Цифровое электроизмерительное устрой ство переменного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 496497 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.01.73 (21) 18764 16/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет(43) Опубликовано 2 5. 12. 75 Бюллетень № 47 (45) Дата опубликования описания 12.03.76 (5}) М. Кл.

».- 01 т 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам иэооретений и открытий (53) УДК 621.317. 7 (088. 8) (72) Авторы изобретения

B. М. Муттер, В. М. Шабер и Ь. В. Шамрай (71) Заявитель Северо-Западный заочный политехнический институт (54) 11ИФРОВОЕ ЭЛЕК ГРОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение зтносится к цифровой электооизмерительпой технике.

Известны цифровые электроизмерительные устройства переменного тока, содержащие преобразователь эффективного значения напряжения переменного тока в постоянное напряжение, выход которого подключен к и ерв о му входу первого вибр оп реоб раз ователя; нуль-орган с запоминающим конденсатором, первый вход которого соединен с подвижным контактом первого вибропреобразователя, второй вход . — с первой обкладкой конденсатора и через резистор с первым неподвижным контактом второго вибропреобразователи, третий и четвертый входы — с общей шиной, а выход — с подвижным контактом второго вибропреобразователя; переключатель, подвижный контакт которого подключен ко входу преобразовагеля, а первый неподвижный контакт — к источнику измеряемого переменного напряжения; источник компенсирующего напряжения с двумя вых»1дамп, первый из которых поцключен ко второму псподвижному контакту первого вибропреобра:ювателя, и блок управления.

Такое устройство характеризуется невысокой точностью, так как в суммарную по-грешность устройства целиком входит погр чi ность упомянутого преобразователя.

llewü изобретения — повышение точности быстродействия, упрощение устройства и облегчение синхронизации его работы, Эго достигается тем, что устройство снабжено дополнительным переключателеьi, подвижный контакт которого соединен со второй обкладкой конденсатора, первый н»..подвижный контакт — с общей шиной, вгороп неподвижный контакт — со вторым выходом источника компенсирующего на пря женпя, а второй неподвижный контакт нерв»п о переключателя подключен ко второму неподвижному контакту первого вибропр»обро зователя, Для облегчения синхронизации работы устройства между конденсатором и вторым переключателем включен третий вибропр»образователь, подвижный контакт котороi о подключен ко вгорой обкладке конденса1ор:, первый неподвижный конгакт — к подвпж и-.

496497

3 му контакту второго переключателя, второй неподвижный контакт - к общей шине.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема цифрового электроизмерительного устройства переменного тока; на фиг. 2 - временные диаграммы работы переключателей и вибропреобразователей.

Устройство состоит из преобразователя 1 эффективного значения напряжения переменного тока в постоянное, нуль-органа 2, за )р поминающего конденсатора 3, зарядного резистора 4, источника 5 компенсирующего напряжения с двумя выходами, образованного преобразователем 6 код-напряжение и делителем напряжения на двух одинако- 15 вых резисторах 7, 8 блока управления 9, вибропреобразователей 10, l j., 12, рабо тающих обычно с частотой 50 гц, и переключателей 13, 14, работающих с частотой 0,5 гц (см. фиг. 2). (Узлы 2-11 вхо- ® дят в цифровой вольтметр поразрядного уравновешивания).

Π— эффективное значение измеряемого напряжения; Π— постоянное напряжение на выходе преобразователя 1; Ц вЂ” комк пенсирующее напряжение, вырабатываемое источником 5; U — напряжение на конден- с саторе 3; цифры в кавычках — номера входов и выходов узлов.

Ф

Вход блока 9 может быть подключен не к контакту вибропреобразователя 11, а неI посредственно к выходу нуль-органа 2 (эта возможная связь псказана пунктиром). При щ значительной инерционности преобразовате> я 1 целесообразно управлять работой переключателей 13 и 14. Для этого должна быть предусмотрена соответствующая связь с блоком управления 9 (пунктирная связь 40 на фиг. 1).

Работа устройства состоит в следующем.

В обесточенном состоянии переключатегш и вибропреобразователи находятся в неопределенном положении, потенциалы на входах и выходах всех узлов равны нулю.

При подаче на схему питания вибропреобразователи 10-12 начинают работать с частотой 50 гц, а переключатели 13- 14 - с частотой 25 гц.

