Способ измерения действующего значения переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН3(5) С 01 й 19/О МИТЕТ СССР НИЙ И ОТНРЫТИ"У ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ОПИ Н АВТО ОБРЕТЕЕЛЬСТВИЗ ОМ(21) 3428650/18-21 тегрировании однополярного пульси- (22) 23.04.82 рующего напряжения в течение фикси) 07,09.83. Бюл. Р 33: рованных интервалов времени, время- (72) И.ф. Клисторнн и Ф.И. Жуганарь .:;:импульсном преобразовании получен- (71) Кишиневский политехйический :-. ных интегральных уровней с помощью институт им. Сергея Лазо ".,:сформированного опорного напряжения ,(53) 621, 317,7(088.8) : .,:." о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения Функциональных 56) 1. Авторское свидетельство СССР :., возможностей пУтем измеРениЯ перер 596887, кл. С 01 Н 19/О 2, 1976. ", менного напряжения произвольной фор 2. Казанский В.Е. Трансформато- ,".:- мы, однополярное пульсирующее.нары тока в устройствах релейной за- :;,: пряжение Формируют путем возведения щиты и автоматики. М., фЭнергияф, ,-.:в квадрат измеряемого напряжения,.1978, с 132-134. упомянутое время-импульсное преобразование осуществляют посредством 54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮ- ;,. периодического интегрирования сфор- ЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ- :-.: миРованного опоРного напРЯжениЯ До ф НИя, основанный на периодическом ",-, моментов сравнения с ранее получена формировании постоянного опорного :,;.: ными интегральными уровнями, а напряжения и однополярного пульси- .-.искомое действующее значение опре рующего напряжения, вольтсекундная. 4,-;.деляют извлечением квадратного корплощадьф которого пропорциональна :.",: ня из длительности образованных им-. искомому действующему значению, ин- :пульсов.Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначенодля испольэовайия.при построении цифровых вольтметров и аналого-цифровых преобразователей действующегозначения переменного напряжения. 5Известен способ измерения действующего значения переменйого напряжения, заключающийся в кусочно-линейной аппроксимации квадратичнойпараболы, осуществляемой с помощью 10резистивного делителя и диоднорезисторных аппроксимирующих цепочек 1 .Недостаток данного способа определяется низкой точностью измеРениявследствие"приближенного характера реализуемой операции квадратирования.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения действующего значения переменного напряжения, основанный на периодическом формировании постоянного опор-.ного напряжения, выпрямлении входного и образовании однополярного пуль.сирующего напряжения, вольтсекундная площадь котброго пропорциональна искомому действующему значению,интегрировании однополярного пульсирующего напряжения в течение фиксированных ийтервалов времени, время-импульсном преобразовании полученных интегральных уровней путемэкспоненциального снижения опорногонапряжения до моментов сравнения сними и определении искомого действующего значения антилогарифмированием длительности образованных им-.пульсов 2) .Недостаток известного способасвязан с узкой областью его практического использования, охватывающей лишь синусоидальное переменноенапряжение.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетизмерения переменного напряжения 45произвольной формы.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измерениядействующего значения переменногонапряжения, основанном на периодичес.5 Оком формировании постоянного опорного напряжения и однополярного пульсирующего напряжения, вольтсекунднаяплощадь которого пропорциональнаискомому действующему. значению,интегрировании однополярного пульсирующего напряжения в течение фиксированных интервалов времени, времяимпульсном преобразовании полученныхинтегральных уровней с помощью сформированного опорного напряжения, одно-бОполярное пульсирующее напряжениеформируют путем возведения в квадрат измеряемого напряжения, упомянутое время-импульсное преобразование осуществляют посредством перио- б 5 дического.