Устройство для измерения среднеквадратичного значения напряжения

)5 6 01 В 19/02 ОСУДА РСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 74503/21.08.92. Бюл, М 32есоюзный научно-исслтут злектроизмерительГ. Живиловторское свидетельств135, кл. 6 01 В 19/02,вторское свидетельств4698, кл. 6 01 В 19/02УСТРОЙСТВО ДЛЯНЕ КВАДРАТИЧ НО ГЯЖЕНИЯзобретение относитсяьной технике и может едовательскных приборо о СССР1980.о СССР, 1991.ИЗМЕРО ЗНАЧ НИЯ НИЯ РЕД АПР 7) И к электро быть исп зме- ьзоел(21) 46 (22) 04 (46) 30 (71) Вс инсти (72) Г. (56) Ав М 930 вано в вольтметрах переменного напряжения, а также мультиметрах, Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается дополнительным введением источника 14 опорных напряжений, порогового блока 13, логического устройства 15, генератора 16, блока 12 усилителей, первого и второго блоков 9, 11 ключей, дешифратора 10, реверсивного счетчика 17, блока 8 делителей. Устройство содержит также блок 3 задержки, преобразователь 4 переменного напряжения в постоянное, аналоговое запоминающее устройство 5, аналого-цифровой преобразователь б, вычислительное устройство 7,2 ил,Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения среднеквадратичного значения (СКЗ) переменного напряжения. Целью изобретения является повышение точности в начале диапазона измеряемых напряжений,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства на фиг. 2 - пример построения вычислительного устройства,Устройство содержит первый 1 и второй 2 ключи, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами блока 3 задержек, а первый вход первого ключа 1 соединен с входным зажимом, линейный преобразователь 4 напряжения переменного тока в постоянное, выход которого соединен с входом аналогового запоминающего блока 5 и первым входом второго ключа 2, управляющий вход аналогового запоминающего блока 5 соединен с первым выходом блока 3 задержек, управляющим первым ключом 1, выход второго ключа 2 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 6, управляющий вход которого соеди.- нен с третьим выходом блока 3 задержек, а выход кода соединен с первым входом вычислительного блока 7, первый выход которого соединен с первым входом блока 3 задержек, второй вход которого соединен с входом "Пуск", а четвертый выход соединен с вторым входом вычислительного блока 7, второй выход которого соединен с выходом устройства, вход блока 8 делителей соединен с выходом аналогового запоминающего блока 5, а выход - с первым входом второго блока ключей 9, выход которого соединен с вторыми входами первого 1 и второго 2 ключей, а второй вход- с выходом дешифратора 10 и первым входом первого блока 11 ключей, второй вход которого соединен с выходом блока 12 усилителей, вход которого соединен с выходом первого ключа 1, выход первого блока 11 ключей соединен с входом линейного преобразователя 4 напряжения переменного тока в постоянное, выход которого соединен с первым входом порогового блока 13, второй вход которого соединен с выходами источника 14 опорных напряжений, а выход соединен с первым входом логического блока 15, второй вход которого соединен с пятым выходом блока 3 задержек, третий вход соединен с выходом генератора 16, вход которого соединен с первым выходом логического блока 15, второй выход которого соединен с входом реверсивного счетчика 17, выход которого соединен с вторым вхОдом вычислительного блока 7 и входом дешифратора 10. Вычислительный блок 7, пример построения которого показан на фиг. 2, состоит из цифрового умножителя 18, цифрового делителя 19, регистров 20 - 22 памяти, сдви гающих регистров 23 и 24, цифрового компаратора 25, элемента И 26 и тактового генератора 27.Устройство работает следующим образом.10 На входе блока 12 усилителей устанавливается поданное через размыкающие контакты ключа 1 измеряемое напряжение Ох. В блоке 12 находятся несколько усилителей (например, с коэффициентами усиле ния 1, 2 и 2 и т. д.), которые одновременноусиливают измеряемое напряжение Ох так, что часть из них может быть даже перегружена. После "сброса", следующего вместе с сигналом "пуск", в первом блоке ключей 11 20 и втором блоке ключей 9 так осуществляетсякоммутация каналов блока 12 дешифратором 10 и кодом реверсивного счетчика 17, что включается коэффициент усиления - единица в блоке 12 усилителей и соответст вующий ему коэффициент деления - единица в блоке делителей 8. Соответствующая включенному коэффициенту усиления величина измеряемого напряжения Ох с выхода блока 11 поступает на вход линейного пре образователя 4. напряжения переменноготока в постоянное, с выхода которого постоянное напряжение поступает на входы аналогового запоминающего блока 5, второго ключа 2 и на входы порогового блока 13.35 Уровни пороговых напрякений на блок 13поступают от источника 14 опорных напряжений. Эти уровни определяют минимальное и максимальное напряжения срабатывания порогового блока 13 и тем 40 самым минимальное допустимое для преобразователя 4 выходное напряжение и напряжение перегрузки преобразователя 4.