Измеритель пульсаций постоянного нап-ряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 261278 (21) 2704450/18-21 (51)М. Кл.

G 01 R 19/00 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150281 Бюллетень М 6 (53) УДК 621. 317..7(088.8) Дата опубликования описания 25. 02. 81

M.ß.ÌèHö, В;Н.Чинков, A.A.Ãîðëà÷, В.И.Стеценко и Е.П.Коваленко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ ПОСТОЯННОГО НАПРЯГ(ЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования на этапах проектирования, пронзводства.и эксплуатации вторичных источников постоянного напряжения.

Известен измеритель пульсаций постоянного напряжения, содержащий калибровочный делитель напряжения, выход которого через один из контактов многополосного переключателя, разделительный конденсатор н усилитель подключен к первому входу блока сравнения, источник питания, выход которого через другой контакт переключателя связан с уси лителем и другим входом блока сравнения, измерительный прибор, .вход которого через третий и четвертый контакты переключателя соединен с выходами делителя напряжения и блока сравнения 11) .

Недостатком устройства является наличие методических погрешностей при измерении пульсаций несинусоидальной формы, а также вследствие того, что калибровка и измерение осуществляются в разные интервалы времени. Данному устройству свой-" ственны также слабая помехозащищенность от импульсных постороннихвоздействий и сложность автоматизации процесса измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является измеритель пульсаций постоянного напряжения, содержащий блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами лагнческих элементов И и трех блоков переноса кода, блок определе-ния среднего значения параметра, выход которого подключен к информационному входу первого блока пе15 реиоса кода, делитель кодов, входы которого соединены с выходами первого и. второго блоков переноса кода, первый счетчик, выход которого подключен к информационному входу

20 второго блока переноса кода, второй счетчик, формирователь импульсов, пересчетный блок, источник образцового напряжения (2) °

Недостаток этого устройства свя25 зан с наличием методической напряженности, обусловленной тем, что коэффициент пульсаций определяется по амплитуде первой гармоники, а ,не по максимальному отклонению пе3Q ременной составляющей от среднего

805188 значения исследуемого сигнала. Кроме того, устройство не позволяет контролировать пульсации, имеющие импульсный характер.

Цель изобретения - повышение точности и расширение Функциональных воэможностей измерительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель пульсаций постоянного напряжения, содержащий блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами двух логических элементов И и трех блоков переноса кода, блок определения среднего значения параметра, выход которого подключен к информационному входу первого блока переноса кода, делитель кодов, входы которого соединены с выходами первого и второго блоков переноса кода, первый счетчик, выход которого подключен к информа- 20 ционному входу второго блока переноса кода, второй счетчик, формирователь импульсов, пересчетный блок, источник образцового напряжения, введены два ограничителя напряжения, блок вычитания напряжений, йреобразователь код-напряжение, усилитель, логический элемент ИЛИ и дополнительный формирователь импульсов, причем первые входы ограничителей напряже30 ния соединены со входом устройства и с выходом преобразователя код-на.пряжение, а выходы через формирователи импульсов и логические элементы И - co входами логического

35 элемента ИЛИ, вход блока управления через пересчетный блок подключен к выходу логического элемента ИЛИ, а один из выходов — к управляющему входу второго счетчика, информационный вход которого соединен с выхо- 40 дом пересчетного блока, входы преобразователя код-напряжение подключены к выходам источника образцового напряжения и второго счетчи. ка, а.выход - ко вторым входам ог- . 45 раничителей напряжения и к одному из входов блока вычитания напряжений, другой вход блока вычитания напряжений соединен со входом устройства, а выход через усилитель совходом блока определения среднего значения параметра, выход блока определения среднего значения параметра через третий блок переноса кода подключен к одному из информационных входов первого счетчика, другой йнформационный вход которого соединен с выходом пере-. счетного блока.

На чертеже представлена Функци--ональная схема предложенного изме- gp рителя .пульсаций постоянного напряжения.

В устройство входят блок 1 вычитания напряжений, усилитель 2, блок

3 определения среднего значения параметра, ограничители 4 и 5 напряжения, преобразователь 6 код-напряже- i ния, счетчик 7 (напряжения), источник 8 образцового напряжения, усиливающие формирователи 9 и 10 импульсов, логические элементы И.11, 12, логический элемент ИЛИ 13, пересчетный блок 14, блок 15 управления, счетчик 16 (пульсаций), блоки 17 и 18 переноса кода, делитель кодов 19 и блок 20 переноса кода.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в счетчик

7 и в делитель 19 кодов записывается код й„ номинального напряжения Ч„ исследуемого источника. Этот код может вводиться либо вручную, либо автоматически, если измеритель работает в составе системы автоматического контроля. Код йн„. записанный в счетчике 7, управляет преобразователем 6. код-напряжение, питание которого осуществляется от источника 8 образцового напряжения. В результате на выходе преобразователя 6 код-напряжение формируется постояннное образцовое напряжение, равное номинальному напряжению Чц исследуемого источника.

