Устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕаЪБЛИН 9 Я И 3(51) й 01 К 19 ГОСУД ПОД БРЕТЕ АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(72) Ю.А.Махмудов и А.М,Елисеенко (71) Институт кибернетики АН Азербайджанской ССР(56) 1.Авторское свидетельство СССР 9 181731, кл. й 01 К 19/04, 1968.2. Авторское свидетельство СССР 9 181520, кл. б 01 К 19/04, опублик, 15.02.80 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯАМПЛИТУДЬ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯсодержаШее подключенные к входнойшине компаратор и квантователь,счетчики, счетный вход первого из которых непосредственно, а второго через удвоитель частоты подключены к выходу генератора импульсов, и узел сравнения кодов, входы которого соедицены с выходами счетчиков, а выход - с управлякщим входом квантователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения Функциональных возможностей, в него введены источ" ник опорного напряжения выходом подключенный к опорному входу компвратора, и распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора, а выходы подключены к управляющим входам счетчиков.Изобретение относится к цифровойизмерительной технике.Известно устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения низких и инфракрасных частот,содержащее нуль-орган, электронныйключ, нольтметр, генератор импульсов образцовой частоты и реверсивныйсчетчик (1) .Недостатками данного устройстваянляются низкая надежность, связанная с большим количеством разрядонреверсивного счетчика (при измерении амплитуды синусоидального нап, ряжения низкой и инфранизкой частотдля определения момента максимума 15требуется измерение длительностиполупериода), и отсутствие возможности измерения амплитуды синусоидадьного напряжения у которогоимеется постоянная составляющая. 20Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измеренияпикового значения синусоидальногонапряжения, содержащее компаратори квантователь, на вход которых 25одновременно подается измеряемоесинусоидальное напряжение. Компаратор управляет двумя счетчиками, насчетные нходы которых подается выходной сигнал с генератора .импульсов, 30причем счетные входы одного иэсчетчиков соединены с. выходом генератора через удвоитель частоты, Выходы обоих счетчиков подключены квходам узла сравнения кодов, управ:- 35ляющего квантователем. Последнийосуществляет квантование по уровню измеряемого сигнала в момент,когда количества импульсов, отсчитанных обоими. счетчиками, будУтравны, т.е. в момент, соответствующий появлению максимума синусоидального напряжения 2.Недостатками данного устройстваявляются низкая надежность, связанная с большим количеством разрядов счетчиков при измерении амплитуды синусоидального напряжениянизкой и инфраниэкой частот, и отсутствие возможности измерения амплитуды синусоидального напряжения, 50у которого имеется постоянная составляющая.11 ель изобретения - повышение надежности устройства и расширениеФункциональных возможностей путем 55измерения амплитуды синусоидальногонапряжения, имеющего постоянную составляющую.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерения Щ. амплитуды синусоидального напряжения,содержащее подключенные к входнойшине компаратор и квантователь,счетчики, счетный вход первого изкоторых непосредстненно, а второго через удвоитель частоты подключенык выходу генератора импульсов, иузел сравнения кодон, входы которогосоединены с выходами счетчиков, авыход - с управляющим входом квантователя, введены источник опорного .напряжения, выходом подключенныйк опорному входу компаратора, ираспределитель импульсов, вход которого соединЕн с выходом компаратора,а выходы подключены к управляющимвходам счетчиков.На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства 1на Фиг.2 - временная диаграммаего работы.Устройство содержит соединенныепоследовательно компаратор 1 ираспределитель 2 импульсов, к выходам которого подключены управляющиевходы счетчиков 3 и 4, генератбр 5импульсон, удвоитель б частоты,узел 7 сравнения кодов, квантователь 8 и регулируемый источник 9опорного напряжения. Выход генератора 5 соединен со счетным входомсчетчика 3 непосредственно,а со счетнымвходом счетчика 4 через удвоитель частоты, выходы счетчиков соединены свходами узла сравнения кодов,выход которого подключен к упранляющему входу кнантователя, информационный вход которого соединен с однимиз входов компаратора, другим входом соединенного с выходом источника 9 и подключен к входной шине,выход квантователя подключен квыходной шине.Устройство работает следующимобразом;Измеряемое напряжение О подаетсяна входы компаратора 1 и кнантователя 8. При превышении входнымнапряжением некоторого напряженияЦ, устанавливаемого при помощирегулируемого источника 9 опорногонапряжения, на выходе компаратора1 устананливается напряжение 0 высокого уровня. Высокий уровень дсохраняется до тех пор, пока входное напряжение остается больше 0,а затем вновь переключается на низкийуровеньТаким образом, на ныходекомпаратора в каждом периоде измеряемого напряжения поянляется одинимпульс высокого уровня напряжениятакой длительности, в течение которой измеряемое напряжение превышаетпороговое напряжение Ц, Эти импульсы поступают на вход распределителя2 импульсон, который распределяетих следующим образом: каждый нечетный импульс напряжения 3 поступаетна управляющий вход суммирующегосчетчика 3, а каждый четный импульснапряжения ц 4 - на управляющий входсчетчика 4. Поэтому в нечетных периодах входного напряжения 0 во вре. мя действия напряжения 0 импульсы образцовой частоты с генератора 5 подсчитываются счетчиком 3, а в четных периодах во время действия напряжения 04 счетчиком 4 подсчитываются импульсы, поступающие с генератора 5 через удвоитель б частоты. Квантователь 8 осуществляет квантование по уровню входного напряжения в его четные периоды в момент, когда количества импульсов, отсчитанных обоими счетчиками, будут равны. Поскольку на счетчик 4 поступают импульсы удвоенной частоты, то этот момент соответствует середине отрезка времени, в течение которого измеряемое напряжение О больше пэро" гового 0 . Исходя из симметричности синусоидального напряжения относительно середины упомянутого отрезка времени следует, что в этот момент времени, определяемый при помощи узла 7 сравнения, напряжение О достигает своего максимального значения. Если измеряемое напряжение 0 не содержит постоянной составляющей, то на выходе квантователя 8 появляется значение амплитуды синусоидального напряжения, если,же постоянная составляющая присутствует, то на выходе квантователя получим суммарное значение постоянной составляющей и амплитуды синусоидального напряжения.При изменении частоты входного .сигнала следует соответствующим образом изменить пороговый уровеньнапряжения 01 с выхода регулируемого источника опорного напряжения9, например, при уменьшении частотывходного сигнала напряжение 0 должно быть увеличено так, чтобы длительность импульсов на управляющихвходах счетчиков 3 и 4 не изменилась.Необходимый уровень напряжения 0может быть установлен в зависимостиот старшего разряда счетчика 4(поскольку он подсчитывает удвоенную частоту) следующим образом,Если напряжение на выходе этого разряда постоянно остается низким, 15 то время измерения мало и точностьбудет недостаточной, поэтому уровеньопорного напряжения 0 необходимоснизить. Если же на выходе старшегоразряда напряжение перекшочается 2 О сначала в высокий, а затем в низкийуровень, то время измерения велико,происходит переполнение счетчика,что недопустимо. В этом случае уровень напряжения 0 нужно повысить.25Предлагаемое устройство имеетвовможность измерять напряжение, у которого присутствует постоянная составляющая.Кроме того, использование опорного напряжения, отличного от нулевого, позволяет сократить разрядность счетчиков, т.е. сократить элементный состав устройства .и, следовательно, повысить его надежность.