При последующих операциях должен автоматически быть выбран коэффициент усиле ния блока 12 (коэффициент деления блока8), при котором выходное напрякение преобразователя 4 укладывалось бы в заданные границы, например, от 0,4 шкалы до 1, определяемые в блоке 13 уровнями блока 14.50 Автоматическое определение требуемого коэффициента усиления в блоке 12 в зависимости от измеряемого напряжения осуществляется следующим образом,Логический блок 15 из блока 3 задержек 55 получает на второй вход сигнал разрешенияработы, по которому от него включается тактовый генератор 16 и в случае срабатывания порогового блока 13 при 01Оп, где О 1 - напряжение на выходе преобразователя 4, Оп - минимальное напряжение на выходеисточника 14, изменяется (увеличивается) код реверсивного счетчика 17, который через дешифратор 10 воздействует на первый 11 и второй 9 блоки ключей, Блоки 9 и 11 включают соответствующие параметры делителя и усиления, При этом на вход преобразователя 4 поступает большее напряжение, следовательно, через время установления на выходе преобразователя 4 также оказывается большее напряжение О. При этом, если не срабатывает пороговый блок, то выходной сигнал преобразователя 4 находится в заданном диапазоне напряжений, который гарантирует достаточное петлевое усиление и отсутствие разброса напряжений на выходе преобразователя 4, Если срабатывает пороговый блок 13, то процесс изменения коэффициентов усиления и давления продолкается, Система должна быть реверсивной, так как может сказаться перегрузка тракта в процессе определения коэффициента усиления из-за переходных процессов и требуется его уменьшение.По истечении заданного времени с пятого выхода блока 3 задержек в логический блок 15 на второй вход поступает сигнал, который блокирует его работу и выключает генератор 16. С третьего вь 1 хода блока 3 задержек на вход аналого-цифрового преобразователя 6 поступает сигнал первого запуска. С задержкой на время аналогоцифрового преобразования с четвертого выхода блока 3 задержек следует сигнал записи кода М 1 и записи кода Мрс в вычислительный блок 7, Код М 1 с выхода преобразователя 6 записывается в первый регистр памяти вычислительного блока 7, На этом заканчивается первый цикл измерения входного напрякения. В течение первого цикла напряжение О 1 отслеживается аналоговым запоминающим блоком 5, так как на его управляющий вход приходит сигнал, отпирающий его ключи.Второй цикл измерения начинается с того, что от заднего фронта импульса записи кода И 1 в блоке 3 задержек формируются сигналы переключения ключей 1, 2 и блока 5, При этом в блоке 5 запоминается напряжение О 1, а на вход АЦП 6 через ключ 2 поступает выходное напряжение Оз с блока 8 делителей, которое через ключ 1, блок 12 усилителей с установленным коэффициентом усиления блоком 11 поступает на вход преобразователя 4 и формирует на его выходе напряжение О 2. С третьего выхода блока 3 задержек на вход АЦП 6 подается сигнал запуска, С задержкой на время аналого-цифрового преобразования, формируемой блоком 3 задеркек, следует сигнал 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 записи кода Из в третий регистр памяти вычислительного блока 7. После записи кода Мз в регистр памяти на втором выходе блока задержек формируется сигнал, который переключает ключ 2 в исходное состояние. При этом на вход АЦП 6 с выхода преобразователя 4 подается напряжение О 2, После установления напряжения О 2 на выходе преобразователя 4 блок 3 задержек формирует на третьем выходе последний третий импульс запуска аналого-цифрового преобразователя 6, С задержкой на время аналого-цифрового преобразования с четвертого выхода блока 3 задержек следует сигнал записи кода М 2 во второй регистр памяти вычислительного блока 7. В блоке 7 цифровой умножитель перемножает коды М 1 и Кз без сигналов управления. Произведение кодов И 1 Из поступает на вход делителя как делимое. На другой вход делителя в качестве делителя подается код К 2. От заднего фронта импульса записи кода М 2 в блоке 3 задержек формируется сигнал начала деления, который с его четвертого выхода поступает в вычислител ьный блок 7. По этому сигналу осуществляется деление и получается промежуточный результатИ 1 Из12Процесс деления заканчивается и формируется импульс конца деления, который с первого выхода вычислительного блока 7 поступает на первый вход блока 3 задержек.