Исследуемое напряжение Ч„ в общем случае отличается от номинального.

В режиме измерения нестабильности или систематической погрешности напряжения исследуемое напряжение Vq поступает на первый вход блока 1 вычитания напряжений, на второй вход которого подается- номинальное напряжение Ч„ с выхода преобразователя 6 код-напряжение. Разностное напряжение с выхода блока

1 вычитания напряжений, равное ьЧ=(Ч -Ч„), поступает через усилитель 2 на блок 3 определения среднего значения параметра, которым измеряется среднее значение AЛ раэностного напряжения.

Напряжение д V характеризует абсолютное значение нестабильности исследуемого напряжения Ч„.

Режим измерения пульсаций предусматривает измерение как положительных, так и отрицательных максимальных значений пульсаций, т.е. переменной составляющей U„ исследуемого напряжения V„ относительно- его среднего значения V>.

В этом режиме исследуемое напряжение V поступает на первые входы ограничителей 4 и 5. На вторые входы ограничителей 4, 5 подается опорное напряжение Vo с выхода преобразователя 6 код-напряжение, равное номинальному (V Ч„). Ограничитель

4 служит для ограничения(исследуемого напряжения Ч„ сверху, à ограничитель 5 — снизу относительно опорного напряжения, поступающего с преобразователя 6 код-напряжение.

805188

На выходе ограничителя 4 имеется сигнал если Vx> Чо, а на выходе ограничителя 5 - если Ч„С Чо . Сигналы с выходов ограничителей 4 и 5 поступают на формирователи 9 и 10 соответственно. На выходах формирователей 9 и 10 вырабатываются импульсы определенной амплитуды и длительности, кото- . рые подаются на информационные входы логических элементов И 11 и 12.

На управляющие входы этих элементов поступает управляющий сигнал от блока 15 управления. Управляющий сиг,нал имеет определенную длительность

Т, выбираемую таким образом, чтобы она составляла несколько периодов

Т пульсаций исследуемого напряжения

V„ . На элемент И 11 управляющий сигнал от блока 15 управления поступает. при измерении положительной амплиту-. ды пульсации V +, а на элемент И 12— при измерении отрицательной ампли- 20 туды пульсации Ч„- ..

Пусть измеряется положительная амплитуда пульсаций Ч,+, т.е. разрешающий управляющий сигнал с блока

15 управления подан на элемент И 11. 25

В этом случае импульсы с выхода формирователя 9 через элемент И 11 и элемент HJIH 13 поступают на пересчетный блок 14. Коэффициент пересчета g этого блока выбирается равным

9ап= †„., исходя из,статистических, тн свойств пульсаций. Без статистического усреднения числа превышений исСледуемого напряжении Ч„ над опорным ЧО резко бы снизилась помехозащищенность измерений. После поступления 9 импульсов на вход пе« ресчетного блока 14 на его выходе формируется сигнал переполнения, который поступает на счетчик 7, счетчик 16 и блок 15 управления. Блок 15 40 управления снимает разрешающий сигнал с элемента И 11, если даже изме. рительный интервал Т„ не закончился. Счетчик 7 работает в режиме суммирования, поэтому код Ми, записан= 45 ный в нем, увеличивается на единицу и соответствующее приращение получит опорнре напряжение на выходе преобразователя 6 код-напряжение.

Это приращение определяется допу-. стимой погрешностьв измерения пульсаций. На управляющий вход элемента И 11 снова поступает разрешающий сигнал от блока 15 управления.

Ест по-прежнему Чк> Чд, работа измерителя полностьв повторяется.

Так продолжается до тех пор, пока за время Т пересчетный блок 14 не успеет заполниться. Это означает, что опорное напряжение Чд стало больше максимального значения 60 исследуемого напряжения Ч . На этом процесс измерения положительной амплитуды пульсаций V + заканчивается.

