Устройство для измерения амплитуды напряжения переменного тока

(51) 4 С 01 Р 19/25, 13/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 566187, кл, 6 01 В 13/02, 19/26, 1977.Авторское свидетельство СССР У 756300, кл. С 01 й 13/02, 1980.Авторское свидетельство СССР У 920548, кл. б О 1( 19/25//Н 03 К 13/02, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ НАПРЯЮНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения амплитуды напряжения переменного тока путем учета его формы. Устройство содержит переключатель 1, преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное, преобразователь 3 напряжения в частоту, ключ 4, реверсивный счетчик 5, блок 6 памяти, цифровой управляемый делитель 7 напряжения, блок 8 управления.и блок 9 индикаФции, цифроаналоговый преобразователь 10, делитель 1, умножитель 12, амплитудный ограничитель 13 и входную шину 14. В описании даны выражения, определяющие связь между результатом изменения и истинным значением амплитуды сигнала и выходной сигнал умножителя 12. Кроме того, изображены эпюры напряжения, поясняющие принцип работы устройства,2 ил,215038 Изобретение относится к электроизмерительной технике.Цель изобретения - повышение точности измерения амплитуды напряжения переменного тока путем учета 5его формы,На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для измерениянапряжения переменного тока; нафиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие принцип его работы.Устройство содержит последовательно соединенные переключатель1, преобразователь 2 переменногонапряжения в постоянное, преобразователь 3 напряжения в частоту,ключ 4, реверсивный счетчик 5, блок6 памяти, цифровой управляемыйделитель 7 напряжения, блок 8управления, выходы которого соеди определяется выражениемиены с управляющими входами переклюА = А Кчателя 1, преобразователя 2 перемен- о с офного напряжения в постоянное, ключа4, реверсивного счетчика 5 и блока 6памяти, выходы которого подключены 25к блоку 9 индикации и последовательно соединенным цифроаналоговомупреобразователю 1 О, делителю 11,умножителю 12 и амплитудному ограничителю 13, выход которого подключен З 0к входу цифрового управляемого делителя 7 напряжения, выход которого соединен с первым входом переключателя 1, второй вход которого соедйнен с вторым входом умножителя 12 ивходной шиной 14. 40 45 50 Предлагаемое устройство для из" мерения амплитуды напряжения переменного тока обеспечивает формирование опорного напряжения, подаваемого на вход цифрового управляемого делителя 7 напряжения и по форме и частоте совпадающего с измеряемым напряжением на шине 14, что позволяет повысить точность измерения.Устройство работает следуюшим образом.Первоначально переключатель по сигналу (фиг.2 а) от блока 8 управления подключает измеряемое. напряжение (фиг.2 б) на вход преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное, где входное переменное напряжение преобразуется в постоянное (фиг.2 в), при этомЪ на управляющий вход преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное импульс обнуления(фиг,2 е) от блока 8 управления непоступает. Полученное постоянноенапряжение преобразуется в частотупри помощи преобразователя 3 напряжения в частоту, Далее блок 8управления формирует импульс(фиг. 2 г) постоянной длительности, воздействующий на управляющий вход ключа 4, в результате чегоимпульсы с преобразователя 3 напряжения в частоту записываются в реверсивный счетчик 5, работающий врежиме прямого счета. В реверсивном счетчике 5 получается числоА , пропорциональное амплитуде сигнала на входной шине 14. Связь между результатом измерения и истинным значением амплитуды сигнала где А - результат грубого измереония амплитуды входного сигнала;А - истинное значение амплитусды входного сигнала;К - коэффициент передачи преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное (Ко 1)По спаду импульса постоянной длительности (фиг.2 г) блок 8 управления формирует импульс записи показаний реверсивного счетчика 5 (фиг.2 д) в блок 6 памяти. На время действия импульса записи на выходах блока 6 памяти появляется код, соответствующий минимальному коэффициенту передачи цифрового управляемого делителя 7 напряжения, в результате чего исключается перегружение цифрового управляемого делителя 7 напряжения на период действия импульса обнуления (фиг.2 е).