С четвертого выхода блока 3 задержек при этом формируется следующий импульс на второй вход вычислительного блока 7, от которого осуществляется процесс второго деления промежуточного результата Их на код Мрс реверсивного счетчика 17, который поступает на второй вход блока 7.КхПри этом Их =- рсОт заднего фронта импульса конца второго деления в блоке 3 задеркек формируется сигнал "Конец измерения", который с шестого выхода блока 3 поступает на выход устройства и сопровождает код И с выхода вычислительного блока 7 на индикатор. От переднего фронта импульса "Конец измерения" ключ 1 и ключ блока 5 переходят в исходное состояние, показанное на Фиг. 1. От заднего фронта импульса "Конец измерения" в блоке 3 задержек формируется задержка, в течение которой блокируется вход сигнала "Пуск". Эта задеркка необходима для установления переходного процесса на выходе преобразователя 4 после переключения на его входе напряжения О 2 на измеряемое О. По истечении времени этой задержки устройство готово к следующему измерению и принятию сигнала "Пуск".В примере построения выцислительного блока на фиг. 2 второе деление осуществляется путем параллельного сдвига кодов Мх и Крс. Сдвиг осуществляется по команде1от блока 3 задержек, Цифровой компаратор разрешает работать элементу И.26, если код Кр с выхода сдвигающего регистра 24 не равен нулю. Сдвигающие импульсы поступают на регистры 23 и 24 до обнуления регистра 24. На этом процесс второго деления заканчивается, и на выходе регистра 23 фиксируется код измеряемого напряжения Мх,Формула изобретения Устройство для измерения среднеквадратицного значения напряжения, содержащее первый и второй ключи, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами блока задержек, а первый вход первого ключа соединен с входным зажимом, линейный преобразователь напряжения переменного тока в постоянное, выход которого соединен с входом аналогового запоминающего блока и первым входом второго ключа, управляющий вход аналогового запоминающего блока соединен с первым выходом блока задержек, управляющим первым ключом, выход второго ключа соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока задеркек, а выход соединен с первым входом выцислительного блока, первый выход которого соединен с первым входом блока задержек, второй вход которого соединен с входом "Пуск", а четвертый выход соедийен с вторым входом вычислительного блока, второй выход которого соединен с выходом 5 устройства, отличающееся тем,что,с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены источник опорных напряжений, пороговый блок, логический блок, генератор, блок усилителей, 10 первый и второй блоки ключей, дешифратор, реверсивный счетчик и блок делителей, вход которого соединен с выходом аналогового запоминающего блока, а выход - с первым входом второго блока ключей, выход 15 которого соединен с вторыми входами первого и второго ключей, а второй вход - с выходом дешифратора и первым входом первого блока ключей, второй вход которого соединен с выходом блока усилителей, вход 20 которого соединен с выходом первого ключа, выход первого блока ключей соединен с входом линейного преобразователя напряжения переменного тока в постоянное, выход которого соединен с первым входом 25 порогового блока, второй вход которого соединен с выходами источника опорных напряжений, а выход соединен с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с пятым выходом блока за держек, третий вход соединен с выходомгенератора, вход которого соединен с первым выходом логического блока, второй выход которого соединен с входом реверсивногосчетцлка, выход которого сое динен с третьим входом выцислительногоблока и входом дешифратора,1758569 Составитель Е. ИлюшкинРедактор Т, Лошкарева Техред М.Моргентал Коррект алий аз 2997 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 йю. Фйил. Упр.тГВлу 10 кт Ипр.АИ / 2 РхОд Ол 7КЛ.