Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах переменного напряжения и мультиметрах. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит ключи 1, 2, 14, линейный преобразователь 3 напряжения переменного тока в постоянное, делитель 5 напряжения, аналоговый запоминающий блок 4, аналогоцифровой преобразователь 6, блок 8 задержек , элемент ИЛИ 7, регистры 9-11 памяти, цифровые умножитель 12 и делитель 13. Перечисленные блоки реализуют алгоритм устранения влияния внешних воздействий на стабильность коэффициента усиления и обратной связи в устройстве. 2 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.7 (21) 4669703/21 (22) 07.02.8 9 (46) 30.08.92, Бюл. N. 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Г.Г. Живилов (56) Авторское свидетельство СССР

t4 209581, кл. G 01 R 19/00, 1968.

Авторское свидетельство СССР

М 1684698, кл. 6 01 И 19/00, l988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использо„„Б 0 „„1758568 А1 (я)ю G 01 R 19/02 вано в вольтметрах переменного напряжения и мультиметрах. Цель изобретения— повышение точности измерений, Устройство содержит ключи 1, 2, 14, линейный преобразователь 3 напряжения переменного тока в постоянное, делитель 5 напряжения, аналоговый запоминающий блок 4, аналогоцифровой преобразователь 6, блок 8 задержек, элемент ИЛИ 7, регистры 9 — 11 памяти, цифровые умножитель 12 и делитель 13. Перечисленные блоки реализуют алгоритм устранения влияния внешних воздействий на стабильность коэффициента усиления и обратной связи в устройстве. 2 ил.

1758568

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для цифрового измерения среднеквадратического значения (СКЗ) переменного напряжения.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — пример построения блока задержек.

Устройство содержит первый 1 и второй

2 ключи, линейный преобразователь 3 напряжения переменного тока в постоянное, вход которого соединен с первым выходом первого ключа 1, вход которого соединен с источником измеряемого напряжения, аналоговый запоминающий блок 4, вход которого соединен через второй ключ 2 с выходом линейного преобразователя 3 напряжения переменного тока в постоянное, а выход блока 4 через делитель 5 напряжения соединен с вторым входом первого ключа. аналого-цифровой преобразователь 6, управляющий вход которого через элемент

ИЛИ 7 соединен с первым, вторым и третьим выходами блока 8 задержек, первый 9, второй 10 и третий 11 регистры памяти, информационные входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя 6, управляющие входы соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока 8 задержек, а выходы регистров 9 — 11 памяти соединены соответственно с первым входом цифрового умножителя 12, первым входом цифрового делителя 13 и с вторым входом цифрового умножителя 12, выход которого соединен с вторым информационным входом цифрового делителя 13, управляющий вход которого соединен с седьмым выходом блока 8 задержек, первый выход--с первым входом блока

8„второй выход которого является входом

"Пуск", а второй выход цифрового делителя

13 соединен с выходной клеммой устройства, восьмой выход блока 8 задержек соединен с клеммой устройства "Конец измерений", девятый выход блока 8 задержек соединен с управляющими входами первого 1 и второго 2 ключей, а десятый выход блока 8 соединен с управляющим входом третьего ключа 14, вход которого соединен с выходом преобразователя 3, второй вход-с выходом делителя 5, а выход — с входом аналого-цифрового преобразователя 6.

Блок 8 задержек (фиг. 2) состоит из элементов времени 15...30, осуществляющих последовательное формирование сигналов и задержку их по времени. На вход элемента

15 времени приходит сигнал "Пуск" с входа устройства. На вход элемента 28 времени приходит сигнал "Конец деления" из делителя 13, на выходе элемента 28 времени формируется сигнал "Конец измерения", 5 Все элементы времени, кроме 18, 28, 29 и

30, соединены последовательно друг за другом согласно возрастанию их номеров. Вхо. ды элементов 18, 19, 30 времени включены параллельно.

10 Принцип действия устройства заключается в определении в процессе измерения коэффициента преобразования линейного преобразователя 3 напряжения переменного тока в постоянное и коэффициента пере15 дачи аналогового запоминающего блока 4 с делителем 5 напряжения и использовании найденных коэффициентов для коррекции результата измерения.

