Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН1272261 511 4 С 01 К 19/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нтователь интегастоты,ведениеорного10 инте СССР 964. СР 1982 АМП емого геяет устаэаполнеалов и зь и скважности входных си вателя. Быстродействи увеличивается за счет процесса измерения, а вие того, что измерен в каждый период и при изменяющихся параметр нала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил алов формироустройства цифроль иэо автоматиэаци также вследсте проводитсянепрерывнох входного сиг чности измере помехоустойчи жит компараимпульсов,ель 6 частоты,ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится квой измерительной технике. Церетения - повьппение тония, быстродействия иности. Устройство содертор 1, распределитель 2счетчики 3 и 4, удвоит блок 7 сравнения кодов, кв8, усилитель-ограничительратор 12, фильтр 13 низкойинвертор 14 и триггер 15.управляемого источника 9 онапряжения, преобразователвала времени в код, управлнератора 5 импульсов позволновить зависимость частотыния от периода входных сигиотрицательную обратную св5 10 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 Изобретение относится к цифровойизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения амплитуды синусоидального переменного напряжения, имеющего постоянную составляющую,Цель изобретения - повышение точности измерения, быстродействия ипомехоустойчивости за счет оптимизации режима работы компаратора, а также эа счет управления частотой генератора импульсов в зависимости отпараметров входного сигнала и засчет более оптимального распределения во времени сигналов, управляющихсчетчиками импульсов.На фиг,1 приведена схема устройства для измерения амплитуды переменного напряжения; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения содержиткомпаратор 1, распределитель 2 импульсов, первый 3 и второй 4 счетчики импульсов, управляемый генератор5 импульсов, удвоитель 6 частоты,блок 7 сравнения кодов, квантователь8, управляемый источник 9 опорногонапряжения, преобразователь 1 О интервала времени в код, причем источник 9 содержит усилитель-ограничитель 11, интегратор 12 и фильтр 13низкой частоты, а распределитель 2инвертор 14 и триггер 15. Вход компаратора 1 соединен с входом квантователя 8 и входной шиной, управляющий вход квантователя 8 соединен сустановочными входами распределителя2 импульсов и счетчиков 3 и 4 импульсов и с выходом блока 7 сравнения кодов, входы которого соединены с выходами счетчиков 3 и 4 импульсов, управляющие входы которых соединены ссоответствующими выходами распределителя 2 импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора 1, входом управляемого источника 9 опорного напряжения и входом преобразователя 1 О интервала времени в код, выход которого соединен с входом управляемого генератора 5 импульсов. Выход последнего соединен со счетнымвходом первого счетчика 3 импульсовнепосредственно, а к счетному входувторого счетчика 4 импульсов черезудвоитель б частоты. Вход усилителя"ограничителя 11 соединен с входомуправляемого источника 9 опорного напряжения, а выход - через последовательно соединенные интегратор 2 и фильтр 13 низкой частоты с выходом уп 1 авляемо 1 о источника 9 опорного напряжения, выход которого соединен с опорным входом компаратора 1. Выходы инвертора 14 и триггера 15 соединены с выходами распределителя 2 импульсов, вход инвертора 14 соединен с входом распределителя 2 импульсов и счетным входом триггера 15, установочной вход которого соединен с установочным входом распределителя импульсов.На диаграммах показано: а - входной сигнал, б - выходной сигнал компаратора; в - выходной сигнал блока сравнения кодов; г - выходной сигнал инвертора; д - выходной сигнал триггера,Устройство работает следующим образом.Оптимальными точками переключения компаратора 1 являются точки прохождения синусондального входного напряжения через нуль (постоянная составляющая здесь принимается равной нулю). В этой точке входной сигнал имеет максимальную производную и вследствие этого компаратор 1 работает с максимальной точностью и обладает максимальной помехоустойчивостью. Для того, чтобы устранить влияние постоянной составляющей входного сигнала и собственного напряжения смещения компаратора на его работу, с его . выхода на вход заведена отрицательная обратная связь по скважности его выходного сигнала. При этом с выхода компаратора 1 на вход усилителя-ограничителя 11 поступает сигнал с логическими уровнями. В усилителе-ограничителе 11 он преобразуется в сигнал с равными амплитудами положительных и отрицательных полупериодов.Этот сигнал поступает на вход интегратора 12. Если скважность сигнала равна двум, это соответствует полной компенсации постоянной составляющей входного сигнала на входе компаратора 1 и собственного напряжения смещения компаратора, Если же скважность сигнала на выходе усилителя-ограничителя 11 не равна двум, то интегратор 12 так изменяет свой выходной сигнал, чтобы привести ее к двум.