К этому моменту в счетчике пульсаций 16 будет зафиксирован код пико- g5 вой величины пульсации Ч .пи <= " ю Чн

По сигналу, поступающему в этот момент от блока 15 управления, счетчик 7 переводится в режим вычитания и в нем восстанавливается код и номинального напряжения V> . Этим же сигналом в счетчик 16 через блок переноса кода 17 вводится с обратным знаком код систематической составляющей дV, записанный в блоке определения среднего значения параметра 3. В результате в счетчике 16 образуется код й„ i положительной амплитуды пульсаций V„+ ияик д

Аналогично работает измеритель при определении отрицательной амплитуды пульсаций Ч,-. Отличие состоит в том, что разрешающий сигнал от блока управления .15 поступает на управляющий вход элемента И 12, счетчик 7 работает в режиме вычитания и код систематической составляющей дЧ вводится в счетчик 16 с тем же знаком. В результате в счетчике 16 будет фиксироваться код й„ отрицательной амплитуды пульсаций

V =V — +д7Ч гДЕ Ч опик п пик х пик н

Для определения относительных значений нестабильности и пульсаций служит делитель 19 кодов. При вычислении относительного значения нестабильности re сигналу от блока

15 управления код систематической составляющей и вводится через блок

20 переноса кода в делитель 19 кодов, на выходе которого получается численное значение относительной нестабильности — . Прч вычиследч

VH нии относительного значения пульсаций в делитель 19 кодов также вводится код систематической составляющей дЧ, который суммируется с кодом й„, образуя код среднего значения исследуемого сигнала V> .

Затем в делитель 19 кодов из счетчика 16 вводится код либо положительный Ч„+, либо отрицательной

V - - амплитуды пульсаций и на его выходе получается численное значение коэффициента пульсаций

V Ut1

Либо

Vx Vx

Предложенное устройство легко может осуществлять. измерение среднеквадратического значения пульсаций, а также контроль .импульсных помех (их уровня и момен а появления).

В данном устройстве устранены методические погрешности, поскольку в нем измеряются истинные амплитудные значения пульсаций независимо от формы кривой этих пульсаций, а вычисление коэффициента пульсаций производится по среднему значонив исследуемого напряжения. По7

805188 мехоэащищенность измерения пульсаций оказывается повышенной, так как в устройстве реализована статистическая обработка пульсаций. За счет обеспечения возможностей измерения как положительных, так и отрицательных пульсаций, а также систематического ухода исследуемого напряжения и характеристик импульсных помех существенно расширен класс решаемых устройством задач. Не вызывает также затруднений измерение дрейфа или скорости изменения систематической составляющей, если измерять систематическую составляющую уходов исследуемого напряжения через определенный интервал времени.

Если обеспечить систематические составляющие для двух моментов времени „ и t соответственно ьV„ и оЯ, то дрейф d определится как д ДМ2- дЧ„

20

Формула изобретения

Измеритель пульсаций постоянного напряжения, содержащий блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами двух логических элементов И и трех блоков переноса кода, блок определения среднего значения параметра, выход которого подключен к информационному входу первого блока переноса кода, делитель кодов, входы которого соединены с выходами первого и второго блоков переноса кода, первый счетчик, выход которого подключен к информационному входу второго блока переноса кода, второй счетчик, фор35

40 где д =е -t„

В случае tconst о величине дрейфа можно судить по разности (Й - аН„),25 которая может быть получена в блоке

3 определения среднего значения параметра. мирователь импульсов, пересчетный блок, источник образцового напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос,ти и расширения функциональных возможностей, в него введены два ограничителя напряжения, блок вычитания напряжений, преобразователь коднапряжение, усилитель, логический

) элемент ИЛЙ и дополнительный формирователь импульсов, причем первые входы ограничителей напряжения соединены со входом устройства и с выходом преобразователя код-напряжение, а выходы через формирователи импульсов и логические элементы И— со входами логического элемента ИЛИ, вход блока управления через пересчетный блок подключен к выходу логического элемента ИЛИ, а один из выходов — к управляющему входу второго счетчика, информационный вход которого соединен с выходом пересчетного блока, входы преобразователя код-напряжение подключены к выходам источника образцового напряжения и второго счетчика, а выход — ко вторым входам ограничителей напряжения и к одному из входов блока вычитания напряжений, другой вход блока вычитания напряжений соединен со. входом устройства, а выход через усилитель — со .входом блока определения среднего значения параметра, выход блока определения среднего значения параметра через третий блок переноса кода подключен к одному из информационных входов первого счетчика, другой информационный вход которого соединен с выходом пересчетного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 447620, кл. G 01 R 19/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 573770, кл. G 01 R 23/20, 1976.

805188

Составитель Л.Морозов

Редактор М.Недолуженко Трхред Н.Граб Корректор Н.Бабинец

Заказ 0872 бб Тираж 3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4