Указанные коэффициенты изменяются

20 во времени и от воздействия изменения температуры окружающей среды.

Блок 4 и делитель 5 дрейфуют во времени и от изменения температуры и тем самым изменяют свои коэффициенты передачи на25 п ряжения.

Для исключения погрешностей преобразователя 3 блока 4 и делителя 5 проводятся три измерения.

Измеряется напряжение U1 на выходе

30 линейного преобразователя 3 при подаче на его вход измеряемого напряжения Ux

Измеряется напряжение 03 на выходе делителя 5 напряжения при подаче на вход аналогового запоминающего блока 4 напря35 жения U1.

Измеряется напряжение Uz на выходе линейного преобразователя 3 при подаче на

его вход напряжения U3, получаемого на выходе делителя 5.при подаче на вход блока

40 4 напряжения U1.

Предварительные результаты измерения, получаемые с аналого-цифрового преобразователя 6, записываются в регистры

9-11 памяти, а конечный результат вычисля45 ется блоками 12 и 13 по формуле

Nx —, так как коэффициент передаЙ1 чЗ х чи преобразователя 3 равен Uz/03 и равен

01Их, где N1, Nz и Мз — результат аналого50 цифрового преобразования напряжений U1, U2и U3, Устройство работает следующим образом.

На входе линейного преобразователя 3

55 напряжения переменного тока в постоянное устанавливается поданное через ключ 1 измеряемое напряжение Ох.

Первый цикл измерения напряжения U1 начинается после подачи сигнала "Пуск" на

1758568 второй вход блока 8 задержек. В течение первого цикла измерения контакты ключей

1, 2 и 14 находятся в положении, указанном на фиг. 1, Управляет работой всего устройства блок 8 задержек, устройство которого показано на фиг, 2.

Блок 8 задержек на первом цикле формирует "нулевой" потенциал на девятом управляющем выходе, который соединен с входами управления ключей 1 и 2. От сигнала "Пуск" с первого выхода блока 8 поступает сигнал на вход элемента ИЛИ 7, через который осуществляется запуск аналогоцифрового преобразователя б, С задержкой на время аналого-цифрового преобразования с четвертого выхода блока 8 следует сигнал записи кода N1 в первый регистр 9 памяти.

При этом, приняв за единицу коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя б, получаем N1 = И 4, где k — коэффициент передачи преобразователя

3. В течение времени первого цикла напряжение Р1 отслеживается аналоговым запоминающим блоком 4, так как ключ 2 замыкает вход делителя 5 с выходом преобразователя 3.

Второй цикл начинается с того, что от заднего фронта импульса записи кода в регистр 9 памяти в блоке 8 задержек формируются сигналы "единица" на девятом и десятом выходах, которые одновременно переключают ключи 1, 2 и 14. При этом блок

4 запоминает напряжение U1 и после преобразования его блоком 4 и делителем 5 формирует напряжение Оз = Кос U1, которое подается на вход преобразователей 3, б (kpc — коэффициент передачи блока 4 и делителя

5), На втором выходе блока 8 задержек формируется "нулевой" сигнал, который через элемент ИЛИ 7 запускает аналого-цифровой преобразователь 6 на преобразование напряжения 0з, С задержкой на время аналого-цифрового преобразования с шестого выхода блока 8 задержек следует сигнал записи кода Кз в третий регистр 11 памяти.

После записи кода Мз в регистр 11 памяти на десятом выходе блока 8 задержек управпя1ощий потенциал изменяется и становится "нулевым". При этом третий ключ

14 переключается в исходное положение, подключая на вход АЦП 6 выходной зажим преобразователя 3.

К этому моменту на выходе преобразователя 3 устзнавливается напряжение U2 =

=k koc U1=k Ц< koc k=k koc

2 г . Ь

-U„--k u„— .

N1

На третьем цикле блок 8 задержек фор5 мирует на третьем выходе сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя б, который через элемент ИЛИ 7 подается Hà его управляющий вход и запускает его.

