, блок 8 управления и блок 9 индикации , цифрозналоговый преобразователь 10, делитель 11, умножитель 12, амплитудный ограничитель 13 и входную шину 14. В описании даны выражения , определякшще связь между результатом изменения и истинным значением амплитуды сигнала и выходной сигнал умножителя 12. Кроме того, изображены зпюры напряжения, поясняющие принцип работы устройства ил. i (Л

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН . (19} (!1) А (51) 4 G 01 R 19/25, 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3722961/24-21 (22) 09.04.84 (46) 28.02.86. Бюл. 9 8 (72) С.П.Зарубин, Н.Н.Матин и А.P.Ñâèäåðñêèé (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 566187, кл. G 01 R 13/02, 19/26, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 756300, кл. G 01 R 13/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 920548, кл. Cj О! R 19/25//

Н 03 К 13/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ НАПРЯ}ЮНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения амплитуды напряжения переменного тока путем учета его формы. Устройство содержит переключатель 1, преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное, преобразователь 3 напряжения в частоту, ключ 4, реверсивный счетчик 5, блок 6 памяти, цифровой управляемый делитель 7 напряжения, блок 8 управления и блок 9 индикации, цифроаналоговый преобразователь 10, делитель !1, умножитель 12, амплитудный ограничитель 13 и входную шину 14. В описании даны выражения, определяющие связь между результатом изменения и истинным значением амплитуды сигнала и выходной сигнал умножителя 12. Кроме того, изображены эпюры напряжения, поясняющие принцип работы устройства,2 ил.

1215038

Изобретение относится к электроиз мерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности измерения амплитуды напряжения переменного тока путем учета

его формы.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для измерения напряжения переменного тока; на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит последовательно соединенные переключатель

1, преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное, преобразователь 3 напряжения в частоту, ключ 4, реверсивный счетчик 5, блок

6 памяти, цифровой управляемый делитель 7 напряжения, блок S управления, выходы которого соединены с управляющими входами переключателя 1, преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное, ключа

4, реверсивного счетчика 5 и блока 6 памяти, выходы которого подключены к блоку 9 индикации и последовательно соединенным цифроаналоговому преобразователю 10, делителю 11, умножителю 12 и амплитудному ограничителю 13, выход которого подключен к входу цифрового управляемого делителя 7 напряжения, выход которого соединен с первым входом переключателя 1, второй вход которого соедйнен с вторым входом умножителя 12 и входной шиной 14.

Предлагаемое устройство для измерения амплитуды напряжения переменного тока обеспечивает формирование опорного напряжения, подаваемого на вход цифрового управляемого делителя 7 напряжения и по форме и частоте совпадающего с измеряемым напряжением на шине 14, что позволяет повысить точность измерения.

Устройство работает следуюшим образом.

Первоначально переключатель по сигналу (фиг.2а) от блока 8 управления подключает измеряемое. напряжение (фиг.2б) на вход преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное, где входное переменное напряжение преобразуется в постоянное (фиг.2в), при этом

Ъ на управляющий вход преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное импульс обнуления (фиг.2е) от блока 8 управления не поступает. Полученное постоянное напряжение преобразуется в частоту при помощи преобразователя 3 напряжения в частоту, Далее блок 8 управления формирует импульс (фиг. 2г) постоянной длительности, воздействующий на управляющий вход ключа 4, в результате чего импульсы с преобразователя 3 напряжения в частоту записываются в реверсивный счетчик 5, работающий в режиме прямого счета. В реверсивном счетгике 5 получается число

А, пропорциональное амплитуде сигнала на входной шине 14. Связь между результатом измерения и истинным значением амплитуды сигнала

20 определяется выр ажением

A0 A Ko где А — результат грубого измерео ния амплитуды входного сиг25 теля 1, от спада импульса постоянной длительности (фиг.2г) блок 8 управления формирует импульс обнуления (фиг.2е), ло которому напряжение на выходе преобразователя .2 переменного напряжения в постоянное становится равным нулю, По спаду импульса заI писи (фиг.2д) на выходах блока 6 памяти появляется код, соответствуюнала, А — истинное значение амплитуC ды входного сигнала, К вЂ” коэффициент передачи преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное (Ко 1) .

