Измеритель отношения напряжений

(21) (22) (46) (72) 53 ер ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ 1 ФОПИСАНИЕ ИЗО 3481432/18-2103. 08.8223.09.84, Бюл. В 35В.В.Карпов и М.В.Левин(56) 1. Скрипник Ю.А. Коммутационные цифровые измерительные приборы. М., "Энергия", 1973, с. 46-50.2. Авторское свидетельствоСССР В 664113, кл. б 01 Я 1910, 1973 (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕЙИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий блок управления, генератор, цифровой управляемый аттенюатор, управляющие входы которого соединены с выходами блока управленияи канал рассогласования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введены первый и второй инверторы, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ и усилитель-ограничитель вход которого соединен с первым входом канала рассогласования, и с пвым входом измерителя, второй входкоторого подключен к входу цифрового управляемого аттенюатора, выходкоторого соединен с вторым входом канала рассогласования, первый выходкоторого. соединен с управляющим входом генератора, выход которого соединен с первым входом блока управ.ления, второй вход которого .подключен к выходу элемента ИЛИ,первый и второй входы которогосоединены соответственно с выходамипервого и второго элемента И, причемвыход усилителя-ограничителя соединен с входрм первоГо инвертора и спервым входом первого элемента И,второй вход которого подключен квторому выходу канала рассогласования и к входу второго инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй входкоторого подключен к выходу первогоинвертора.1 1114Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения мгновенных значений переменных фазных напряжений.Известен измеритель отношениянапряжений, содержащий переключатель,первый и второй входы которого подключены соответственно к первому входу устройства и к выходу аттенюатора, вход которого соединен с вторым 1 Овходом устройства., канал рассогласования, первый вход которого соединенс выходом переключателя, а выход подключен к входам реверсивного счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами аттенюатора и свходами цифрового отсчетного. устройства а также генератор, выход которого подключен к входу блока управления,первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим входом переключателя, с вторымвходом канала рассогласования и свторым входом цифрового отсчетногоустройства и .25Недостатком этого устройства является низкое быстродействие процессаизмерения отношения переменных напряжений, обусловленное тем, что минимальный интервал Т, необходимыйдля измерения отношения двух переменных напряжений, должен включать 2 и Мпериодов входного сигнала, где и -число периодов сигнала в пакете, И -число измерений состояния реверсивного счетчика, необходимое для урав- Зновешивания напряжений на входе переключателя,Наиболее близким к изобретению является измеритель отношения напряжений, содержащий генератор и последовательно соединенные цифровойуправляемый аттенюатор, коммутаторканалов, канал рассогласования, ин-,дикатор перекомпенсации и блок управления, выходы которого подключенык входам цифрового управляемого аттенюатора, причем выходы генераторасоединены с управляющими входамикоммутатора каналов и канала рассогласования соответственно, а такжекоммутатор входов, первый вход которого подключен к второму входу коммутатора каналов, второй выход соединен с входом цифрового управляемого аттенюатора, управляющий входсвязан с выходом блока управления,а первый и второй входы являются входами измерителя 121. 962 2Недостатком известного устройства является низкое быстродействие процесса измерения отношения переменных напряжений, обусловленное тем, что минимальный интервал Т, необходимый для измерения отношения двух переменных напряжений, должен включать 2 и И периодов входного сигнала, где п - число периодов сигнала в пакете, Я - число изменений затухания аттенюатора до уравновешивания напряжений на входе коммутатора каналов.