С задержкой на время аналого-цифро10 soro преобразования с пятого выхода блока

8 задержек следует сигнал записи кода N2 во второй регистр 10 памяти.

При этом получаем в регистре 10 число

15 12 =к Ux

2.. З

N1

Имея числа N1 и N2 и формулу вычислеN ния Мх = — определяем величину 2

20 N) k Ux Ux N1 2 2. N3.1 3 — 1- х

U1 0з откуда U>< — или что эквивалентно

1.12

25 N1 Мз

1ч2

Устройство переходит к цифровой обработке результатов измерения с использованием этой формулы.

30 Цифровой умножитель 12 перемножает коды N1 и Мз, произведение которых поступает на второй вход цифрового делителя 13 как делимое.

На первый вход цифрового делителя 13 приходит код N2 в качестве делителя.

От заднего фронта импульса записи кода в регистр 10 памяти в блоке 8 задержек формируется сигнал деления, который с его седьмого выхода поступает на управляю40 щий вход цифрового делителя 13. В результате деления формируется код Nx.

Сигнал конца деления с выхода цифроного делителя 13 поступает на первый вход блока 8 задержек. От заднего фронта этого сигнала, формируется сигнал "Конец измерения", который с восьмого выхода блока 8 задержек поступает на выход устройства, сопровождая передачу кода результата измерения N> во внешнее устройство на индикацию или регистрацию. На девятом выходе блока 8 задержек формирование сигнала

"единица" прекращается до прихода сигнала "Конец деления", и ключи 1 и 2 до сигнала

"Конец измерения" переходят в исходное положение, показанное на фиг. 1.

От заднего фронта импульса "Конец измерения" внутри блока 8 задержек формируется задержка, в течение которой блокируется вход сигнала "Пуск". Эта за1758568 держка необходима для установления напряжения на выходе преобразователя 3 после переключения его входа на измеряемое напряжение. По истечении времени этой задержки устройство снова может принять 5 сигнал "Пуск".

В устройстве результат измерения не зависит от величины изменения коэффициента k преобразования линейного преобразователя напряжения переменного тока в 10 постоянное, а также от величины изменения коэффициента 1/kH передачи цепи обратной связи, что позволяет существенно повысить точность измерения среднеквадратического значения напряже- 15 ния.

Формула изобретения

Устройство для измерения среднекаадратического значения напряжения, содер- 20 жащее первый и второй ключи, линейный преобразователь напряжения переменного тока в постоянное, вход которого соединен с выходом первого ключа, первый вход первого ключа соединен с входной клеммой ус- 25 тройства, аналоговый запоминающий блок, вход которого через второй ключ соединен с выходом линейного преобразователя напряжения переменного тока а постоянное, выход. аналогового запоминающего блока 30 через делитель напряжения соединен с вторым входом первого ключа, аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ, причем входы элемента ИЛИ соедине- 35 ны с первым, вторым и третьим выходами блока задержек, четвертый и пятый выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго регистров памяти, информационные входы которых соединены с информационным выходом аналогоцифрового преобразователя, а информационные выходы первого и второго регистров памяти соединены соответственно с первыми входами цифрового умножителя и цифрового делителя, причем выход цифрового умножителя соединен с вторым информационным входом цифрового делителя, управляющие входы первого и второго ключей соединены с шестым выходом блока задержек, седьмой выход которого соединен с управляющим входом цифрового делителя, первый выход цифрового делителя соединен с входом блока задержек, второй выход цифрового делителя соединен с выходной клеммой устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, а него дополнительно введены третий ключ и третий регистр памяти, информационный вход третьего регистра памяти соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход третьего регистра памяти соединен с вторым информационным входом цифрового умножителя, первый вход третьего ключа соединен с выходом линейною преобразователя напряжения переменного тока в постоянное, второй вход третьего ключа соединен с выходом делителя напряжения, выход третьего ключа соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а управляющий вход третьего ключа соединен с восьмым выходом блока задержек, девятый выход которого соединен с управляющим входом третьего регистра памяти.

1758568

Составитель В, Степанкин

Редактор Т. Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 2997 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101