По спаду импульса постоянной длительности (фиг.2г) блок 8 управления формирует импульс записи показаний

З5 реверсивного счетчика 5 (фиг.2д) .в блок 6 памяти. На время действия импульса записи на выходах блока 6 памяти появляется код, соответствующий минимальному коэффициенту передачи цифрового управляемого делителя

7 напряжения, в результате чего исключается перегружение цифрового управляемого делителя 7 напряжения на период действия импульса обнуления (фиг.2е).Одновременно с импульсом записи блок 8 управления производит переключение переключателя 1 (фиг.2а). Через промежуток, равный времени переключения переключа1215038

4 щий числу А, который через цифроаналоговый преобразователь 10, осуществляющий согласование аналогового делителя с цифровым блоком памяти, поступает на делитель 11, выходное напряжение которого обратно пропорционально А .Одновременно с этим блок 8 управления формирует им пульс переключения (фиг.2ж) ревер сивного счетчика 5 на обратный счет.

Результат вычисления величины

:обратной Ао, поступает иа первый вход умножителя 12, на второй вход которого. поступает измеряемый сигнал с входной шины 14. Выходной сигнал умножителя 12. описывается выражением

Ac Vit)

U В иаЧам А К с

{2) Далее блок 8 управления формирует импульс постоянной длительгде y (t) - функция, описывающая изменение сигнала во времени;

Б — постоянная величина.

Таким образом, сигнал на выходе умножителя 12 имеет форму измеряемого напряжения на шине 14, не зависит от амплитуды измеряемого напряжения,но является функцией коэффициента преобразования преобразователя

2 переменного напряжения в постоянное от формы измеряемого напряжения. Дпя устранения этой зависимости используется амплитудный ограничитель )3. Сигнал с выхода амплитудного ограничителя 13, ограниченный по уровню, поступает на шину питания цифрового управляемого делителя 7 .напряжения. Коэффициент в выражении (2} выбирают иэ условия, чтобы К 1 выходной сигнал умно.жителя 12 имел максимально возможную величину, при которой амплитудный ограничитель 13 еще не вносит ограничений по амплитуде. Коэффициент передачи цифрового управляемого делителя 7 напряжения определяется кодом на выходах блока 6 памяти и пропорционален числу А . Напряжение с выхода цифрового управляемого делителя 7 напряжения при помощи переключателя 1 через преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное подключается к входу преобразователя 3 напряжения в частоту.

55 на вьасоде преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное становится равным нулю. По спаду импульса записи (фиг.2д) блок 8 управления производит изменение направления счета реверсивного счетчика 5 (Фиг ° 2ж) . Одновременно с этим на выходах блока 6 памяти появляется код соответствующий числу А, который через цифроаналоговый преобразователь 10 поступает на вход делитености (фиг.2r), воздействующий на вход управления ключа 4. В результате импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту начинают поступать на реверсивный счетчик

5, работающий в режиме обратного счета. В реверсивном счетчике 5 получается первая разность между результатом грубого измерения входного

10 напряжения, на шине 14 и выходным напряжением цифрового управляемого делителя 7 напряжения. После получения первой разности блок 8 упра; вления вновь подключает измеряемое

15 напряжение через переключатель 1 к входу преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное и переключает режим работы реверсивного счетчика 5 на прямой счет. Затем

20 блок 8 управления формирует импульс постоянной длительности (фиг.2г), корый воздействует на управляющий вход ключа 4, и импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в час25 тоту начинают поступать на вход реверсивного счетчика 5 и суммируются с кодом первой разности. В итоге получается первый скорректированный результат А измерения амплитуды входного сигнала, причем

А,>А, а с.педовательно, и К,) К

По спаду импульса постоянной длительности (фиг.2г) бпок 8 управления вновь Формирует импульс записи (фиг. 2д) показаний реверсивного счетчика 5 в блок 6 памяти. На время-. действия импульса записи на выходах блока 6 памяти появляется код, соответствующий минимальному коэффициенту передачи цифрового управляемого де40 лителя 7 напряжения. Одновременно с импульсом записи блок 8 управления производит переключение переключателя 1 (фиг.2а). Через промежуток времени t от спада импульса посто45 янной длительности блок 8 управления Формирует импульс обнуления