При уменьшении Т точность оценки продетектированных напряжений в пакетах (а, следовательно, и измерения отношения напряжений) снижается и при Тс Тс, где Тс - период входного сигнала, устройство теряет работоспособность, так как при смене зна-, ка входных напряжений направление изменения затухания аттенюатора изменяется на противоположное. Целью изобретения является повышение быстродействия процесса измерения отношения переменных напряжений.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления, генератор, цифровой управляемый аттенюатор, управляющие входы которого соединены с выходами блока управления, и канал рассогласования, введены первый и второй инверторы, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ и усилитель-ограничитель, вход которого соединен с первым входом канала рассогласования и с первым входом измерителя, второй вход которого подключен. к входу цифрового управляемого аттенюатора, выход которого соединен, с вторым входом канала рассогласования, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, причем выход усилителя- ограничителя соединен с входом первого инвертора и с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу канала рассогласования и к входу второго инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора.962 г 4ласования устанавливаются соответственно напряжения Измеритель работает следующим образом.При поступлении на первый и второй входы измерителя соответствующих 55 напряжений У 1(Т) = А здпыи 02(й) = Аяп ы 1 (фиг, 2.1) на первом и втором входах канала 4 рассог 3 1114На фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя; на фиг. 2 -диаграммы напряжений, поясняющие егорабдту.Измеритель содержит генератор 1,блок 2 управления, цифровой управляемый аттенюатор 3, канал 4 рассогласования, усилитель-ограничитель 5, первый инвертор 6, второй инвертор 7,первый элемент И 8, второй элемент 10И 9, элемент ИЛИ 10, выход генератора1 соединен с первьв входом блока 2управления, выходы которого подключены к управляющим входам цифровогоуправляемого аттенюатора 3., первый 5вход измерителя соединен с первымвходом канала 4 рассогласования, второй вход которого подключен к выходуцифрового управляемого аттенюатора3 и к входу усилителя-ограничителя 5, 20выход которого подключен к входу первого инвертора 6, управляющий входгенератора 1 подключен к первомувыходу канала 4 рассогласования, второй выход которого соединен с входом 25второго инвертора 7, выход усилителя-ограничителя 5 подключен к первомувходу первого элемента И 8, второйвход которого соединен с входом второго инвертора 7, выход которого подключен к первому входу второго элемента Й 9, второй вход которого соединен с выходом первого инвертора6, выходы первого элемента И 8 ивторого элемента И 9 соединены соот,ветственно с первым и вторым входамиэлемента ИЛИ 10, выход которого подключен к второму входу блока 2 управления.Канал 4 рассогласования содержит40дифференциальный усилитель 11, первый и второй входы которого соединены соответственно .с первым и вторымвходами канала 4 рассогласования, авыход подключен к входам пороговогоустройства 12 и формирователя 13 мо 45дуля напряжения, выход которого соединен с первым выходом канала 4рассогласования, второй выход которого подключен к выходу пороговогоустройства 12,Б(й) = Б(С) = А 1 здп ь;,(фиг.2,2)11(г) = К( ) 02 = АКа(го) здпы 1(фиг.2.3) где д - начальный момент интервалаизмерения;К (й ) - коэффициент затухания цифрового управляемого аттенюатора 3 в момент време )Канал рассогласования осуществляет сравнения напряжений на его первом и втором входах (напряжение 05 И) = Б (е) - У (е) - фиг. 2.4) и формы руют на своем первом и втором выходах напряжения соответственно Ь )5Е при У 5(е) 1 0 (фиг.2,5) 1 О при 0 ( ) 4 О (фиг.2.6)Напряжения 118(й), 11(С) и У(й) (фиг. 2.7; 2.8, 2.9) на выходах соответственно усилителя-ограничителя.5, первого инвертора 6 и второго инвертора 7 формируются следующим образом( ) +Е при Б(1) = 0100 при Б(1) = +Е.На выходах первого (второго) элемента И 8 и 9 формируются положительные напряжения БН =ФЕО, 012(г) = +Еб (фиг, 2.10 и 2.11) только при йаличии положительных потенциалов на обоих их входах. Напряжение Б 1 (с) = +Е формируется на выходе элемента ИЛИ 10 (фиг, 2.12) при наличии напряжения +Е хотя бв нао одном ее входе. Выходное напряжение элемента ИЛИ 1 О определяет направление изменения состояния блока 2 управления, в качестве которого применен реверсивный счетчик, перестраиваемый по первому (счетному) входу импульсами от генератора 1, формирующего на своем выходе последовательность импульсов с частотой Р = - Я(0) 06(С) (фиг. 2,13), где 8(0) крутизна преобразования напряжения в частоту.