Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения

(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Г Г. Живилов(56) Авторское свидетельство СССР М 209581, кл, 6 01 В 19/00, 1968.Авторское свидетельство СССР М 1684698, кл, 6 01 В 19/00, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано в вольт ния и мульт повышение тво содержит образователь тока в постоя аналоговый з цифровой пр жек, элемент цифровые ум речисленные транения вли стабильность ратной связи ОСУДДРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР метрах переменного напряжеиметрах. Цель изобретения - очности измерений, Устройстключи 1, 2, 14, линейный пре 3 напряжения переменного нное, делитель 5 напряжения, апоминающий блок 4, аналогоеобразователь 6, блок 8 задер- ИЛИ 7, регистры 9 - 11 памяти, ножитель 12 и делитель 13. Пеблоки реализуют алгоритм усяния внешних воздействий на коэффициента усиления и обв устройстве. 2 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для цифрового измерения среднеквадратического значения (СКЗ) переменного напряжения.Цель изобретения - повышение точности измерений.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - пример построения блока задержек,Устройство содержит первый 1 и второй 2 ключи, линейный преобразователь 3 напряжения переменного тока в постоянное, вход которого соединен с первым выходом первого ключа 1, вход которого соединен с источником измеряемого напряжения, аналоговый запоминающий блок 4, вход которого соединен через второй ключ 2 с выходом линейного преобразователя 3 напряжения переменного тока в постоянное, а выход блока 4 через делитель 5 напряжения соединен с вторым входом первого ключа, аналого-цифровой преобразователь 6, управляющий вход которого через элемент ИЛИ 7 соединен с первым, вторым и третьим выходами блока 8 задержек, первый 9, второй 10 и третий 11 регистры памяти, информационные входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя 6, управляющие входы соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока 8 задержек, а выходы регистров 9 - 11 памяти соединены соответственно с первым входом цифрового умножителя 12, первым входом цифрового делителя 13 и с вторым входом цифрового умножителя 12, выход которого соединен с вторым информационным входом цифрового делителя 13, управляющий вход которого соединен с седьмым выходом блока 8 задержек, первый выход-с первым входом блока 8 второй выход которого является входом . "Пуск", а второй выход цифрового делителя 13 соединен с выходной клеммой устройства, восьмой выход блока 8 задержек соединен с клеммой устройства "Конец измерений", девятый выход блока 8 задержек соединен с управляющими входами первого 1 и второго 2 ключей, а десятый выход блока 8 соединен с управляющим входом третьего ключа 14, вход которого соединен с выходом преобразователя 3, второй вход-с выходом делителя 5, а выход -с входом аналого-цифрового преобразователя 6,Блок 8 задержек (фиг. 2) состоит из элементов времени 1530, осуществляющих последовательное Формирование сигналов и задержку их по времени. На вход элемента 15 времени приходит сигнал "Пуск" с входа устройства. На вход элемента 28 времениприходит сигнал "Конец деления" из делителя 13, на выходе элемента 28 времениформируется сигнал "Конец измерения",5 Все элементы времени, кроме 18, 28, 29 и30, соединены последовательно друг за другом согласно возрастанию их номеров. Вхо. ды элементов 18, 19, 30 времени включеныпараллельно.10 Принцип действия устройства заключается в определении в процессе измерениякоэффициента преобразования линейногопреобразователя 3 напряжения переменного тока в постоянное и коэффициента пере 15 дачи аналогового запоминающего блока 4 сделителем 5 напряжения и использованиинайденных коэффициентов для коррекциирезультата измерения.Указанные коэффициенты изменяются20 во времени и от воздействия изменениятемпературы окружающей среды,Блок 4 и делитель 5 дрейфуют во времени и от изменения температуры и тем самымизменяют свои коэффициенты передачи на 25 пряжения,Для исключения погрешностей преобразователя 3 блока 4 и делителя 5 проводятся три измерения.Измеряется напряжение О 1 на выходе30 линейного преобразователя 3 при подаче наего вход измеряемого напряжения ОхИзмеряется напряжение Оз на выходеделителя 5 напряжения при подаче на входаналогового запоминающего блока 4 напря 35 жения О 1.Измеряется напряжение О 2 на выходелинейного преобразователя 3 при подаче наего вход напряжения Оз, получаемого навыходе делителя 5.при подаче на вход блока40 4 напряжения О .Предварительные результаты измерения, получаемые с аналого-цифрового преобразователя 6, записываются в регистры9-11 памяти, а конечный результат вычисля 45 ется блоками 12 и 13 по формулеМх - , так как коэффициент передаЙ 1Изхчи преобразователя 3 равен ЮОз и равенОИх, где й 1, И 2 и Мз - результат аналого 50 цифрового преобразования напряжений О,О 2 и Оз,Устройство работает следующим образом.На входе линейного преобразователя 355 напряжения переменного тока в постоянное устанавливается поданное через ключ 1измеряемое напряжение Ох.Первый цикл измерения напряжения Оначинается после подачи сигнала "Пуск" навторой вход блока 8 задержек. В течение первого цикла измерения контакты ключей 1, 2 и 14 находятся в положении, указанном на фиг. 1,Управляет работой всего устройства блок 8 задержек, устройство которого показано на фиг, 2.Блок 8 задержек на первом цикле формирует "нулевой" потенциал на девятом управляющем выходе, который соединен с входами управления ключей 1 и 2, От сигнала "Пуск" с первого выхода блока 8 поступает сигнал на вход элемента ИЛИ 7, через который осуществляется запуск аналогоцифрового преобразователя 6,С задержкой на время аналого-цифрового преобразования с четвертого выхода блока 8 следует сигнал записи кода К 1 в первый регистр 9 памяти,При этом, приняв за единицу коэффициент преобразования аналого-цифрового преобразователя 6, получаем К 1= Ю, где К - коэффициент передачи преобразователя 3, В течение времени первого цикла напряжение 31 отслеживается аналоговым запоминающим блоком 4, так как ключ 2 замыкает вход делителя 5 с выходом преобразователя 3.