Преобразователь среднеквадратических значений напряжения

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. . Цель изобретения - повышение точности преобразования - достигается применением переключателей 6, 7, квадратора 8, переключателя 9, блока 4 управления, блока 10 извлечения квадратного корня. Устройство содержит также операционный усилитель 1, блок 2 выборки-хранения, конденсатор 3, делительный блок 5. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

COl (ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673677/21 (22) 04,04.89 (46) 30.10.91. Бюл, ¹ 40 (71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) И,Ю,Сергеев и П.В.Белаш (53) 621.317.322(088.8) (56) Гутников В.С, Применение операционных усилителей в измерительной технике/Л.: Энергия, 1975, с.91.

Авторское свидетельство СССР №.930135, кл. G 01 R 19/02, 1980.

„„53J 1688174 А1

2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИХ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем, . Цель изобретения — повышение точности преобразования — достигается применением переключателей 6, 7, квадратора 8, переключателя 9, блока 4 управления, блока 10 извлечения квадратного корня. Устройство содержит также операционный усилитель 1, блок 2 выборки-хранения, конденсатор 3, делительный блок 5. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1688174

+ = 2k14Txfo, Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к преобразователям среднеквадратических значений напряжения, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На чертеже приведена структурная "хема преобразователя среднеквадратических значений напряжения.

Преобразователь среднеквадратических значений напряжения содержит операционный усилитель 1, блок 2 выборки-хранения, конденсатор 3, блок 4 управления импульсов, делительный блок 5, переключатели 6 и 7, квадратар 8, переключатель 9 и блок 10 извлечения квадратного карня. Блок 4 управления содержит усилитель- ограничитель 11, триггер 12 и ждущий мультивибратор 13, делитель 14 частоты, счетчик 15 импульсов и регистр 16, а также генератор 17 опорной частоты, подключенный к счетчику 15 импульсов. Вход блока 10 извлечения квадратного корня соецинен с выходам блока 2 выборки-хранения, неинвертирующий вход операционного усилителя 1 соединен с общей шиной, вход блока 2 выборки-хранения соединен с выходом операционного усилителя 1, вход блока 4 управления соединен с входом устройства, вход переключателя б соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 1, а выходы соединены с обкладками конденсатора 3, выходы переключателя 7 соединены с обкладками конденсатора 3, а вход — с выходом операционного усилителя 1, выход квадратара 8 соединен с входом делительнаго блока 5, а вход -îå,ä.èíåí с выходом переключателя 9, входы которого соединеHbI соответственна с входам и выходом устройства, первый выход блока 4 управления соединен с входом делительнага блока 5, выход блока 2 выборки-хранения является выходом устройства, выход делительного блока соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 1, второй выход блока 4 управления соединен с входами управления переключателей 6, 7, 9, а первый выход соединен с входом управления блока

2 выборки-хранения.

Вход усилителя-ограничителя i1 является входом блока 4 управления, а выход соединен с входом триггера 12, выход которого является третьим выходом блока 4 управления и соединен с входом жду.цего мультивибратора 13, выход которого является третьим выходом блока 4 управления, выход делителя 14 ча< .таты которого соединен с первым входом регистра 16 и первым

35 входом счетчика 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 1?, а выход — с вторым входом регистра 16, выход которого является первым выходам блока 4 управления.

Преобразователь работает следующим образом.

Входной сигнал Ux, пройдя через усилитель-ограничитель 11, поступает на счетный вход триггера 12, на выходе которого формируется меандр, частота которого в два раза ниже частоты входного переменного напряжения Ux. Сигнал с выхода триггера

12 управляет переключателями б, 7 и 9, в результате чего ва время одного из двух смежных периодов входное напряжение поступает на вход квадратора 8 и конденсатор

3 подключается первой обкладкой к инвертирующему входу операционного усилителя

1, а второй обкладкой — к выходу операционного усилителя. Ва время следующего периода напряжения Ux к входу квадратора 8 оказывается подключенным выходное напряжение устройства, а конденсатор 3— подключенным к операционному усилителю

1 в обратной полярности, т,е. первой обкладкой — к выходу, а второй обкладкой — к инвертирующему входу. Операционный усилитель 1 в совокупности с конденсаторам 3 образует интегратор. Блок 2 выборкихранения в момент прихода íà его вход управления короткого импульса, сформированы:ro ждущим мультивибратором 13 (один раэ в два периода напряжения Ux), осуществляет выборку и последующее запоминание напряжения на выходе операционного усилителя 1. Блок 10 извлечения квадратного корня преобразует напряжение так, что ега значение становится пропорциональным корню квадратному из значения напряжения, поступившего с выхода блока 2 выборки-хранения. Функцию делительнаго блока 5 может выполнять преобразователь кода в сопротивление, подключенный к входу интегратора. Делитель