За исходное принимают положение, соответствующее моменту (см. фиг. 2)

0 1 т. е. такое, при котором все подвижные контакты переходят в положение I. 55

Предположим, что ко входу устройства (переключатель 14) приложено измеряемое переменное напряжение с эффективным значением О, а преобразователь 1 является безын .рцпонным и через промежуток вре- 60 мени, меньший 10 мсек, íà его выходе появляется постоянное напряжение, равное (1) где О -статическая погрешность преобразования переменного напряжения в постоянное,. вносимая преобразователем 1 (влиянйе динамической погрешности, обусловленной инерционностью преобразователя 1, рассматривается далее).

Через один из неподвижных контактов вибропреобразователя 10 напряжение подается на первый вход нуль-органа 2. Кон- денсатор 3 заряжается (через резистор 4 и один из неподвижных контактов вибропреобразователя 1 1) выходным сигналом нуль-органа 2. В момент (см. фиг. 2)

1 напряжение на конденсаторе равно

ОС=0=+ +Ь, (2) где — напряжение дрейфа нуля нуль-органа 2.

При этом заканчивается первый период (Коррекция" ), длившийся 10 мсек. Подвижные контакты вибропреобразователей 10, 11, 12 переходят во второе положение и начинается второй период работы устройства ("Уравновешивание"), который также длится 10 мсек (см. фиг. 2).

Блок 9 управляет источ иком 5 по обычному для поразрядного уравновешивания алгоритму: включается очередная ступень компенсирующего напряжения 0 нуль-орган к сравнивает напряжение U с напряжением к

LI если окажется, что Q ) IJ, то данс к с ная ступень выключается, в противном случае — остается включенной.. В результате уравновешивания компенсирующее напряжение будет связано с напряжением на конден-. саторе зависимостью О = О + с к

Следовательно с учетом формул 2 и 1 (3), 9=0=U +8

Таким образом, первый такт ("Измерение переменно о напряжения") оканчивается

> и в момент ь (см. фиг. 2) начинается второй такт (" Измерение постоянного напряжения"), подвижные контакты переключателей 13 и 14 переходят в положение ll, а вибропреобразователей 10-12 — в положение 7.

Теперь на вход преобразователя 1 подается напряжение U (через один из неподк вижных контактов переключателя 14), а на вторую обкладку конденсатора — напряжение 2 Q (через один из неподвижных кон-. к

496497

О

1

u= u g (4). ) = — U+Ь с rv (5) . 0

40 (6) гактов переключателя 13 и один из неподвижных контактов вибропреобразователя 12).

Новое значение напряжения на выходе преобразователя 1 будет равно

u=u„+ 8, но так как U = U (см. формулу 3), то к можно принять, что погрешности, вносимые преобразователем 1 при преобразовании

Ц и Q оoд иlнlа коoв lыl, т. е. = (и

== u ++8

Следовательно, учитывая выражение 3, имеют

I1o истечении 10 мсек оканчивается период "Коррекция" и динамическое равновесие напряжений на первом и втором выходах нуль-органа 2 20

I о - ь=- u + +u с к

1!одставив в последнее выражение знаI ченпе Q u Q из формул 3 и 4, получаК ют 0+28 "Ь= U 2(U + 8).

Следовательно, конденсатор заряжается до напряжения

В момент ь (см. фиг. 2) подвижные контакты вибропреобразователей 10-12 переходят в положение lI и начинается период

"Уравновешивания". 11о окончании поразряд- >

Hol o уравновешивания новое значение компенсирующего напряжения будет связано со значением напряжения на конденсаторе зависимостью

Согласно выражениям 5 и 6 оконча.гельно имеют

U . =- -0

Таким образом, компенсирующее напряжение и, следовательно, число, зафиксированное в блоке 9, по абсолютной величине соответствуют эффективному значению измеряемого напряжения (без погрешностей

50 и Д ). Необходимо отметить, что при переходе от переменного напряжения U к

Ф / постоянному Q преобразователем 1 внок сптся некоторая дополнительная погреш- 55 ность, поэтому эти преобразователи целесообразно выполнять на термопреобразователих.