Фильтр 13 низкой частоты служит для12722 бтояние, на управляющем входе счетчика 4 импульсов появляется сигнал логической единицы, и он начинает под-считывать импульсы с выхода управляе мого генератора 5, проходящие черезудвоитель 6 частоты. Счетчик 3 импульсов при этом запоминает код, соответствующий половине периода изме- Оряемого сигнала так как скважность1выходных импульсов компаратора 1 равна двум.зфВ момент времени, соответствующий половине полупериода входногосигнала, когда сигнал находится в 5экстремуме, коды на выходах счетчиков 3 и 4 импульсов сравниваются,блок 7 сравнения кодов вырабатываетимпульс, по которому производитсяквантование входного сигнала квантователем 8, счетчики 3 и 4 импульсовобнуляются, триггер 15 переходит вединичное состояние, запрещая дальнейший счет счетчику 4.Измерение при наличии постояннойсоставляющей во входном сигнале производится аналогично. Г Т 3 сопят,где Е - частота сигнала, вырабатываемого генератором 5;Т - перио) входного напряжения.В этом случае счетчики 3 и 4 импульсов не входят в переполнение и точность измерения является величиднои постоянной, не зависящей от частоты входиого сигнала.25Перед циклом измерения триггер 15 находится в единичном состоянии (сигнал на его инверсном выходе соответствует логическому нулю), счетчики Зи 4 импульсов обнулены. В момент времени(фиг. 2), соответствующий пересечениюубывающим синусоидальным сигналом нулевого уровня (постоянная составляющая входного сигнала принята равной нулю), на выходе компаратора 35появляется сигнал логического нуля, на выходе инвертора 14 - сигнал логической единицы, счетчик 3 импульсов начинает подсчитывать импульсы, вырабатываемые управляемым генерато О ром 5. В этот же момент времени на выходе преобразователя 1 О интервала времени в код появляется результат предыдущего измерения параметров входного сигнала, после чего он начинает новое измерение. При этом управляемый генератор 5 вырабатывает сигнал частотой, удовлетворяющей ра- венству 50 Г Т сопят. подавления пульсаций выходного сигнала интегратора 2.При превышении входным напряжением напряжения на выходе источника 9 напряжение на выходе компаратора 1 соответствует логической единице, в противном случае - логическому нулю.Преобразователь 10 интервала времени в код измеряет период сигнала на выходе компаратора 1 и выдает соответствующий ему код на вход управляемого генератора 5 импульсов, управляя им таким образом, чтобы в рабочем диапазоне частот сохранялось равенство В момент времени , соответствующий пересечению возрастающим синусоидальным сигналом нулевого уровня, на выходе компаратора 1 появляется сиг 55 нал логической единицы, на выходе инвертора 14 - сигнал логического нуля, триггер 15 переводится в нулевое сосФормула иэ обре тени я 1. Устройство для измерения амплитуды переменного напряжения, содержащее компаратор, квантователь, распределитель импульсов, первый и второй счетчики импульсов, удвоитель частоты, блок сравнения кодов, входы компаратора и удвоителя частоты соединены с входной шиной, вход распределителя импульсов соединен с выходом компаратора, а выходы соединены с соответствующими управляющими входами первого и второго счетчиков импульсов, счетный вход второго счетчика импульсов соединен с выходом удвоителя частоты, выходы счетчиков импульсов соединены с соответствующими входами блока сравнения кодов, выходкоторого соединен с управляющим входом квантователя, выход которого соединен с выходной шиной устройства,вход удвоителя частоты соединен сосчетным входом первого счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности измерения, быстродействия и помехоустойчивости, в него введены управляемый источник опорного напряжения,управляемый генератор импульсов и3 1272261 ьпреобразователь интервала времени в второго счетчиков импульсов и раскод, вход которого соединен с выхо- пределителя импульсов.дом компаратора и входом управляемо. Устройство по п.1, о т л и го источника опорного напряжения, ч а ю щ е е с я тем, что управляевыход которого соединен с опорным мый источник опорного напряжения входом компаратора, выход преобразо- содержит последовательно соединенные вателя интервала времени в код сое- усилитель-ограничитель, интегратор динен с входом управляемого генера- и фильтр низкой частоты, выход кото- тора импульсов, выход которого сое- рого соединен с выходом управляемого динен с входом удвоителя частоты, 1 О источника опорного напряжения, вход выход блока сравнения кодов соединен которого соединен с входом усилитес установочными входами первого и ля-ограничителя.1 4 г Составитель А.МорозТехред К.Ходанич Редактор В.Петра орректор В.Бут Подписно комитета СССР открытий аушская наб., аказ 6334/4 Тираж 728 НИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, 3-35,д.45 роизводственноафическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,