Цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 970676(23) ПриоритетОпубликовано 30.1082. Бкзллетеиь Мо 40 РМ К з Н 03 К 13/02 6 01 К 17/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30, 10, 82) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУД ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯн рани ен 3 Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды переменного напряжения.Известен способ для измерения амплитуды переменного напряжения и тока 1.Однако при реализации этого способа для довольно широкого спект ра частот значительно уменьшается быстродействие. Кроме того,чтобы повысить быстродействие, необходимо знать частоту измеряемого сигнала и иметь генератор тактовых импульсов с изменяемой частотой, который должен настраиваться в зависимости от частоты входного сигнала, что сложно в реализации.Наиболее близким к предлагаемому является цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения, содержащий нуль-орган, первый вход которого соединен с шиной преобраэуемо" го сигнала и входом формирователя, а второй вхрд - с выходом цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами устройства управления2 .Известное устройство имеет ог ченный диапазон измеряемых перем ых напряжений, в результате чего область применения его ограниченаЦель изобретения - расширение диапазона частот измеряемого переменного напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения,содержащий нуль-орган, первый вход кото,рого соединен с шиной преобразуемого сигнала и входом формирователя, а второй вход - с выходом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами устройства управления, введены ячейка памяти, линия задержки и три триггера, первые входы которых соединены с шиной установки, второй вход первого и второго триггера соединен с выходом формирователя, третий вход первого триггера подключен к инверсному выходу второго триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом третьего триггера первым входом устройства управления и через линию задержки - с первым входом ячей ки памяти и третьим входом второго триггера, четвертый вход которого соединен с выходом третьего триггера 7 третий вход которого подключен квыходу первого триггера, второй вход ячейки памяти соединен с выходом нуль-органа,а выход - с вторым входом устройства управления.На фиг. 1 дано предлагаемое устройство; на фиг, 2 - временные диа граммы.устройство содержит Формирователь 1, три триггера 2-4, линию 5 задержки, устройств. б управления, преобразователь 7, нуль-орган 8, ячейку 9 10 памяти.При измерении амплитуды переменпого напряжения, период которого значительно больше времени переходных процессов цифро-аналогового преобра эователя (измерительного делителя напряжения) и устройства управления (ЪР;ф)Устройство работает следующим образом (фиг, 2), 20Перед началом измерения триггер 2 устанавливается в нулевое состояние, а триггеры 3 и 4 - в единичное.формирователь 1 преобразует входное переменное напряжение н прямоугольную форму определенной амплиту ды, Первый же спад напряжения на выходе формирователя 1 перебрасывает триггер 4 из единичного состояния в нулевое. Получившийся на прямом вы ходе триггера 4 спад напряжения установит триггер 3 в нулевое состояние, а также, поступая на устройство б управления, установит на выходе цифро-аналогового преобразователя 35 ЦАП) 7 первое значение компенсирующего напряжения. С выхода линии 5 задержки спад напряжения, задержанный на время, равное или большее времени переходных процессов, в уст ройстве б управления б и ЦАП 7 (Т)Гвр), устанавливает триггер 4 в единичное состояние, а ячейку 9 памяти в состояние "перекомпенсация", Спад напряжения на втором входе триггера 2 устанавливает его в единичное состояние, фронтом напряжения с выхода формирователя 1 триггер 2 установится в нулевое состояниеПерепад напряжения на выходе триггера 2 установит триггер 3 вединичное состояние, За интервал. времени, равный положительной полуволне входного напряжения, на нуль-орган 8 произведется сравнение входного напряжения с компенсирующим напряжением 55 В случае, если в какой-то момент входное напряжение было больше компен-, сирующего, то сигналом с выхода нуль- органа 8 ячейка 9 памяти установится в состояние "Недокомпенсация"По 60 завершении положительной полуволны измеряемого напряжения триггер 4 спадом напряжения с выхода Формирователя 1 устанавливается в нулевое состояние, а триггер 3 по спаду на пря мом выходе триггера 4 устанавливается также в нулевое состояние, По спаду с прямого выхода триггера 4 устройство б управления производит изменение величины компенсирующего напряжения в соответствии с состоянием ячейки 9 памяти. При появлении спада напряжения на выходе линии 5 задержкитриггер 4 установится в единичноесостояние, ячейка памяти в состояние"Перекомиенсация" и т.