Цифровой универсальный измерительный прибор

 

Изобретение может быть использовано для измерения электрических величин в цепях синусоидального тока. Прибор содержит шунт 1, блок 5.задания режимов, электронный ключ 7 и аналого-цифровой преобразователь 13. Введение блока 2 умножения, фильтра 3 нижних частот, коммутаторов 4 и 12, формирователя 6 временных интервалов, электронного ключа 8, интеграторов 9 и 10 и блока 11 деления повышает т. помехоустойчивость устройства, Кроме того, прибор осуществляет следующие режимы измерения: измерение напряжения и тока, измерение активной и ре активной составляющих комплексного сопротивления, измерение активной и реактивной мощности и измерение коэффициента мощности. В описании приве ден пример реализации формирователя 6 временных интервалов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 G 01 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4168106/24-21 (22) 25 ° 12.86 (46) 30.06.88. Бюл. У 24 (72) В.Н.Чинков, В.Г.Войтенков, С.А,Кравченко и В.Н.Лисьев (53) 621.317.791(088.8) (56) Справочник по электроизмерительным приборам,/Под ред. Илюнина К.К, Л.: Энергоиздат, 1983, с.90.

Авторское свидетельство СССР

У 517853, кл. G 01 R 13/02, 1970. (54) ЦИФРОВОЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР (57) Изобретение может быть использовано для измерения электрических величин в цепях синусоидального тока.

Прибор содержит шунт 1, блок 5,зада„.80„„1406491 A 1 ния режимов, электронный ключ 7 и аналого-цифровой преобразователь 13, Введение блока 2 умнбжения, фильтра

3 нижних частот, коммутаторов 4 и 12, формирователя 6 временных интервалов, электронного ключа 8, интеграторов

9 и 10 и блока ll деления повьппает ;. помехоустойчивость устройства, Кроме того, прибор осуществляет следующие режимы измерения; измерение напряжения и тока, измерение активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, измерение активной и реактивной мощности и измерение коэффициента мощности. В описании приведен пример реализации формирователя

6 временных интервалов. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

1406491

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электрических величин в цепях синусоидаль5 .ного тока, Цель изобретения — повышение поме.хоустойчивости и расширение функцио.нальных возможностей прибора.

На фиг.1 изображена функциональ;ная схема предлагаемого прибора;

;на фиг.2 — функциональная схема фор мирователя временных интервалов.

Прибор содержит шунт 1, блок 2 умножения, фильтр 3 нижних частот, первый коммутатор 4, блок 5 задания ежимов, формирователь 6 временных нтервалов, первый 7 и второй 8 электронные ключи, первый 9 и второй 10 интеграторы, блок 11 деления, второй 2р аоммутатор 12 и аналого-цирроаой раобрааоаа галь (АБП) 13.

Формирователь 6 временных интералов содержит первый 14, второй 15 третий 16 усилители-ограничители, 25 ервый анализатор 17 максимума, одовибратор 18, второй анализатор l9 аксимума, первый 20 и второй 21

1 риггеры, элементы И-ИЛИ 22 и 23, четчик 24 и элемент 25 задержки. 30

Вход прибора подключен к первым ходам блока 2 умножения и коммутатоа 4, а также к первому входу формиователя 6 временных интервалов и к входу шунта 1 ° Выход шунта 1, включен 35 ого в токовую цепь, соединен со вто° ° фыми входами блока 2 умножения, комтатора 4 и формирователя 6 временых интервалов. Выход блока 2 умножея подключен к третьим входам комму- 40 татора 4 и формирователя 6 временных интервалов и через фильтр 3 нижних частот — к четвертому входу коммутатора 4. Управляющий вход коммутатора 4 подключен к первому выходу блока 5 45 задания режимов измерения, второй выход которого связан с входом управленИя формирователя 6 временных интервалов. Первый и второй выходы формирователя 6 временных интервалов соедИнены с управляющими входами соответствующих электронных ключей 7 и 8, информационные входы которых подклн чены к соответствующим выходам коммутатора 4, К выходам электронных ключей 7 и 8 подключены интеграторы 9 и

1фр выходы KoTopbfx соединены с соответствующими входами коммутатора 12 и блока 11 деления. Выход блока 11 деления подключен к третьему входу коммутатора 12, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока 5 задания режимов измерения, а выход подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя 13, вход запуска которого соединен с третьим выходом формирователя

