Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 К 19/02 ЕНИЙд ий,е етельство СССР 1 К 19/25, 1982. СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ ОПИСАНИЕ ИЗОБ ОРСНЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов(56) Авторское свидетельство СССР У 367389, кл. С 01 К 19/25, 1971.Сб. Метрологичесое обеспечение ИИС и их компонентов. И., ВНИИФТРИ, 1978, с. 84-92.Авторское свидУ 976394, кл. С 0(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяетповысить точность измерения в области инфранизких частот напряжения.Устройство содержит аналого-цифровойпреобразователь 1, блок 4 вычисленэлементы И 5 и 8, блоки 6 и 7 опредления периода и тактовой частоты,триггер 9 и формирователь 12. Введение ключа 2, калибратора 3, триггера10, элемента ИЛИ 11, элементов 13 и14 задержки, элементов И 15, 16 и 22регистров 17 и 19, коммутатора 18,инвертора 20, сумматора 21 и счетчик23 устраняют влияния дрейфа преобразовательных каналов. 1 ил.13630 40 Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения среднеквадратического значения периодических напряжений сложной формы.Целью изобретения является повышение точности измерения в области инфранизких частот напряжений, обладающих большим коэффициентом амплитуды, за счет устранения влияния дрейфа преобразовательных каналов.На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения средне- квадратического значения напряжения. 16Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АБД) 1, ключ 2, калибратор 3, блок 4 вычислений, первый элемент И 5, блок 6 определения , периода, блок. 7 определения тактовой 20 частоты, второй элемент И 8, первый и второй триггеры 9 и 10, элемент ИЛИ 11, формирователь 12, первый и второй элементы задержки 13 и 14, третий 16 и четвертый 15 элементы И, 25 первый регистр 17 памяти, коммутатор18, второй регистр 19 памяти, инвертор 20, сумматор 21, пятый элемент И 22, счетчик 23, входной зажим 24, шина "Пуск" 25. 30При этом входной зажим 24 соеди-, нен с входом ключа 2 и блока 6 опре- , деления периода, выход ключа 2 соеди- нен с входом АЦП 1, выход которогосоединен с первым входом блока 4 вычислений, один выход блока 6 определения периода соединен с вторым входом элемента И 5, первый вход которого соединен с первым выходом .блока 7 определения тактовой частоты и первым входом элемента И 8, выход элемента И 5 соединен с управляющими входами АЦП 1 и блока 4 вычислений, второй выход блока 6 определения периода соединен с вторым входом элемента И 8 и первым входом элемента И 22, выход последнего через счетчик23 соединен с первым входом калибратора 3, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 22 и вторым выходом блока 7 определения тактовой частоты, второй вход ключа 2 соединен с выходом калибратора 3, третий вход которого соединен с выходом регистра 17 памяти и первым входом сумматора 21, третий вход элемента И 22 соединен с первым входом элемента И 15, третьим входом элемента И 8, упоавляющим входом ключа 2 и 8 2первым выходом триггера 10, второйвыход которого соединен с первымивходами элемента 13 задержки и элемента И 16, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 15,входом элемента 14 задержки, первымвыходом блока 4 вычислений и первымвходом триггера 9, второй выход бло"ка 4 вычисления соединен с первымвходом регистра 17 памяти и входоминвертора 20, выход которого соединен с первым входом коммутатора 18,второй вход которого соединен с выходом регистра 19 памяти, третий входкоммутатора 18 соединен с выходомэлемента И 16, первым входом регистра 19 памяти и является выходом устройства "Конец измерения, вход формирователя 12 соединен с шиной "Пуск"25, а его выход соединен с первымвходом элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с вторым входом триггера9 и входом начальной установки блока4 вычислений, выход триггера 9 соединен с четвертым входом элемента И 8,выход которого соединен с входомблока 7 определения тактовой частоты, выход элемента 13 задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ11, второй вход элемента 13 задержки соединен с входом триггера 10 ивыходом элемента 14 задержки, выходэлемента И 15 соединен с вторым входом регистра 17 памяти, выход сумматора 21 соединен с вторым входомрегистра 19 памяти и является выходом устройства, выход коммутатора 18соединен с вторым входом сумматора 21.