СССР . но делам изобретений и открытий (53} УДК 621.317. . 326(088.8) M. С. Волковой, Е. В. Каюшев, Е. Л. Кон, Н. Н. Матушкин и A. А. Южаков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Пермский политехнический институт

f54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ

СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Йзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования в качестве первичного преобразователя для устройства ввода в

ЦВМ.

Известно устройство для измерения амплитудй синусоидального напряжения содержацее соединенные последовательно и подключенные к входной шине смеситель, элемент сравнения, олок циф. рового отчета, а также источник компенсирующего напряжения, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, первый выход подключен через нормализатор к другому входу элемента сравнения, а второй выходк другому входу блока цифрового отсчета, другой вход нормализатора подключен к выходу генератора строб- > импульсов и к управляющему входу смесителя, вход генератора строб-импульсов через блок синхронизации подключен к входной шине (1j.

Недостатком этого устройства является низкая надежность, Известно также устройство для измерения амплитуды переменного синусоидального напря>кения, содержащее источник опорного синусоидального напряжения, выход которого через фазоврацатель подключен к первому входу цифрового фазометра, второй вход которого подключен к шине входного сигнала (2J .

Недостатком такого устройства является такие низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения содержацее источник опорного синусоидального напряжения,.выход которого через фазоврацатель подключен к пер" вому входу цифрового фазометра, второй вход которого подключен к шине входного сигнала, введены интеграО!36

3 93 тор, блок выделения разности, источник эталонного напряжения, два ключа, блок управления, причем шина входного сигнала через последовательно соединенные первый ключ, интегратор, блок выделения разности, второй ключ подключена к управляющему входу фазовращателя, выход которого соединен с вторьп входом первого ключа и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к входной шинев а выходы подключены соответственно к управляющим входам. первого ключа, интегратора, второго ключа, выход источника эталонного напряжения подключен к другому вхоI

1 ду блока выделения разности.

На фиг: представлена схема уст" ройства для измерения амплитуды синусоидального напряжения; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие.его работу.

Устройство содержит источник 1 опорного синусоидального напряжения, фазовращатель 2, цифровой фаэометр

3, интегратор 4, блок 5 выделения разности, источник 6 эталонного напряжения, ключи 7 и 8, блок 9 упра вления.

Работа устройства для измерения амплитуды синусоидального напряжения протекает циклически. Начало каждого цикла преобразования определяется перехедом через ноль снизу вверх измеряемого напряжения U, При прохождении через ноль снизу вверх измеряемого напряжения Ох запускается цифровой фазометр 3 (мо >.; мент tp на фиг.2).

В момент t< цифровой фазометр 3 заканчивает измерение фазового сдвига между U и Ооп(((>)(временной интере, вал и - t ). На выходе-цифрового фазометра - код.

В момент t перехода через ноль опорного синусоидального напряжения

Ооп() блок 9 управления вырабаты- вает сигнал, который подключает с помощью ключа 7 ко входу интегратора 4 выход,фаэовращателя 2. Интегратор 4 интегрирует текущие значения опорного синусоидального напряжения

Up!i(g) до момента времени t2 равен" ства Ооп(ф) с измеряемым найряжением 0> .

Затем блок 9 управления вырабатывает сигнал„ по которому первый ключ;

7 подключает на вход интегратора 4 преобразуемый сигнал, и интегратор . 4 интегрирует текущие значения измеряемого напряжения U< до момента равенства последнего нулю (момент

I времени t>).

Интегрирование прекращается и интегратор 4 переходит в режим хранения (запоминания) напряжения 0„ .

8 момент времени t > блок 9 управле10 ния вырабатывает сигнал, по котороМу замыкается на некоторое время второй ключ 8., Так как на выходе интегратора 4 запоминается текущее значение 0, iS. то с выхода блока 5 выделения раз.ности снимается разность эталонного напряжения Оэт и напряжения 0 < (au<=

=Опт

Под воздействием этой разности

20 (AU„) фаэовращатель 2 изменяет фазу опорного сигнала U „(Ц>) в направлении уменьшения л 0„, изменяя при этом фазовый сдвиг между О>, и Ооп(ф,а значит и 0;.

2S Цикл преобразования заканчивается установкой в исходное состояние интегратора 4 сигналом от блока 9 управления ,момент времени t ).

Если на следующем цикле преобразования сигнал небаланса не стал ,равен нулю, то производится дальнейшее изменение разы опорного напряжения Ооп((>), а значит и текущего значения О до тех пор, поКа 0„ не станет равным U T, а разность вО„ - нулю. При этом схема переходит в статическое. состояние.

Фазовый сдвиг (p между измеряемым и опорным напряжениями всякий раз преобразуется в код цифровым фазометром 3.

Итак, устройство пребывает в ста45 тическом состоянии. Последовало .увеличение амплитуды U . Это приводит к. тому, что О„ увеличивается (необходимо заметить, что амплитуда опорного синусоидального напряжения постоянна).

Разность +0 = 0 .- 0) вырастает, так

ЭТ как 0 =свпэй, и выбирается, исходя из величины нижнего предела 01,. Под воздействием этой разности фаэометр

3 начинает увеличивать угол сдвига фаз (P до тех пор, пока 0 не станет равным ОЭт

Приведем некоторые пояснения, касающиеся функции преобразования.