6 временных интервалов. Четвертый выход формирователя 6 временных интервалов. подключен к входам сброса обоих интеграторов 9 и 10 °

Формирователь 6. временных интервалов предназначен для формирования импульсов, управляющих работой электронных ключей 7 и 8, сигналов запуска аналого-цифрового преобразователя !3 и сигналов сброса интеграторов 9 и 10; Длительность импульсов, используемых для управления ключами

7 и 8, и их временное положение относительно входных сигналов определяются режимом работы прибора, задаваемым блоком 5 задания режимов измере-, ния.

Выходы элементов И-ИЛИ 22 и 23 . являются соответственно первым и вторым выходами формирователя 6 временных интервалов. Выход счетчика 24 соединен с третьим выходом формирователя 6 временных интервалов и с входом элемента 25 задержки, выход которого является четвертым выходом формирователя 6 временных интервалов.

Прибор работает в одном из следующих режимов: 1 — измерение напряжения; ХХ вЂ” измерение тока; III — измерение активной составляющей комплексного сопротивления Z ЕЧ вЂ” измерение реактивной составляющей комплексного сопротивления Е; Ч вЂ” измерение активной мощности; VI — измерение реактивной мощности; VII — измерение коэффициента мощности.

Прибор работает следующим образом.

1. Режим измерения напряжения.

В данном режиме по сигналу блока

5 задания режимов измерения коммутатор 4 подключает вход прибора к информационному входу электронного ключа 7, а коммутатор 12 подключает выход интегратора 9 к входу аналогоцифрового преобразователя 13. Кроме этого, блок 5 задания режимов измерения обеспечивает подачу разрешающего потенциала на первый управляющий вход элемента И-ИЛИ 22 формирователя

1406491

6 временных интервалов, в результате чего выход усилителя-ограничителя 14 через элемент И-ИЛИ 22 подключается к первому выходу формирователя 6 и, следовательно, к управляющему входу электронного ключа 7.

Усилители-ограничители 14-16 форt мирователя 6 временных интервалов предназначены для формирования из 10 входных переменных сигналов прямоугольных импульсов.

Таким образЬм, на выходах усилителей-ограничителей 14-16 формирователя

6 временных интервалов формируются 15 прямоугольные импульсы, длительность которых равна интервалу времени, в течение которого входной сигнал усилителей положителен.

В рассматриваемом режиме работы 20 прибора на выходе усилителя-ограничителя 14 формируются импульсы с длительностью, равной длительности положительного полупериода измеряемого напряжения. Эти импульсы поступают через открытый по первому входу элемент И-ИЛИ 22 формирователя 6 на управляющий вход электронного ключа

7, на информационный вход которого через коммутатор 4 поступает входное 30 напряжение.

Выходной сигнал электронного ключа 7 интегрируется интегратором 9, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное амплитуде измеряемого синусоидального напряжения, которое через коммутатор 12 передается на информационный вход аналогоцифрового преобразователя 13. АЦП 13

1 по сигналу, формируемому на третьем выходе формирователя 6 временных интервалов, осуществляет его преобра зование в цифровой код. Цикл работы прибора заканчивается сбросом инте- 45 граторов 9 и 10, который производится по сигналу формирователя 6 временных интервалов, поступающему с его четвертого выхода на входы сброса интеграторов. При этом частота сигна- 50 ла сброса интеграторов и сигнала запуска АЦП 13 задается коэффициентом пересчета счетчика 24, который выбирается, исходя из требуемой точности измерения, II. Измерение тока.

В этом режиме блок 5 задания режимов измерения формирует управляющие сигналы, по которым выход шунта 1 подключается коммутаторам 4 к инфор.мационному входу электронного ключа

8, а выход интегратора 10 коммутатором 12 соединяется с информационным входом аналого-цифрового преобразователя 13. Кроме этого, блок 5 задания режимов измерения обеспечивает выдачу разрешающего потенциала на первый управляющий вход элемента И-ИЛИ 23 формирователя 6 временных интервалов, При этом на втором выходе последнего, подкл1..ченном к управляющему входу электронного ключа 8, аналогично режиму 1, формируются импульсы, определяющие открытое состояние электронного ключа 8. Напряжение шунта 1, пропорциональное измеряемому току, через коммутатор 4 и электронный ключ

8 поступает на вход интегратора 9, с выхода которого сигнал, пропорциональный амплитуде измеряемого тока, преобразуется АЦП 13 в выходной цифровой код.