интегрирования сформированного опорного напряжения до момен. тов сравнения ранее полученными интегральными уровнями, а искоМое действующее значение определяют иэ" влечением квадратного корня иэ длительности образованных импульсов.На чертеже представлены временные диаграммы сигналов, иллюстрирую- щие реализацию предлагаемого способа измерения действующего значения переменного напряжения.На диаграммах обозначены - измеряемое напряжение 0(1); первичное опорное напряжение. 0(1), входное напряжение квадратора Ц(1), выходное напряжение квадратора 04; выходное напряжение интегратора 0(1); импульсное напряжение 06(1), определяющее интервал времени, из которого извлекается квадратный корень,Способ осуществляют следующим образом.Измеряемое напряжение 04 Н) подключают к входу квадратора момент времени 1 о) , возводят в квадрат Нл(Ц,и.интегРиРУют сигнал 04 сформированный при возведении в квадрат измеряемого напряжения, в течение фиксированного интервала времени д 1 , ьр = 1,1 - Фо)длительность которого выбирается не ме- . нее длительности периода измеряемого напряжения. В конце фиксирован ного интервала времени момент времени 11) запоминают выходное напряжение интегратора О И)1 +л5( )Н 4)ф л Н 1(ЧЮ ф цдгде с - постоянная времени интегрирования интегратора;Од - действующее значение измеряемого напряжения 04,Далее подключают к входу квадратора нулевую шину и разряжают интегратор до нулевого уровня (интервал вре мени от 1, до 1) . Затем подводят к входу квадратора первичное опорное напряжение О(Ц), например, прямоугольной формы, которое имеет по сравнению с измеряемым напряжением не меньшее действующее значение, но меньший период. Возводят в квад- рат первичное опорное напряжение и интегрируют вторичный сигнал 04(Ч сформированный при возведении в квадрагпервичного опорного напряжения, до тех пор, пока выходное напряжение интегратора О(Ц недостигнет уровня ранее запомненного" 1040431 Составитель Л. МорозовРедактор Н. Ковалева Техред,М,Тепер Корректор , Повх Заказ 6923/49 Тираж,710 Подписное ВНИИПИ Государственйоо комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5филиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 напряжения 0 ,)(в момент време.:ни 1) Ио,ц:одц -Я о,ца:зо(1)д: -- ,агде Ь 1 - Интервал времени, в течение которого интегрируется возведенное в квадратопорное напряжение.Ь = З - г)0- действующее значение опорного напряжения 0 Ц,Приравнивая правые части выра- .15жений (1) и (,2) , получим.ет, чтогде- коэффициент пропорцйональ- - 5ностиТаким образом, извлекая квадратный корень иэ интервала времени Ь 1от момента включения. опорного напряжения до момента достижения выход-:ного напряжения интегратора уровняранее запомненного напряжения, по- .лучают величину; прямопропорциональную действующему значению измеяемого. нап яжения Ц ,р РИэ-за исключения влияния неста" бильности постоянной времени ин-, тегрирования на результат измере-:. ния, а также из-за малых величин погрешностей Формирования высоко- , О стабильных фиксированного интервала времени и опорного напряжения точность измерения, обеспечиваемая предлагаемым способом, оказывается весьма высокой.Время измерения. 1 И определяется, как ЬСА 2 ЬВрЬик (5) где Ь 1 р - время разряда интегратора (Ь 19 = 12= 4 - Ъ) яЬ 1 ик - время выполнения операцииизвлечения квадратногокорня из интервала времени ЬЗначение Ь 1 Р определяется постоян. ной времени разряда интегратора и составляет малую величину по сравнению с Ь 1,р и Ь 1 , поэтомУ членом 2 ь.1 р выражения (5) можно пренебречь Пренебречь можно также и членомЬ 1 и, так как длительность выполнения .опе рации извлечения квадратного корня из Ь 1в цифровой форме не превышает несколько десятков микросекунд.По предлагаемому способу ийтервалы времени Ь 1 и Ь 1 удовлетворяют следующим условиям:Ьр. РЬк ь Ьр тгде Ч - период измеряемого напряжения.Длительность фиксированного интер вала времени не менее длительности периода измеряемого напряжения, а опорное напряжение имеет по сравнению с измеряемым не меньшее действующее значение и меньший период. Всвязи с этим при И,Р = фР время измерения, обеспечиваемое предлагаемым способом, составляет величину не более длительности двух периодов измеряемого напряжения независимо от его Формы.