Одновременно с импульсом записи блок 8 управления производит переключение переключателя 1 (фиг.2 а). Через промежуток 1, равный времени переключения переключателя 1, от спада импульса постоянной длительности (фиг.2 г) блок 8 управления формирует импульс обнуления (фиг.2 е), ло которому напряжение на выходе преобразователя .2 переменного напряжения в постоянное становится равным нулю, По спаду импульса за писи (фиг.2 д) на выходах блока 6памяти появляется код, соответствующий числу А, который через цифро= аналоговый преобразователь 10, осуществляющий согласование аналогового делителя с цифровым блоком памяти, поступает на делитель 11, выходное напряжение которого обратно пропорционально А.Одновременно с этим блок 8 управления формирует импульс переключения фиг.2 ж) реверсивного счетчика 5 на обратный счет. Результат вычисления величиныт обратной Ао, поступает иа первый вход умножителя 12, на второй вход которого. поступает измеряемый сигнал с входной шины 14. Выходной сигнал умножителя 12. описывается выражени- ем Ас ч(й)0 Вмарн А Ке(2) Далее блок 8 управления формирует импульс постоянной длитель где у (1) - Функция, описывающаяизменение сигнала во времени;В - постоянная величина.Таким образом, сигнал на выходе умножителя 12 имеет Форму измеряемого напряжения на шине 4, не зависит от амплитуды измеряемого напряжения,но является Функцией коэффициента преобразования преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное от Формы измеряемого напряжения. Дпя устранения этой зависимости используется амплитудный ограничитель 13, Сигнал с выхода амплитудного ограничителя 13, ограниченный по уровню, поступает на шину питания цифрового управляемого делителя 7 .напряжения. Коэффициент в выражении (2) выбирают иэ условия, чтобы К 1 выходной сигнал умно- .жителя 12 имел максимально возможную величину, при которой амплитудный ограничитель 13 еще не вносит огра. ничений по амплитуде. Коэффициент передачи цифрового управляемогоделителя 7 напряжения определяется кодом на выходах блока 6 памяти и пропорционален числу А . Напряжение с выхода цифрового управляемого делителя 7 напряжения при помощи переключателя 1 через преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное подключается к входу преобразователя 3 напряжения в частоту.50 55 на вьасоде преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное становится равным нулю. По спаду импульса записи (фиг.2 д) блок 8 управления производит изменение направления счета реверсивного счетчика 5 (фиг2 ж), Одновременно с этим на выходах блока 6 памяти появляется код, соответствующий числу А 1, который через цифроаналоговый преобразователь 10 поступает на вход делитености (фиг.2 г), воздействующий навход управления ключа 4. В результате импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту начинают поступать на реверсивный счетчик5, работающий в режиме обратногосчета. В реверсивном счетчике 5 получается первая разность между результатом грубого измерения входного 10 напряжения, на шине 14 и выходнымнапряжением цифрового управляемогоделителя 7 напряжения. Цосле получения первой разности бпок 8 упра;вления вновь подключает измеряемое 15 напряжение через переключатель 1 квходу преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное и переключает режим работы реверсивногосчетчика 5 на прямой счет. Затем р 0 блок 8 управления Формирует импульспостоянной длительности (Фиг.2 г), корый воздействует на управляющийвход ключа 4, и импульсы с выходапреобразователя 3 напряжения в час тоту начинают поступать на вход реверсивного счетчика 5 и суммируются с кодом первой разности. В итоге получается первый скорректированный результат А измерения амплитуды входного сигнала, причемА, А, а следовательно, и К, ) КПо спаду импульса постоянной длительности (Фиг,2 г) бпок 8 управления вновь формирует импульс записи (фиг.2 д) показаний реверсивного З 5 счетчика 5 в блок 6 памяти. На времядействия импульса записи на выходахблока 6 памяти появляется код, соответствующий минимальному коэФфициентупередачи цифрового управляемого де лителя 7 напряжения. Одновременнос импульсом записи блок 8 управленияпроизводит переключение переключателя 1 (Фиг.2 а). Через промежутоквремени й от спада импульса посто янной длительности блок 8 управления формирует импульс обнуления(3) ср. им ер, ов Формула изобретения ля 11, где происходит вычисление величины, обратной А 1, Результат вычисления поступает на первый вход умножителя 12,:на,второй вход которого поступает измеряемый сигнал с входной шины 14. Так какс ЦКв Ко, то цвыумн Цвь.