Устройство работает следующим образом,С приходом сигнала "Пуск" на формирователь 12 в устройстве осуществляется сброс всех элементов в исходное состояние и установка первоготриггера 9 через элемент ИЛИ 11. Приэтом второй триггер 1 О по первомувыходу переключает ключ 2 таким образом, чтобы на вход АЦП 1 подавалось измеряемое напряжение, котороеподается также на блок 6 определенияпериода. В последнем выделяются периоды измеряемого напряжения и формируются разрешающие сигналы соответственно на его гй,рвом и втором выходах.После запуска устройства на входывторого элемента И 8 поступают сигналы разрешения от первого триггера45 50 На втором периоде измеряемого напряжения АЦП 1 запускается при каждом такте, и коды ординат измеряемого напряжения поступают в блок 4 вычисления.Количество. запусков АЦП 1 подсчитывается блоком 4 вычисления, Измеренные ординаты напряжения и количество ординат используются для вычисления 9, второго триггера 10 и с первоговыхода блока 6 определения периодана время первого периода измеряемогонапряжения. При этом в течение первого периода измеряемого напряжения вблоке 7 определения тактовой частотычерез второй элемент И 8 включаетсяобратная связь, работа которой приводит к тому, что в зависимости от 10длительности периода измеряемого напряжения устанавливается тактовая частота на первом выходе блока 7 такимобразом, чтобы количество .ординат напериоде измеряемого напряжения составляло заданную величину, напримерот И до 2 Ы,Кроме того, на первом периоде измеряемого напряжения подаются разрешающие сигналы на элемент И 2220Элемент И 22 открывается и передает сигнал с выхода блока 7 определения тактовой частоты на счетчик 23,который кодирует период измеряемогонапряжения и передает по окончании 25периода его код на третий вход калибратора 3.В течение первого периода измеряемого напряжения формируются частотазапуска АЦП 1 и код периода измеряемого напряжения, который устанавливается на выходе счетчика 23. Послеокончания первого периода измеряемого напряжения блок 6 определения периода с первого выхода формирует зап- З 5рещающий сигнал на второй элементИ 8, по которому прекращается определение тактовой частоты и числа ординат на периоде измеряемого напряжения, а с второго выхода блока 6 подается сигнал разрешения на вход первого элемента И 5 на время следующего (второго) периода измеряемого напряжения.Выбранная на предыдущем периодеизмеряемого напряжения тактовая частота через первый элемент И 5 подается на входы АЦП 1 и блока 4 вычисления е среднеквадратического значения измеряемого напряжения.По окончании вычисления среднеквадратического значения измеряемогонапряжения формируется первый, сигнал"Конец вычисления", который с выходаблока 4 подается на вход первоготриггера 9 и сбрасывает его, подается на элемент 14 задержки и включаетего, а также подается на первые входы третьего 15 и четвертого 16 элементов И. Сигналом с первого триггера 9 выключается из работы второйэлемент И 8. На втором входе третьего элемента И 15 с второго триггера10 установлен разрешающий сигнал,поэтому третий элемент И 15 пропускает сигнал "Конец вычисления" отблока 4, по которому происходит запись кода среднеквадратического значения измеряемого напряжения в регистр 17 памяти с выхода блока 4,причем записанный код подается сразуна калибратор 3. Элемент 14 задержкисрабатывает от заднего фронта сигнала "Конец вычисления" для записи кода в регистр 17 памяти,От переднего фронта сигнала эле"мента 14 задержки по счетному входупереключается второй триггер 1 О; который своим сигналом переключаетключ 2 так, чтобы на вход АЦП 1 подключился выход калибратора 3, а измеряемое напряжение отключилось.С этого момента начинается переходный процесс установления напряжения калибратора 3 на входе АЦП 1,который длится в течение части третьего периода измеряемого напряжения, определяемой временем работыэлемента 14 задержки.Задержка выбирается такой, чтобы переходный процесс не влиял на погрешность измерения напряжения калибратора 3. При переключении второго триггера 10 сигналом с его первого выхода блокируется работа второго, третьего и пятого элементов И 8, 15 и 22, сигналом с его второго выхода снимается блокировка с элемента И 16 и элемента 13 задержки, установленная ранее по его первому входу.Элемент 13 задержки включается от заднего фронта элемента 14 задержки и своим сигналом через элемент ИЛИ 11 включает первый триггер 9.5 13Как и после запуска устройства,с выхода элемента ИЛИ 11 подаетсясигнал сброса в блок 14 вычисления.Результат измерения среднеквадратического значения напряжения калибратора 3 в коде подается через инвертгр 20 на первый вход коммутатора 18.