д. Таким образом, при Тз,рса изменение компенсирующего найряжения производится с каждым периодом входногонапряжения,Рассмотрим, например случай, когда Т Сд (фиг. 3).После переброса триггера 4 в нулевое состояние спадом напряжения свыхода формирователя 1 устройство работает так же, как в предыдущем случае, Но к моменту поступления на первый вход триггера 2 второго Фронтас выхода Формирователя 1 триггер 2находится в нулевом состоянии и, поступивший фронт напряжения лишь подтвердит это состояние. Во время второй положительной полуволны придетспад с выхода линии 5 задержки иустановит ячейку-памяти 9 в состояние "Перекомпенсация", а триггер 4в единичное состояние. По спаду наинверсном выходе триггера 4 триггер2 установится в единичное состояние. Триггер 3 по-прежнему в нулевом состоянии,и блокирует переключение триггера 4 по второму спаду навыходе Формирователя из единичногосостояния в нулевое, Такая блокировка позволяет избежать сбоя в работев слУчае, когДа значение У 8 и У иочень близки, и причем 08 ) Цжд,а спад напряжения на выходе линии 5задержки, устанавливающий ячейку 9памяти в состояние "Перекомпенсация"появляется после прохождения измеряемым напряжением своего максимума.Споступлением на первый вход триггера2 Фронта напряжения с выхода Формирователя 1 триггер 2 переключится внулевое состояние. Спад напряженияна выходе триггера 2 установит триг-,гер 3 в единичное состояние и с приходом третьего спада с выхода Формирователя 1 на триггер 4 последнийпереключится из единичного состоянияв нулевое. По спаду на прямом выходетриггера 4 триггер 3 переключитсяв нулевое состояние и т.д. Схемаработает так, что переброс разряда в устройстве б управленияосуществляется лишь тогда, когдапосле появления спада на выходелинии 5 задержки, свидетельствующего о завершении процесса установления значения Око на втором входе,нуль-органа 8, на первый вход нульоргана 8 поступит целая положительная полуволна измеряемого напряжения. Таким образом, при данном соотношении Т 0 и Г спады напряжения, по которым производится переключение разрядов устройства б управления поступают не с каждым периодом входного напряжения, а через один.При соотношении ТсСработа предлагаемого устройства отличается от второго случая (Уу,Т"у ) лишь тем, что пропускается большее числопериодов входного напряжения (Фиг.4). Итак период поступления импульсовна устройство 6 управления при 15Тр)Г равен периоду входного напряжения, а с повышением частотывходного напряжения начинает сказываться действие линии 5 задержки, оностается большим, чем Гд независимо 20от того, насколько высока частотаизмеряемого напряжения, Таким образом, используя линию задержки с Гвремени переключения устройства управления и ЦАП, можно измерять амплитуду переменного напряжения до огньвысоких частот, ограниченных толькобыстродействием формирователя триггеров 2-4, ячейки 9 памяти и кульоргана 8, но не зависящих от быстродействия устройства управления и ЦАП,а время отработки одного разрядабудет автоматически уменьшаться истремиться в пределе кГ,В предлагаемом устройстве в зависимости от вида преобразования в ка-честве устройства управления можетиспользоваться развертывающий регистр или счетчик. Формула изобретения Цифровой измеритель амлитуды переменного напряжения, содержащий нуль- орган, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого сигнала и входом Формирователя, а второй входс выхОдом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами устройства управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазона частот измеряемого переменного напряжения, в него введены ячейка памяти, линия задержки и три триггера, первые вы ходы которых соединены с шиной установки, второй вход первого и второго триггера соединен с выходом Формирователя, третий вход первого триггера подключен к инверсному выходу второго триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, первым входом устройства управления и через линию задержки - с первым входом ячейки памяти и третьим входом второго триггера, четвертый вход которого соединен с выходом третьего триггера, третий вход которого подключен к выходу первого триггера, второй вход ячейки памяти соединен с выходом нуль-органа, а выход - с вторым входом устройства управления.Источники информации, ф принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССР Р 145661, кл. С 01 К 17/02, 1962.2. Авторское свидетельство СССР.9 126191, кл, С 01 й 16/02, 1960 (прототип).970 б 76 г.2 Составител Техред К.Мы едактор алева Заказ 8424 75 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 959 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 3035, Москва, Ж, РВ, Махнановьо Корректор М. Кос Подписноекомитета СССРоткрытийская наб д, 4/5