Устройство для измерения среднеквадратичного значения напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах переменного напряжения , а также мультиметрах. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается дополнительным введением источника 14 опорных напряжений, порогового блока 13, логического устройства 15, генератора 16, блока 12 усилителей, первого и второго блоков 9,11 ключей, дешифратора 10, реверсивного счетчика 17, блока 8 делителей . Устройство содержит также блок 3 задержки, преобразователь 4 переменного напряжения в постоянное, аналоговое запоминающее устройство 5, аналого-цифровой преобразователь 6, вычислительное устройство 7. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4674503/21 (22) 04.04;89 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт злектроизмерительных приборов (72) Г.Г. Живилов (56) Авторское свидетельство СССР

М 930135, кл. G 01 R 19/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Я 1684698, кл. 6 Oi R 19/02, 1991. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО 3 НАЧ Е НИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использо. Ж 1 758569 А1 вано в вольтметрах переменного напряжения, а также мультиметрах, Цель изобретения — повышение точности измерений— достигается дополнительным введением источника 14 опорных напряжений, порогового блока 13, логического устройства 15, генератора 16, блока 12 усилителей, первого и второго блоков 9, 11 ключей, дешифратора

10, реверсивного счетчика 17, блока 8 делителей. Устройство содержит также блок 3 задержки, преобразователь 4 переменного напряжения в постоянное, аналоговое запоминающее устройство 5, аналого-цифровой преобразователь б, вычислительное устройство 7. 2 ил.

1758569

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

Целью изобретения является повышение точности в начале диапазона измеряемых напряжений, На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства.; на фиг. 2 — пример построения вычислительного устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй

2 ключи, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами блока

3 задержек, а первый вход первого ключа 1 соединен с входным зажимом, линейный преобразователь 4 напряжения переменного тока в постоянное, выход которого соединен с входом аналогового запоминающего блока 5 и первым входом второго ключа 2, управляющий вход аналогового запоминающего блока 5 соединен с первым выходом блока 3 задержек, управляющим первым ключом 1, выход второго ключа 2 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 6, управляющий вход которого соеди.нен с третьим выходом блока 3 задержек, а выход кода соединен с первым входом вычислительного блока 7, первый выход которого соединен с первым входом блока 3 задержек, второй вход которого соединен с входом "Пуск", а четвертый выход соединен с вторым входом вычислительного блока 7, второй выход которого соединен с выходом устройства, вход блока 8 делителей соединен с выходом аналогового запоминающего блока 5, а выход — с первым входом второго блока ключей 9, выход которого соединен с вторыми входами первого 1 и второго 2 ключей, а второй вход- с выходом дешифратора

10 и первым входом первого блока 11 ключей, второй вход которого соединен с выходом блока 12 усилителей, вход которого соединен с выходом первого ключа 1, выход первого блока 11 ключей соединен с входом линейного преобразователя 4 напряжения переменного тока в постоянное, выход которого соединен с первым входом порогового блока 13, второй вход которого соединен с выходами источника 14 опорных напряжений, а выход соединен с первым входом логического блока 15, второй вход которого соединен с пятым выходом блока

3 задержек, третий вход соединен с выходом генератора 16, вход которого соединен с первым выходом логического блока 15, второй выход которого соединен с входом реверсивного счетчика 17, выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока 7 и входом дешифратора 10.

Вычислительный блок 7, пример построения которого показан на фиг. 2, состоит из цифрового умножителя 18, цифрового делителя 19, регистров 20 — 22 памяти, сдви5 гающих регистров 23 и 24, цифрового компаратора 25, элемента И 26 и тактового генератора 27.

Устройство работает следующим образом.

10 На входе блока 12 усилителей устанавливается поданное через размыкающие контакты ключа 1 измеряемое напряжение

Uх. В блоке 12 находятся несколько усилителей (например, с коэффициентами усиле15 ния 1, 2 и 2 и т. д.), которые одновременно усиливают измеряемое напряжение Ux так, что часть из них может быть даже перегружена. После "сброса", следующего вместе с сигналом "пуск", в первом блоке ключей 11

20 и втором блоке ключей 9 так осуществляется коммутация каналов блока 12 дешифратором 10 и кодом реверсивного счетчика 17, что включается коэффициент усиления— единица в блоке 12 усилителей и соответст25 вующий ему коэффициент деления — единица в блоке делителей 8. Соответствующая включенному коэффициенту усиления величина измеряемого напряжения U с выхода блока 11 поступает на вход линейного пре30 образователя 4. напряжения переменного тока в постоянное, с выхода которого постоянное напряжение поступает на входы аналогового запоминающего блока 5, второго ключа 2 и на входы порогового блока 13.