у. а поскольку уровень ограничения амплитудного ограничителя 13 10 постоянен, то сигнал на выходе амплитудного ограничителя 13 после первой коррекции более близок по форме к напряжению на входной шине 14, чем до коррекции. Полученный 5 сигнал поступает на шину питания цифррового управляемого делителя 7 напряжения, коэффициент передачи которого определяется кодом на выходах блока б памяти, пропорцио- .20 налъным числу А 1. Напряжение с выхода цифрового управляемого делителя 7 напряжения через переключатель 1 и преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное. поступает на 25 вход преобразователя 3 напряжения в частоту,Далее блок 8 управления Формирует импульс постоянной длительности (фиг.2 г), в результате чего че рез ключ 4 начинают проходить импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту на вход реверсивного счетчика 5, работающего в режиме обратного счета. В результате получается вторая разность между первым скорректированным результатом и выходным напряжением цифрового управляемого делителя 7 напряжения. Далее блок 8 управления вырабатывает импульс (Фиг.2 а), осуществляет подключение измеряемого напряжения (входная шина 14) через переключатель 1 к входу преобразователя 2 переменного напряжения 45 в постоянное и переключает режим работы реверсивного счетчика 5 на прямой счет (фиг.2 ж). После этого блок 8 управления формирует импульс постоянной длительности (фиг,2 г) , 50 который: воздействует на управляющий вход ключа 4, и импульсы с выхода преобразователя 3 напряжения в частоту поступают на вход реверсивного счетчика 5, где суммируются 55 с кодом второй разности, в результате чего получается второй скорректированный результат А 2 измерения амплитуды напряжения на входной шине 14. Аналогично продолжая измерительный процесс, за .счет коррекции коэффициента преобразования преобразователя 2 переменного напряжений в постоянное и преобразователя 3 напряжения в частоту можно получить И-й скорректированный результат, который свободен от погрешнос тей, вносимых преобразователем 2 переменного напряжения в постоянное и преобразователем 3 напряжения в частоту, вследствие того, что форма напряжения на выходе цифрового управляемого. делителя 7 напряжения приближается к Форме напряжения на входной шине 14.Учет Формы измеряемого переменного напряжения путем введения аналогового умножителя уменьшает пог" решность, обусловленную влиянием формы измеряемого напряжения на преобразователь переменного напряжения в постоянное.Коррекция результата измерения как в известном, так и в предлагаемом устройстве заканчивается при выполнении равенства где О" среднее напряжение нанакопительной емкости амплитудного детектора дпя измеряемого напряжения)"щ,оо - среднее напряжение нанакопительной емкости амплитудного детектора для опорного напряжения,Причем "с,вам АеКивм (К им -коэффициент передачиамплитудного детектора для измеряемого напряжения,А -истинное значенее амплитуды измеряемогонапряжений, аср,ов Коо Кием с( им откорректированный Йоэфициент передачи амплитудного детектора для измеряемого сигнала, К 4 - коэффициент передачи амплитудного детектора для опорного напряжения). Устройство для измерения амплитуды напряжения переменного тока, содержащее последовательно соединенные переключатель, первый вход которого"Патент соединен с выходной шиной, преобразователь переменного напряженияв постоянное, преобразователь напряжения в частоту, ключ, реверсивныйсчетчик, блок памяти и цифровойуправляемый делитель напряжения, выход которого соединен с вторым входом переключателя, а также блокуправления, соответствующие выходыкоторого подключены к управляющимвходам переключателя, ключа, реверсивного счетчика и блока памяти, и блок индикации, входы которогоподключены к выходам блока памяти,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, к вы,ходам блока памяти дополнительно подключены соединенные последовательно цифроаналоговый преобразователь, делитель, умножитель, второй вход которого подключен к входной шине, и амплитудный ограни О читель, подключенный к входуцифрового управляемого делителя напряжения, при этом дополнительный выход блока управления соединен с управляющим входом преобразователя переменного нанряжения в постоянное. г. Ужгород, ул. Проектная