15 формула изобретения причем

U охa a>О зт

5 9301

Величина напряжения 0 определя,< ется следующим образом

< г ь; ° U „sin(w<-qld

UxmaxS

После преобразований получим

U; -Ы„,(сж(а< -4+

" Xmas(COS Wt2 1) У где U - напряжение нв выходе ин1 тегратора 4;

000 амплитуда опорного на пряжения;

t - момент равенства 0< и 0 „, 2

U вЂ” амплитуда измеряемого на<< nl0X пряжения; 20

Q - циклическая частота, причем частоты U и 0011либо постоянны и одинаковы, либо. взаимосвязаны, т.е. при изменении частоты

01< изменЯетсЯ частота Upn, В момент времени t20x (wt2)=

Upn(wtg) и UxrnaxS1п (wtg) =Uongiin(wt -g) учитйвая, что cosz=(e -< ","") jg и SinZ-=(81 - Е ) ) // 22, после ripe->2 образований с учетом того, что в статике 0; 0 т, получаем о

Ч1»СНСС05 ц 1 (1+ ц 1 35

x max 20on on

Переходя к временному интервалу

tX(tp - t ), который измеряется фазометром, запишем функцию преобра40 зования в окончательном виде

«1 аозт эт 4т

tx» вЂ” а1 ССОЬ + вЂ” "1

UXma х рп "0<1

Наличие нелинейной функции преобразования не вызывает никаких принципиальных трудностей в определении градуировочной характеристики.

36 6

Поэтому устройство может быть эффективно использовано для систем контроля и управления, включающих цифровые вычислительные машины. При ис-, пользовании преобразователя с целью получения линейной зависимости, можно применять широкоизвестные методы линеаризации.

Устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения имеет замкнутую структуру. Отсюда рассматриваемый преобразователь позволяет повысить точность преобразования и уменьшить составляющую погрешность, вызванную. изменением параметров фазо врацателя.

Устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения, содержащее источник опорного синусоидаль- ного напряженив, выход которого через фаэовращатель подключен к первому входу цифрового фаэометра, второй вход которого подключен к Ьине входного сигнала; о т л и ч, а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены интегратор, блок выделения разности, источник эталонного напря><ения, два ключа, блок управления, причем шина входного сигнала через последовательно соединенные первый клич, интегратор, блок выделения разности, второй ключ подключена к управляющему входу фазовращателя, выход которого соеди" нен с вторым входом первого ключа и первым входом блока управления, втох рой вход которого подключен к входной шине, а выходы подключены соответственно к управляющим входам первого ключа, интегратора, второго ключа, выход источника эталонного напрянения подключен к другому вхо ду блока выделения разности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 382011, кл. G 01 R 19/04, 01.07,71, 2. Авторское свидетельство СССР

N 178180, кл. Н 03 j 13/02, 1966.

930136

Фиа

tgtg

Фиай

Составитель Т. Краснова

Редактор В. Лазаренко Техред А. Бабинец Корректор И. Муска

Заказ 3458/56 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(;35, Раушская наб, д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения

Устройство для измерения мгновенных значений напряжения // 928237

Устройство для определения экстремумов сигнала // 928236

Преобразователь амплитудных значений // 922647

Осциллографический измеритель амплитудных характеристик электрических сигналов // 922646

Способ определения параметров экстремумов сигналов и устройство для его осуществления // 922645

Устройство для контроля амплитуды импульсной последовательности // 920542

Стробоскопический компенсационный измеритель мгновенных значений повторяющихся сигналов // 920541

Устройство для измерения мгновенных значений напряжений произвольной формы // 917108

Способ измерения мгновенного значения сигнала и устройство для его реализации // 917107

Измерительный преобразователь переменного тока // 2127887

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерению переменных токов в электроэнергетике

Бесконтактный измерительный преобразователь тока // 2168182

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерениям переменных и импульсных токов в электроэнергетике

Способ контроля токораспределения по комплектам щеток узла токосъема электрической машины и устройство для его осуществления // 2178609

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к измерениям характеристик электрических машин, и может быть использовано для постоянного контроля качества работы щеточно-контактных аппаратов в электрических машинах

Преобразователь переменного напряжения в постоянное // 2178891

Изобретение относится к области измерительной техники, касается, в частности, преобразователей переменного напряжения в постоянное на основе термопреобразователей, и может быть использовано в радиотехнике, энергетике и в автоматике

Устройство для распознавания образов и подсчета критических выбросов или провалов напряжения и определения суммарного времени отказов электрооборудования // 2193230

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и предназначено для выявления и подсчета выбросов или провалов напряжения, длительность превышения которыми различных уровней анализа больше заданных критических значений, а также определения суммарного времени пребывания электрооборудования в нерабочем состоянии при нестационарном напряжении в электрической сети

Способ выполнения пояса роговского // 2205412

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерениям больших постоянных и переменных токов

Способ работы датчика для измерения импульсного однополярного тока // 2207577

Изобретение относится к способам работы датчиков тока с гальванической развязкой без дополнительного питания и может использоваться как способ работы датчика для измерения импульсного однополярного тока

Устройство фиксации уровня сигналов // 2208300

Изобретение относится к радиолокационной телевизионной и измерительной технике

Широкополосный пиковый вольтметр // 2242012

Изобретение относится к устройствам измерительной техники и может быть использовано для измерения напряжений в диапазонах крайне низких, сверхнизких, инфранизких и очень низких частот

Пиковый детектор // 2409818

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в качестве многофункционального пикового детектора