35 Уровни пороговых напряжений на блок 13 поступают от источника 14 опорных напряжений. Эти уровни определяют минимальное и максимальное напряжения срабатывания порогового блока 13 и тем

40 самым минимальное допустимое для преобразователя 4 выходное напряжение и напряжение перегрузки преобразователя 4.

При последующих операциях должен автоматически быть выбран коэффициент усиле45 ния блока 12 (коэффициент деления блока

8), при котором выходное напряжение преобразователя 4 укладывалось бы в заданные границы, например, от 0,4 шкалы до 1, определяемые в блоке 13 уровнями блока 14.

50 Автоматическое определение требуемого коэффициента усиления в блоке 12 в зависимости. от измеряемого напряжения осуществляется следующим образом, Логический блок 15 из блока 3 задержек

55 получает на второй вход сигнал разрешения работы, по которому от него включается тактовый генератор 16 и в случае срабатывания порогового блока 13 при Оi < Оп, где U>— напряжение на выходе преобразователя 4, U — минимальное напряжение на выходе

1758569 источника 14, изменяется (увеличивается) код реверсивного счетчика 17, который через дешифратор 10 воздействует на первый

11 и второй 9 блоки ключей, Блоки 9 и 11 включают соответствующие параметры делителя и усиления, При этом на вход преобразователя 4 поступает большее напряжение, следовательно, через время установления на выходе преобразователя 4 такжеоказывается большее напряжение U>.

При этом, если не срабатывает пороговый блок, то выходной сигнал преобразователя

4 находится в заданном диапазоне напряжений, который гарантирует достаточное петлевое усиление и отсутствие разброса напряжений на выходе преобразователя 4, Если срабатывает пороговый блок 13, то процесс изменения коэффициентов усиления и давления продол>кается. Система должна быть реверсивной, так как может сказаться перегрузка тракта в процессе определения коэффициента усиления из-за переходных процессов и требуется его уменьшение.

По истечении заданного времени с пятого выхода блока 3 задержек в логический блок 15 на второй вход поступает сигнал, который блокирует его работу и выключает генератор 16. С третьего выхода блока 3 задержек на вход аналого-цифрового преобразователя 6 поступает сигнал первого запуска. С задер>ккой на время аналогоцифрового преобразования с четвертого выхода блока 3 задержек следует сигнал записи кода N) и записи кода Npc в вычислительный блок 7. Код N> с выхода преобразователя 6 записывается в первый регистр памяти вычислительного блока 7. На этом заканчивается первый цикл измерения входного напря>кения. В течение первого цикла напряжение Ut отслеживается аналоговым запоминающим блоком 5, так как на

его управляющий вход приходит сигнал, отпирающий его ключи.

Второй цикл измерения начинается с того, что от заднего фронта импульса записи кода N< в блоке 3 задержек формируются сигналы переключения ключей 1, 2 и блока

5. При этом в блоке 5 запоминается напряжение U1, а на вход АЦП 6 через ключ 2 поступает выходное напряжение 0з с блока

8 делителей, которое через ключ 1, блок 12 усилителей с установленным коэффициентом усиления блоком 11 поступает на вход преобразователя 4 и формирует на его выходе напряжение Uz. С третьего выхода блока 3 задержек на вход АЦП 6 подается сигнал запуска, С задержкой на время аналого-цифрового преобразования, формируемой блоком 3 задер>кек, следует сигнал

55 записи кода Из в третий регистр памяти вычислительного блока 7. После записи кода Мз в регистр памяти на втором выходе блока задержек формируется сигнал, который переключает ключ 2 в исходное состояние. При этом на вход АЦП 6 с выхода преобразователя 4 подается напряжение

Vz. После установления напряжения Uz на выходе преобразователя 4 блок 3 задержек формирует на третьем выходе последний третий импульс запуска аналого-цифрового преобразователя 6. С задержкой на время аналого-цифрового преобразования с четвертого выхода блока 3 задержек следует сигнал записи кода Nz во второй регистр памяти вычислительного блока 7. В блоке 7 цифровой умножитель перемножает коды