Код от инвертора 20 передается через коммутатор 18 по второму сигналу"Конец вычисления". Второй сигналКонец вычисления сбрасывает первыйтриггер 9, проходит четвертый элемент И 16, имеющий разрешающий потенциал на втором входе от второго триггера 10, и включает коммутатор 18таким образом, чтобы произошло вычитание кодов в сумматоре 21 кодов отизмерения входного напряжения в ре"гистре 17 памяти и близкого к немупо величине кода напряжения калибратора 3.Одновременно с переключением коммутатора 18 подается управляющий сигнал на вход второго регистра 19 памяти, в который записывается с учетомзнака разность кодов первого и второго измерений. Указанная разностьявляется поправкой к первому измерению входного напряжения,Эта поправка вводится через нормально открытый второй вход коммутатора 18 в сумматор 21 из второго регистра 19 памяти после второго сигнала "Конец вычисления".По сигналу с четвертого элементаИ 16, формируемому как "Конец измерения", с выхода сумматора 2 можетбыть считан уточненный код результата измерения среднеквадратическогозначения входного напряжения. Этоткод сохраняется до начала следующегоизмерения по сигналу "Пуск".Задним фронтом второго сигнала"Конец вычисления" включается элемент 14 задержки, от переднего фронта которого переключается второйтриггер 1 О по счетному входу. Триггер 1 О блокирует первый вход элемента 13 задержки, не давая возможности ему возбудиться и повторить измерение напряжения калибратора 3.На этом процесс измерения входного напряжения заканчивается. 63081содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен спервым входом блока вычислений, первый элемент И, выход которого соединен с управляющими входами аналогоцифрового преобразователя и блока вычислений, второй элемент И, первыйвход которого соединен с первым вхо дом первого элемента И и первым выхо 15 20 25 30 35 40 45 50 формула изобретения дом блока определения тактовой часто-.ты, блок определения периода, входкоторого соединен с входным зажимомустройства, первый выход соединен свторым входом первого элемента И, авторой выход соединен с вторым входом второго элемента И, первый выход блока вычислений соединен с первымвходом первого триггера, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого соединен с входом блока определения тактовой частоты, формирователь, вход которого соединен с шиной "Пуск", о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений вобласти инфранизких частот, в негодополнительно введены ключ, калибратор, счетчик, второй триггер, элемент ИЛИ, третий, четвертый и пятыйэлементы И, два элемента задержки,сумматор, коммутатор, инвертор и дварегистра памяти, причем входной зажим устройства соединен с первым входом ключа, а его выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход блока определениятактовой частоты соединен с первымивходами пятого элемента И и калибратора, первый выход блока вычисленийсоединен с входом второго элементазадержки и первыми входами третьегои четвертого элементов И, выход второго элемента задержки соединен свходом второго триггера и первым входом первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входомэлемента ИЛИ, второй вход элементаИЛИ соединен с выходом формирователя, а выход соединен с вторым входом триггера и входом установки начального состояния блока вычислений, первый выход второго триггера соединен с управляющим входом ключа, четвертым входом второго элемента И и вторыми входами третьего и пятого эле Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения,ментов И, второй выход второго триггера соединен с вторыми входами первого элемента задержки и четвертогоСоставитель В.СмирновТехред Л.Сердюкова Корректор О,Кравцова Редактор Н.Швыдкая Заказ 6399/34 Тираж 730 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1363081 8элемента И, выход которого соединен динен с выходом третьего элемента с первыми входами коммутатора и вто- И, третий вход пятого элемента И соерого регистра памяти, второй выход динен с выходом блока определения блока вычислений соединенс первым периода, а его выход через счетчик входом первого регистра памяти и че- соединен с третьим входом калибратореэ инвертор - с вторым входом ком- ра, выход которого соединен с вторым мутатора, выход которого соединен свходом ключа, выход второго регистра первымвходом сумматора, второй вход памяти соединен с третьим входом комкоторого соединен с вторым входом 10 мутатора, втоРой вход втоРого регисткалибратора и выходом первого регист- ра памятисоединен свыходом сумматора, ра памяти, второй. вход которого сое- который является выходом устройства.