И; ян с гные преобра.зователи переменного пппряж«пия H пос-.гоянное являются инерцион-60 ными со временем установления порядка нескольких секунд, что обуславливает значительную динамическую погрешность. Для ее устранения необходимо исключить возможность выдачи результата измерения до окончания переходного процесса в преобразователе 1. (Эта же ггооблема исключения динамической погрешности характерна и для прототипа). Можно, например, ocymecr»лять работу блока 9 так, чтобы результат измерения индицировался на табло (на чертежах не показан) лишь ito прошествии заранее заданного отрезка времени и производилось принудительное управление переключателями 1 3 и 14 (последние остаются в положении I до окончания переходного процесса, после чего их работа осуществляется в соответствии с временной диаграммой на фиг. 2). Так как Ll = U (формула 3), к то при переходе подвижного контакта переключателя 14 из положения I в положение

11, длительность переходного процесса незначительна (менее 10 мсек), и дополнительной потери времени не происходит.

Следовательно, выполнение устройства

IIo предлагаемой схеме позволяет использовать цифровой вольтметр поразрядного урав-. новешивания для .измерения переменных напряжений с высокой точностью без существенного усложненйя устройства и увеличения времени измерения.

Формула изобретения

1. Цифровое электроизмеритепьно«устройство переменного тока, содержащее пре-. образователь эффективного значения напряжения переменного тока в постоянное напряжение, выход которого подключен к первому входу первого вибропреобразователя, нуль-орган с запоминающим конденсатором, первый вход которого соединен с подвижным контактом первого вибропреобразователя, второй вход — с первой обкладкой копденсатора и через резистор с первым неподвижным контактом второго вибропреобразователя, третий и чегвертый входы — с обшей шиной, а выход - с подвижным контактом второго вибропреобразователя, переключатель, подвижный контакт которого подключен ко входу преобразователя, а первый неподвижный контакт — к источнику измеряемого переменного напряжения, источник компенсирующего напряжения с двуMB выходами, первый из когорых подключен ко второму неподвижному конч акту первого вибропреобразователя, и блок управления, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности, бы«троп«йствпя

496497

7,; и упрошения устройства, оно снабжено ao-) полнительным переключателем, подвижный контакт которого соединен со второй обкладкой конденсатора, первый неподвижный контакт — с общей шиной, второй неподвижный 5 контакт — со вторым выходом источника компенсирующего напряжения, а второй неподвижный контакт первого переключателя подключен ко второму неподвижному контакту первого вибропреобразователя. 10

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрошения синхронизации его работы, между конденсатором и вторым переключателем включен третий вибропреобразователь, подвижный контакт которого подключен ко второй обкладке конденсатора, первый неподвижный контакт — к подвижному контакту второго переключателя, а второй неподвижный контакт — к общей шине.

496497

Составитель .Иорекжйкина

Ре акга

1 едакгор! За, fJE. д,.дваh;! Тегред1! 1арандашова !корректор Я.нарын< ина!

1!И!1!!!И осударственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

Москва, 1!3035, Раушская наб., 4! lреднривгне «!1атент», Москва, Г.59, Бережковская наб., 24

Заказ Я

Изд. щ Щ, 1 р.

11однисное

Цифровое электроизмерительное устрой ство переменного тока Цифровое электроизмерительное устрой ство переменного тока Цифровое электроизмерительное устрой ство переменного тока Цифровое электроизмерительное устрой ство переменного тока Цифровое электроизмерительное устрой ство переменного тока 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области измерителей количества электроэнергии, и может быть использовано для измерения как активной, так и реактивной электроэнергии

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для передачи информации об объекте диагностирования

Изобретение относится к области измерения физических величин путем преобразования их в электрические величины, например в частоту переменного тока, преобразования ее в последовательность импульсов и их подсчета, в частности к модификации основных электрических элементов, приспособленных для использования в электрических измерительных приборах, к конструктивным сопряжениям таких элементов с этими приборами, а также к конструктивным соединениям электрических измерительных приборов с электронными устройствами общего назначения, например с устройствами для подсчета импульсов, и представления измеряемых электрических переменных величин в цифровом виде

Изобретение относится к технике электрических измерений и может быть использовано в системах сбора данных для преобразования напряжения переменного тока в код

Изобретение относится к области измерительной техники в частности, к анализу и синтезу речевых сигналов и может быть использовано в автоматике, вычислительной технике и кодовых системах, например, замках, управлении бытовой техникой и цветовой визуализации музыкальных речевых произведений
Наверх