Ш. Измерение активной составляющей комплексного сопротивления Z

В данном режиме блок 5 задания режимов измерения формирует на своих выходах управляющие сигналы, по которым вход прибора и выход шунта 1 подключаются к информационным входам электронных ключей 7 и 8 соответст-. венно, выход блока 11 деления подключается коммутатором 12 к выходу аналого-цифрового преобразователя 13 а на вторые управляющие входы элементов И-ИЛИ 22 и 23 формирователя 6 временных интервалов подаются разреъ шающие потенциалы.

Формирователь 6 временных интервалов в рассматриваемом режиме работает следующим образом. Прямоугольный импульс с выхода усилителя-ограничителя 15 поступает на вход одновибратора 18, который формирует короткий импульс, совпадающий по времени с передним фронтом входного импульса, а следовательно, с моментом перехода напряжения выхода шунта 1 через нулевое значение из области отрицательных значений в область положительных. Выходной импульс одновибратора

18 поступает на S-вход триггера 20 и устанавливает его в единичное состояние. В момент равенства входного напряжения, поступающего на первый вход формирователя 6 временных интервалов, положительному амплитудному значению на выходе анализатора 17

1406491 максимумов формируется короткий импульс, по которому триггер 20 устанавливается в нулевое состояние. Таким образом, на единичном выходе триггера 20 формируется последовательность импульсов, длительность которых равна интервалу между моментами времени, соответствующими нулевому значению напряжения с выхода шунта l и максимальному положительному значению входного напряжения, Эти импульсы, подаваемые через открытый по второму входу элемент И-ИЛИ 22 на первый выход формирователя 6 вре- 15 менных интервалов, используются для включения электронного ключа 7.

Управление работой электронного ! ключа 8 осуществляется импульсами со ! второго выхода формирователя 6. Фор- 20 мирование этих импульсов осуществляется аналогично режиму II.

Таким образом, в результате включения электронных ключей 7 и 8, напряжения с выходов последних интегри- 2В руются интеграторами 9 и 10 и поступают на входы блока 11 деления. Сигнал с выхода блока ll деления, пропорциональный активной составляющей комплексного сопротивления Z, через ЗО коммутатор 12 поступает на информационный вход АЦП 13, преобразуемый последним в выходной цифровой код.

IV. Режим измерения реактивной составляющей комплексного сопротивле- З5 ния Z. .В данном режиме состояние коммутаторов 4 и 12 сохраняется таким же, как в режиме III.. Блок 5 задания ре жимов измерения подает разрешающий 40 потенциал на третьи управляющие входы элементов И-ИЛИ 22 и 23 формирователя б временных интервалов, Отличие работы прибора в IV режиме от предыдущего состоит в том, что на первом выходе формирователя 6 временных интервалов формируется импульс, длительность которого равна интервалу времени между переходами сигналов с входа прибора и с выхода шунта 1 через положительные максимумы. При этом формирователь 6 времен-! ных интервалов работает следующим образом. Максимальное значение входного сигнала определяется анализатором 17 максимумов, а формируемый в этот момент íà его выходе импульс устанавливает триггер 21 в единичное состояние. Аналогично происходит формирование импульса на выходе анализатора 19 максимумов, на вход которого поступает напряжение с выхода шунта

1. По этому импульсу триггер 21 устанавливается в нулевое состояние. Последовательность импульсов, получаемая на выходе триггера 21, через открытый по третьему управляющему входу элемент И-ИЛИ 22 подается через первый выход формирователя 6 временных интервалов на вход управления электронного ключа 7.

Напряжения с выходов электронных ключей 7 и 8 через интеграторы 9 и

10 поступают на входы блока 11 деления, напряжение с выхода которого, пропорциональное реактивной состав.— ляющей комплексного сопротивления, преобразуется АЦП 13 в цифровой код.