/ фиг. 2е), по которому напряжение

1215038 (3) с . и в ср. оя

Формула изобретения ля 11, где происходит вычисление величины, обратной А . Результат вычисления поступает на первый вход умножителя 12,:на,второй вход которого поступает измеряемый сигнал с входной шины 14. Так как с Ц

К0 э То U8bl K. $IMH 1 U8btfpN, а поскольку уровень ограничения амплитудного ограничителя 13 10 постоянен, то сигнал на выходе амплитудного ограничителя 13 после первой коррекции более близок по форме к напряжению на входной шине

14, чем до коррекции. Полученный 15 сигнал поступает на шину питания циф. рового управляемого делителя 7 напряжения, коэффициент передачи которого определяется кодом на выходах блока б памяти, пропорцио- .20 налъным числу А1. Напряжение с выхода цифрового управляемого делителя 7 напряжения через переключатель 1 и преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное. поступает на 25 вход преобразователя 3 напряжения в частоту.

Далее блок 8 управления .формирует импульс постоянной длительности (фиг.2г), в результате чего че- 3д рез ключ 4 начинают проходить импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту на вход реверсивного счетчика 5, работающего в режиме обратного счета. В результате получается вторая разность между первым скорректированным результатом и выходным напряжением цифрового управляемого делителя 7 напряжения . Далее блок 8 управления вырабатывает импульс (фиг.2а), осуществляет подключение измеряемого напряжения (входная шина 14) через переключатель 1 к входу преобразователя 2 переменного напряжения 45 в постоянное и переключает режим работы реверсивного счетчика 5 на прямой счет (фиг.2ж). После этого блок 8 управления формирует импульс постоянной длительности (фиг.2г), 50 который: воздействует на управляющий вход ключа 4, и импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту поступают на вход реверсивного счетчика 5, где суммируются 55 с кодом второй разности, в результате чего получается второй скорректированный результат А измерения амплитуды напряжения на входной шине 14. Аналогично продолжая измерительный процесс, за .счет коррекции коэффициента преобразования преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное и преобразователя

3 напряжения в частоту можно получить И вЂ” и скорректированный результат, который свободен от погрешнос тей, вносимых преобразователем 2 переменного напряжения в постоянное и преобразователем 3 напряжения в частоту, вследствие того, что форма напряжения на выходе цифрового управляемого. делителя 7 напряжения приближается к форме напряжения на входной шине 14.

Учет формы измеряемого переменного напряжения путем введения аналогового умножителя уменьшает пог" решность, обусловленную влиянием формы измеряемого напряжения на преобразователь переменного напряжения в постоянное.

Коррекция результата измерения как в известном, так и в предлагаемом устройстве заканчивается при выполнении равенства

FA«с „„" среднее напряжение на накопительной емкости амплитудного детектора дпя измеряемого напряжения)

О " среднее напряжение на накопительной емкости амплитудного детектора для опорного напряжения, ричем Uс ы Ае Киз (К -коэффициент передачи™амплитудного детектора для измеряемого напряжения,А„ -истинное значенее амплитуды измеряемого напряжения в а(ср.ов Кое Кием Ас (Ки а откорректированный Йоэфрициент передачи амплитудного детектора для измеряемого сигнала, К „ — коэффициент передачи амплитудного детектора для опорного напряжения).

Устройство для измерения амплитуды напряжения переменного тока, содержащее последовательно соединенные переключатель, первый вход которого

12 l 5038

ВНИИПИ Заказ 903/53 Шираж 730 Подписное филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, а соединен с выходной шиной, преобразователь переменного напряжения в постоянное, преобразователь напряжения в частоту, ключ, реверсивный счетчик, блок памяти и цифровой управляемый делитель напряжения, выход которого соединен с вторым входом переключателя, а также блок управления, соответствующие выходы которого подключены к управляющим входам переключателя, ключа, реверсивного счетчика и блока памяти, и блок индикации, входы которого подключены к выходам блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, к вы,ходам блока памяти дополнительно подключены соединенные последовательно цифроаналоговый преобразователь, делитель, умножитель, второй вход которого подключен к входной шине, и амплитудный ограни1О читель, подключенный к входу цифрового управляемого делителя напряжения, при этом дополнительный выход блока управления соединен с управляющим входом преобразователя переменного нанряжения в постоянное.