14 частоты задает период сброса счетчика

15 с предварительной переписью его кода в регистр 16 в результате чего кад, поступающий с регистра 16 на делительный блок 5, определяется выражением

rpe 111 — коэффициент деления частоты делителя 14 частоты;

Tx — период входного напряжения;

f0 — частота генератора 17, Таким образом код, поступающий на делительный блок 5, прямо пропорционален длительности периода Т><, а сопротив1688174

R = k5Nx = 2k5k14foTx

=(Я

u>= аRoU + „г

2 Ьti4r, С

25 к8 60

2 k5k14fp С ление, включенное между выходом квадратора 8 и входом операционного усилителя 1, равно где k5 — коэффициент передачи делительного блока 5.

Квадратор 8 осуществляет возведение в квадрат напряжения, подключенного к его 10 входу.

Предположим, перед началом первого из рассматриваемых периодов входного напряжения U» выходное напряжение устройства было равно Up. Тогда после окончания 15 первых двух периодов напряжения 0» выходное напряжение станет равным где С вЂ” емкость конденсатора 3;

1 х 2

1х

Uх = — J Ux(t) dt — квадрат средТх него значения входного напряжения U», yc- 30 редненного за период Тх, 35

ka. k1o — коэффициенты передачи блоков

8 и 10 соответственно.

После окончания вторых двух периодов ° напряжения Ux выходное напряжение станет равным . 40

После окончания и-х двух периодов кв к>О х » Q "+ U2 Qo (2 k5k14fp С

50 где ) — порядковый номер пары рассматриваемых периодов напряжения Ux, j = 1, и.

Первый член под" корнем в последнем выражении представляет собой сумму и членов геометрической прогрессии со зна- 55 менателем прогрессии0, сходящейся при выполнении условия IQt< 1, Второй член—

Uo2Q" убывает по абсолютной величине при выполнении этого же условия при п -+ со.

Воспользовавшись формулой для определения суммы бесконечного числа членов геометрической прогрессии, запишем выражение для определения выходного напря:кения устройства в установившемся режиме, т.е. уравнение преобразования устройства

Это выражение соответствует определению среднеквадратического значения напряжения переменного тока, т.е. выходное постоянное напряжение устройства Uco в установившемся режиме прямо пропорционально среднеквадратическому значению входного переменного напряжения Ux, Формула изобретения

1. Преобразователь среднеквадратических значений напряжения, содержащий квадратор, делительный блок, блок выборки-хранения, блок извлечения квадратного корня, вход которого соединен с выходом блока выборки-хранения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены операционный усилитель, конденсатор, первый, второй, тре1ий переключатели, блок управления, причем неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной устройства, вход блока выборки-хранения соединен с выходом операционного усилителя, первый вход блока управления соединен с входом устройства, вход первого переключателя соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, а выходы соединены с обкладками конденсатора, выходы второго переключателя соединены с обкладками конденсатора, а вход — с выходом. операционного усилителя, выход квадратора соединен с входом делительного блока, а вход соединен с выходом третьего переключателя, входы которого соединены соответственно с входом и выходом устройства, первый выход блока управления соединен с входом целительного блока, выход блока извлече:.ия квадратного корня является выходом устройства, выход делительного блока соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, третий выход блока управления соединен с входами управления переключателей, а первый выход блока управления соединен с входом управления блока выборки-хранения.

2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, блок управления содержит усилитель-ограничитель, триггер, ждущий

1688174

Составитель Е.Илюшкин

Редактор Т.Лошкарева Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.MàêcèìèUjèíåö

Заказ 3706 Тираж 392 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Х-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул.Гагарина, 101 мультивибратор, регистр, счетчик, делитель частоты, генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты и первым axqpрм регистра, второй вход которого соедрн6 с выходом счетчика, выход регистра являетМ первым ццжодом блока уп равления, вход дег . Ь:. L I i лителя частоты соединен с выходом ждущего мультивибратора, который является вторым выходом блока управления, вход ждущего мультивибратора соединен с выхо5 дом триггера и является третьим выходом блока управления, входтриггера соединен с выходом усилителя-ограничителя, вход которого является входом блока управления,