V. Измерение активной мощности.

В данном режиме блок 5 задания режимов измерения формирует управляющие сигналы, по которым коммутатор 4 подключает выход блока 2 умножения к информационному входу электронного ключа 7, коммутатор 12 подключает выход интегратора 9 к информационному входу аналого-цифрового преобразователя 13, а на четвертый управляющий вход элемента И-ИЛИ 22 формирователя

6 временных интервалов подается разрешающий потенциал, На четвертый информационный вход элемента И-ИЛИ 22 формирователя б временных интервалов подается сигнал, соответствующий уровню логической единицы, вследствие чего на выходе элемента И-ИЛИ 22 также формируется высокий потенциал и, следовательно, электронный ключ 7 в течение всего времени измерения будет открыт. Выходной сигнал блока 2 умножения, пропорциональный мгновенной мощности, через включенный электронный ключ 7 и интегратор 9 и компаратор 12 поступает на информационный вход АЦП 13, который преобразует его в цифровой код.

VI ° Измерение реактивной мощности.

В этом режиме блок 5 задания режимов измерения формирует на своих выходах управляющие сигналы, по которым коммутатор 4 подключает выход блока 2 умножения через фильтр 3 нижних частот к информационному входу электронного ключа 7, выход интегратора 9 коммутатором 12 соединяется с

1406491

Формула изобретения

1.Цифровой универсальный измерительный прибор, содержащий шунт в входом аналого-цифрового преобразователя 13, а на пятый управляющий вход элемента И-ИЛИ 22 формирователя 6 временных интервалов подается разре- 5 шающий потенциал.

В рассматриваемом режиме формирователь 6 временных интервалов формирует на своем первым выходе прямоугольный импульс с длительностью, 10 равной интервалу времени, в течение которого сигнал, подаваемый с выхода блока 2 умножения на третий вход формирователя 6, положителен. Это осуществляется путем использования уси- 15 лителя-ограничителя 16, выход которого подключен к пятому информационному входу элемента И-ИЛИ 22.

Таким образом, выходное напряжение фильтра 3 нижних частот через элек- 20 тронный ключ 7, управляемый сигналом с первого выхода формирователя Ь временных интервалов, подается на вход интегратора 9, с выхода которого сигнал, пропорциональный реактивной

25 мощности, поступает на информационный вход АЦП 13, преобразуемый последним в цифровой код, VII, Измерение коэффициента мощности, В данном режиме блок 5 задания режимов измерения формирует на своих выходах управляющие сигналы, по которым вход напряжения прибора подключа- . ется коммутатором 4 к информационным входам электронных ключей 7 и 8, выход блока ll деления подключается коммутатором 12 к аналого-цифровому преобразователю 13, а на шестой и четвертый управляющие входы элемен- 40 тов И-ИЛИ-22 и 23 формирователя 6 временных интервалов подаются разрешающие потенциалы. Последний формирует управляющие электронными ключами 7 и 8 импульсы по первому выходу - 45 аналогично режиму III, а по второму— аналогично режиму I.

В результате деления выходных напряжений интеграторов 9 и 10 на выходе блока 11 деления формируется 50 сигнал, пропорциональный коэффициенту мощности, поступающий на информационный вход АЦП 13, который преобразует его в цифровой код. цепи тока, блок задания режим:-. измерения, первый электронный ключ, аналого-цифровой преобразователь, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей прибора, B него дополнительно введены блок умножения, фильтр нижних частот, цва коммутатора, .формирователь временных интервалов, два интегратора, второй электронный ключ и блок деления, при этом вход прибора соединен с объединенными первыми входами блока умножения, первого коммутатора, формирователя временных интервалов и первым выводом шунта, второй вывод которого соединен с объединенными вторыми входами первого коммутатора, формирователя временных интервалов и блока умножения, выход которого подключен к третьим . входам первого коммутатора, формиро-. вателя временных интервалов и через фильтр нижних частот — к четвертому входу первого коммутатора, соединенному по управляющему входу с первым выходом блока задания режимов измере-. ния, второй выход которого подключен к входу управления формирователя временных интервалов, первый и второй выходы первого коммутатора соединены соответственно с информационными входами первого и второго электронных ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя временных интервалов, а выходы — к входам одноименных интеграторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутатора и блока деления, выход которого соединен с третьим входом второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока задания режимов измерения, а выход — к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого соединен с третьим выходом формирователя временных интервалов, четвертый выход которого подключен к входам сброса обоих интеграторов.