Реверсивный счетчик работает насложение (вычитание) при напряжении01 = Е (БО) на его втором входе,при этом затухание цифрового управляемого аттенюатора 3 увеличивается(уменьшается).При положительных значениях напряжений Б(С) и Б 2(С) (интервал временина фиг, 2.1.):- в случае 104(С)Б (С) . напряжения Ц 8 (С) = Е, 0(С) = И(С)Б (С)О, следовательно 0 у(С) = Е,при этом напряжения 011 (С) = 01 (С)== Е, число на выходах блока 2 управления увеличивается и, следовательно,коэффициент передачи цифрового управляемого аттенюатора 3 уменьшаетсяи напряжение Б(С) уменьшается.в случае 1 У(С) с Ц(СМ напряжение Б (С) = ЕрБ (С) ( О, следоватепано И 71 а) = О, прн атом напряжение Б 1 о (С) = Е и БЗ(С) = П 11 (С)= П,2(С) = ЦД(С) = О,число на выходах блока 2 управленияуменьшается и, следовательно, коэффициент передачи цифрового управляемого аттенюатора 3 увеличивается инапряжение 04(С) увеличивается.При отрицательных значениях напряжений Б(С) и 02(С) интервал вре- ЗОмени после С на фиг. 2.1:- в случае1(С) ) 0(С)напряжения У(С) = О, 05(С) ( О,следовательно 011,СЙ = О, нри этом119(С) П 10( ) 1)12( ) = 13(С) = р 35чйсло на выходах блока 2 управленияувеличивается и, следовательно, коэффициент передачи цифрового управляемого аттенюатора 3 уменьшается, а напряжение 04(С) уменьшается (по аб Осолютной величине)- в случае Ц,1(С)1 с (Ц (С) напряжения У 8 (С) = О, П(С)О, следовательно Бу(С) = Е, при этом У(С)= О, число на выходах блока 2 управления уменьшается и, следовательно,коэффициент передачи цифрового управляемого аттенюатора 3. увеличивается и напряжение 04(С) увеличивается по абсолютной величине,Текущие значения чисел на выходах блока 2 управления представляютсобой мгновенные значения отношениянапряжений 02(С)В 1(С)- 5В момент времени С подачи напряжений 01(С) И 02(С) на вход измернтеля изменение затухания цифрового управляемого аттенюатора 3 осуществляется со скоростью, пропорциональной разности напряжений 0(С)и 04(С) на входах канала 1 рассогласования (грубое уравновешивание).В дальнейшем изменение коэффициентапередачи цифрового управляемого аттенюатора 3 осуществляется с частотойРО, при которой а., где,л- период следования импульсов генератора 1 при 3(С)О;лвремя установления переходныхпроцессов в устройстве.Таким образом, в предлагаемомизмерителе повышение быстродействияпроцесса измерения отношения переменных напряжений по сравнению сизвестными обеспечивается за счетодновременной (а не поочередной какв известном устройстве) подачи напряжений на вход канала рассогласования, (, при этом быстродействиеувеличивается в 2 раза за счет сокращения числа измерений для принятия решения о наличии рассогласования), а также за счет измерения отношения входных напряжений при изменении их полярности, что в 2 раза.увеличивает полезное время измерения по сравнению с известным устройством, в котором в моменты отрицательных значений входного сигналаполезный сигнал на выходе амплитудного детектора отсутствует.Кроме того, дополнительно быстродействие устройства увеличивается засчет адаптации скорости изменениякоэффициента передачи цифрового управляемого аттенюатора 3 к разностинапряжений на входе канала 4 рассогласования.Общий выигрыш в быстродействиипредлагаемого устройства по сравнению с известным составляет 3-4 раз взависимости от величины отношениявходных напряжений.Применение изобретения позволитповысить быстродействие процессаизмерения отношения второй производной сигнала к сигналу, по которомусудят о частоте сигналов в каналахсвязи, что в свою очередь обеспечитсокращение времени изменения частотсигналов, а следовательно, повыситскорость обмена сигналами в многоканальной линии связи,,Иванова ка ипиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 7 б 3/31 ВНИИПИ Г по д 113035, Тираж 710 ударственного ко ам изобретений и сква, Ж, Рауш Подписноеитета СССРоткрытийкая наб., д. 4