Второй цикл начинается с того, что от заднего фронта импульса записи кода в регистр 9 памяти в блоке 8 задержек формируются сигналы "единица" на девятом и десятом выходах, которые одновременно переключают ключи 1, 2 и 14. При этом блок 4 запоминает напряжение О 1 и после преобразования его блоком 4 и делителем 5 формирует напряжение Оз = ос О 1, которое подается на вход преобразователей 3, 6 (1 с - коэффициент передачи блока 4 и делителя 5),На втором выходе блока 8 задержек формируется "нулевой" сигнал, который через элемент ИЛИ 7 запускает аналого-цифровой преобразователь 6 на преобразование напряжения Оз, С задержкой на время аналого-цифрового преобразования с шестого выхода блока 8 задержек следует сигнал записи кода Кз в третий регистр 11 памяти. После записи кода Кз в регистр 11 памяти на десятом выходе блока 8 задержек управляющий потенциал изменяется и становится "нулевым". При этом третий ключ 14 переключается в исходное положение, подключая на вход АЦП б выходной зажим преобразователя 3.К этому моменту на выходе преобразователя 3 устзнавливается напряжение О 2 ==1осО 1= Цс ос1(= 1(ос2г,ЬО =ОНа третьем цикле блок 8 задержек фор 5 мирует на третьем выходе сигнал запускааналого-цифрового преобразователя 6, который через элемент ИЛИ 7 подается на егоуправляющий вход и запускает его.С задержкой на время аналого-цифро 10 вого преобразования с пятого выхода блока8 задержек следует сигнал записи кода Кгво второй регистр 10 памяти.При этом получаем в регистре 10 числоК 2=к О- ,г, .КзК 1Имея числа К 1 и Кг и формулу вычислеК 1ния К = -определяем величинуК 220 К 1 к О О К 1К 2 г, Кз . О Кз-ОхКО 1 Озоткуда О - О или что эквивалентноОг25 К 1 КзК 2Устройство переходит к цифровой обработке результатов измерения с использованием этой формулы.30 Цифровой умножитель 12 перемножаеткоды К 1 и Кз, произведение которых поступает на второй вход цифрового делителя 13как делимое.На первый вход цифрового делителя 13приходит код Кг в качестве делителя.От заднего фронта импульса записи кода в регистр 10 памяти в блоке 8 задержекформируется сигнал деления, который с егоседьмого выхода поступает на управляю 40 щий вход цифрового делителя 13. В результате деления формируется код К.Сигнал конца деления с выхода цифроного делителя 13 поступает на первый входблока 8 задержек, От заднего фронта этого45 сигнала, формируется сигнал "Конец измерения", который с восьмого выхода блока 8задержек поступает на выход устройства,сопровождая передачу кода результата измерения К во внешнее устройство на инди 50 кацию или регистрацию. На девятом выходеблока 8 задержек формирование сигнала"единица" прекращается до прихода сигнала "Конец деления", и ключи 1 и 2 до сигнала"Конец измерения" переходят в исходноеположение, показанное на фиг. 1.От заднего фронта импульса "Конец измерения" внутри блока 8 задержек формируется задержка, в течение которойблокируется вход сигнала "Пуск". Эта за 1758568держка необходима для установления напряжения на выходе преобразователя 3 после переключения его входа на измеряемое напряжение. По истечении времени этой задержки устройство снова может принять 5 сигнал "Пуск".В устройстве результат измерения не зависит от величины изменения коэффициента М преобразования линейного преобразователя напряжения переменного тока в 10 постоянное, а также от величины изменения коэффициента 1/1 н передачи цепи обратной связи, что позволяет существенно повысить точность измерения среднеквадратического значения напряже ния. Формула изобретенияУстройство для измерения среднеквадратического значения напряжения, содер жащее первый и второй ключи, линейный преобразователь напряжения переменного тока в постоянное, вход которого соединен с выходом первого ключа, первый вход первого ключа соединен с входной клеммой ус тройства, аналоговый запоминающий блок, вход которого через второй ключ соединен с выходом линейного преобразователя напряжения переменного тока в постоянное, выход. аналогового запоминающего блока 30 через делитель напряжения соединен с вторым входом первого ключа, аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, причем входы элемента ИЛИ соедине ны с первым, вторым и третьим выходами блока задержек, четвертый и пятый выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго регистров памяти, информационные входы которых соединены с информационным выходом аналогоцифрового преобразователя, а информационные выходы первого и второго регистров памяти соединены соответственно с первыми входами цифрового умножителя и цифрового делителя, причем выход цифрового умножителя соединен с вторым информационным входом цифрового делителя, управляющие входы первого и второго ключей соединены с шестым выходом блока задержек, седьмой выход которого соединен с управляющим входом цифрового делителя, первый выход цифрового делителя соединен с входом блока задержек, второй выход цифрового делителя соединен с выходной клеммой устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены третий ключ и третий регистр памяти, информационный вход третьего регистра памяти соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход третьего регистра памяти соединен с вторым информационным входом цифрового умножителя, первый вход третьего ключа соединен с выходом линейною преобразователя напряжения переменного тока в постоянное, второй вход третьего ключа соединен с выходом делителя напряжения, выход третьего ключа соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а управляющий вход третьего ключа соединен с восьмым выходом блока задержек, девятый выход которого соединен с управляющим входом третьего регистра памяти.. Палий оррек зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 2997 ТиражВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб 4/5