2.Прибор по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что формирователь временных интервалов содержит три усилителя-ограничителя, два анализатора максимума, одновибратор, два триггера, два элемента И-ИЛИ, счет)406491

10 1Ь а

1 Выход

2 РЬООд дх

ИЬц Од

4 й/АМ

Вод упр:

<Риг. 2

Составитель В.Крючков

Техред M. Ходанич Корректор II,Ïèëèïåíêo

Редактор А.Ренин .Заказ 3186/39

Подписное

Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производстненно-полиграфическое предприятие, F ° Ужгород, ул. Проектная, 4 чик, элемент задержки, при этом первый вход формирователя временных интервалов подключен к входам первого усилителя-ограничителя и первого анализатора максимума, выход последнего из которых соединен с R-вхоцом

nepsoro триггера и с $-входом второго триггера, а выход первого усилите,ля-ограничителя - с первым и четвер- 10 тым информационными входами первого

:и второго элементов И-ИЛИ соответственно, второй вход формирователя, временных интервалон соединен с вхо . дами второго усилителя-ограничителя 15 и анализатора максимума, выходы кото1 рых. соответственно подключены к вхо,ду одновибратора и к R-входу второго

, триггера, а выход одновибратора сое,дииен с $-входом первого триггера и 20 ,входом счетчика, кроме этого, выход второго усилителя-ограничителя под,ключен к первым трем информационным входам второго элемента И-ИЛИ, а единичные выходы первого и второго триггера соединены соответственно с вторым и третьим информационными входами первого элемента И-ИЛИ, на четвертый информационный вход которого подан уровень логической единицы, третий вход формирователя временных интервалон подключен к нходу третьего усилителя-ограничителя, соединенного по выходу с пятым информационным входом первого элемента И-ИЛИ, входы управления первого и второго элементов И-ИЛИ объединены и подключены к входу управления формирователя, а их выходы — соответственно к первому и второму его ныходам, выход счетчика соединен с третьим выходом формирователя временных интервалов и с входом элемента задержки, выход которого подключен к четвертому выходу формирователя временных интервалов.

Цифровой универсальный измерительный прибор Цифровой универсальный измерительный прибор Цифровой универсальный измерительный прибор Цифровой универсальный измерительный прибор Цифровой универсальный измерительный прибор Цифровой универсальный измерительный прибор 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть применено при измерении интегральных характеристик переменного напряжения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения электрических параметров

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в стробоскопических осциллографах или в цифровых измерительных системах , в частности в автоматизированных системах проверки параметров изделий

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении анализаторов импульсных сигналов

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для одновременной регистрации в цифровом виде нескольких аналоговых сигналов

Изобретение относится к области электроизмерительной техники

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системах, подвергающихся воздействию помех

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области измерителей количества электроэнергии, и может быть использовано для измерения как активной, так и реактивной электроэнергии

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для передачи информации об объекте диагностирования

Изобретение относится к области измерения физических величин путем преобразования их в электрические величины, например в частоту переменного тока, преобразования ее в последовательность импульсов и их подсчета, в частности к модификации основных электрических элементов, приспособленных для использования в электрических измерительных приборах, к конструктивным сопряжениям таких элементов с этими приборами, а также к конструктивным соединениям электрических измерительных приборов с электронными устройствами общего назначения, например с устройствами для подсчета импульсов, и представления измеряемых электрических переменных величин в цифровом виде

Изобретение относится к технике электрических измерений и может быть использовано в системах сбора данных для преобразования напряжения переменного тока в код

Изобретение относится к области измерительной техники в частности, к анализу и синтезу речевых сигналов и может быть использовано в автоматике, вычислительной технике и кодовых системах, например, замках, управлении бытовой техникой и цветовой визуализации музыкальных речевых произведений

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в ядерной физике для исследования ударных и взрывных процессов , протекающих в течение коротких промежутков времени, измеряемых наносекундами

Изобретение относится к электроизмерительной технике н может быть использовано при разработке измерительной аппаратуры повьшенной точности для исследования быстропротекающих процессов применительно к задачам обработки гидроакусторадиолокационных сигналов сложной формы
Наверх