N> и Кз без сигналов управления. Произведение кодов N> Из поступает на вход делителя как делимое. На другой вход делителя в качестве делителя подается код

Nz. От заднего фронта импульса записи кода Nz в блоке 3 задержек формируется сигнал начала деления, который с его четвертого выхода поступает в вычислител ьный блок 7. По этому сигналу осуществляется деление и получается промежуточный результат

NI N Nq 12

Процесс деления заканчивается и формируется импульс конца деления, который с первого выхода вычислительного блока 7 поступает на первый вход блока 3 задержек.

С четвертого выхода блока 3 задержек при этом формируется следующий импульс на второй вход вычислительного блока 7, от которого осуществляется процесс второго деления промежуточного результата Nx на

I код Np< реверсивного счетчика 17, который поступает на второй вход блока 7.

Nx

При этом Nx = pc

От заднего фронта импульса конца второго деления в блоке 3 задер>кек формируется сигнал "Конец измерения", который с шестого выхода блока 3 поступает на выход устройства и сопровождает код Nx с выхода вычислительного блока 7 на индикатор. От переднего фронта импульса "Конец измерения" ключ 1 и ключ блока 5 переходят в исходное состояние, показанное н" фиг. 1.

От заднего фронта импульса "Конец измерения" в блоке 3 задержек формируется задержка, в течение которой блокируется вход сигнала "Пуск". Эта задер>кка необходима для установления переходного процесса на выходе преобразователя 4 после переключения на его входе напряжения Uz на изме1758569 ряемое Ux. По истечении времени этой задержки устройство готово к следующему измерению и принятию сигнала "Пуск".

В примере построения вычислительного блока на фиг. 2 второе деление осуществляется путем параллельного сдвига кодов

Nx u.Npc. Сдвиг осуществляется по команде

1 от блока 3 задержек, Цифровой компаратор разрешает работать элементу И.26, если код

Npc с выхода сдвигающего регистра 24 не равен нулю. Сдвигающие импульсы поступают на регистры 23 и 24 до обнуления регистра 24. На этом процесс второго деления заканчивается, и на выходе регистра 23 фиксируется код измеряемого напряжения Nx, Формула изобретения

Устройство для измерения среднеквадратичного значения напряжения, содержащее первый и второй ключи, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами блока задержек, а первый вход первого ключа соединен с входным зажимом, линейный преобразователь напря>кения переменного тока в постоянное, выход которого соединен с входом аналогового запоминающего блока и первым входом второго ключа, управляющий вход аналогового запоминающего блока соединен с первым выходом блока задержек, управляющим первым ключом, выход второго ключа соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока задер>кек, а выход соединен с первым входом вычислительного блока, первый выход которого соединен с первым входом блока задержек, второй вход которого соединен с входом "Пуск", а четвертый выход соедийен с вторым входом вычислительного блока, второй выход которого соединен с выходом

5 устройства, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены источник опорных напряжений, пороговый блок, логический блок, генератор, блок усилителей, 10 первый и второй блоки ключей, дешифратор, реверсивный счетчик и блок делителей, вход которого соединен с выходом аналогового запоминающего блока, а выход — с первым входом второго блока ключей, выход

15 которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей, а второй вход — с выходом дешифратора и первым входом первого блока ключей, второй вход которого соединен с выходом блока усилителей, вход

20 которого соединен с выходом первого ключа, выход первого блока ключей соединен с входом линейного преобразователя напряжения переменного тока в постоянное, выход которого соединен с первым входом

25 порогового. блока, второй вход которого соединен с выходами источника опорных напряжений, а выход соединен с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с пятым выходом блока за30 держек, третий вход соединен с выходом генератора, вход которого соединен с первым выходом логического блока, второй выход которого соединен с входом реверсивногосчетчика, выход которого сое35 динен с третьим входом вычислительного блока и входом дешифратора, 1758569

Составитель Е. Илюшкин

Редактор Т. Лошкарева Техред M.Ìoðãåíòàë 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

Ь / . е й// . напр

7Т д ЛУ 15 кп.l R

АИ / 2,УХОд ОШ

КЛ. g