Способ получения квадрата среднеквадратического значения переменного напряжения и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН с 50 4 С 01 К 19/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ НИЯ переменного напряжения, содержащеевыпрямитель, соединенный с входомустройства, первый цифроаналоговыйпреобразователь и последовательносоединенные включенные на выходе уст.ройства сумматор и интегратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повьппения точности, в неговведены второй цифроаналоговый преобразователь, дополнительный интегратор, импульсный генератор, генератор циклов, схема сравнения,схема задержки и логическая схемасовпадений, при этом выход выпрямителя через дополнительный интегратор подключен к первому сигнальному входу схемы сравнения, к второмусигнальному входу которой подключенвыход первого цифроаналогового преобразователя, соединенный также спервым входом сумматора, к второмувходу которого подключен выход второго цифроаналогового преобразователя, сигнальный вход которого соединен через схему задержки с выходом логической схемы совпадения, ккоторому подключен также сигнальный вход первого цифроаналоговогопреобразователя, управляющие входыцифроаналоговых преобразователей соединены с выходом схемы сравнения,к которому подключен также первыйвход логической схемы совпадения, квторому входу которой подключен импульсный генератор, а третий входлогической схемы совпадений соединенс выходом генератора циклов и суправляющим входом схемы сравнения. ВАЦРАТАНАЧЕНИЯ ПЕУСТРОЙСТВ 00 00 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изоБРетений и ОтнРытий(56) Авторское свидетельство СССРУ 213971, кл. С 01 К 19/02, 1967.Авторское свидетельство СССР1 Ф 935801, кл. 6 01 К 19/02, 1980.Авторское свидетельство СССР9 789832, кл. С 01 К 19/22, 1974.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КСРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО 3РЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Й ОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ получения квадратасреднеквадратического значения переменного напряжения, заключающийся в линейном детектировании контролируемого сигнала, квадратичном преобразовании предетектированного напряжения и интегрировании результата преобразования, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности, подынтегральную функцию составляют изсуммарного напряжения двух ступенчато изменяющихся напряжений, амплитуда первого из которых устанавливается пропорциональной амплитуде продетектированного напряжения,а амплитуда второго ступенчатогонапряжения меньше на одну ступенькуамплитуды первого ступенчатогонапряжения,2. Устройство для получения квадрата среднеквадратического значения68 1 11688Изобретение относится к электро-измерительной технике и может бытьиспользовано в вольтметрах среднеквадратического значения переменногонапряжения. 5Целью изобретения является повышение точности.На Фиг. 1 и 2 представлены временные диаграммы, поясняющие сущностьпредлагаемого способа; на фиг.3 - .10Функциональная схема устройства,реализующего предлагаемый способна Фиг. 4 - временные диаграммы поясняющие работу устройства.Устройство содержит выпрямитель 1, 15дополнительный интегратор 2, схему3 сравнения, генератор 4 циклов,импульсный генератор 5, логическуюсхему 6 совпадений, схему 7 задержки,первый 8 и второй 9 циФроаналоговые 20преобразователи, сумматор 10, основной интегратор 11. Вход 12 устройства подключен к входу выпрямителя 1выход которого соединен с входомдополнительного интегратрра 2, выход 25последнего подключен к первому сигнальному входу схемы 3 сравнения, выход импульсного генератора 5 соединен с вторым входом логической схемы6 совпадений, к третьему входу которой подключен выход генератора 4 цик.лов, соединенный также с управляющим входом схемы 3 сравнения. Выходсхемы 3 сравнения соединен с управляющими входами цифроаналоговых пре 35образователей 8 и 9 и с первым входом схемы 6 совпадений, выход которойподключен к сигнальному входу первого цифроаналогового преобразователя 8 и через схему 7 задержки ксигнальному входу второго цифроаналогового преобразователя 9. Выход последнего соединен с вторым вхо-дом сумматора 10,к второму входу ко-торого подключен выход пеРвого цифро аналогового преобразователя 8, соединенный также с вторым сигнальнымвходом схемы 3 сравнения, выходсумматора 10 подключен к входу основ"ного интегратора 11, выход которогоявляется выходом 13 устройства.Способ осуществляется следующимобразом. Контролируемый сигнал П(фиг. 1 а) подвергается линейномудетектированию, которое может бытьоднополупериодным или двухполупериоцным (Фиг. 1 б). Для упрощения Формирования ступенчатого. напряжения (фиг. 1 г) с амплитудой, пропорциональной продетектированному контролируемому напряжению, это продетектированное напряжение может быть подвергнуто интегрированию (фиг. 1 в). Амплитуда первого из ступенчато изменяющихся напряжений (фиг. 1 г) устанавливается пропорциональной предетектированному контролируемому напряжению или, если оно проинтегрировано, полученному постоянному напряжению (фиг. 1 в) Амплитуда второго ступенчато из- - меняющегося напряжения (фиг. 1 д) на одну ступеньку меньше амплитуды первого ступенчатого напряжения. Эти два ступенчато изменяющихся напряжения суммируются (фиг. 1 е), а затем суммарное напряжение подвергается интегрированию (фиг. 1 ж).При изменении контролируемого сигнала в К раз вольтсекундная площадь суммарного ступенчатого напряжения а следовательно, и полученного после интегрирования этого ступенчато изменяющегося напряжения постоянного напряжения изменится в К раз. Пусть, например, контролируетсянапряжение П.И), амплитуда которо го показана йа Фиг, 2 а сплошной линией. Это напряжение преобразуется в пульсирующее напряжение П(й)(Фиг. 2 б), а затем в постоянноенапряжение Б(фиг. 2 в). По величине постоянного напряжения Б (Е) формируются ступенчатое наьпряжение П,(1) (фиг. 2 г), амплитуда которого равна или в общем случае пропорциональна этому постоян ному напряжению, а также второе ступенчато изменяющееся напряжение П(1) (фиг. 2 д), количество ступенек в котором или амплитуда которого на одну ступеньку меньше амплитуды первого из сформированных ступенчато изменяющихся напряжений. Если, например, первое ступенчато изменяющееся напряжение Б(1) имеет четыре ступеньки, то второе Б(С) - три (фиг. 2 г и 2 д), Затем эти два ступенчато изменяющихся напряжения суммируются, таким обоязом получается суммарное напряжение Б(Т) (фиг. 2 е), которое затем подвергается интегрированию, преобразовывая это ступенчатое сум10 3марное напряжение в постоянное напряжение Н (г.) (фиг. 2 ж).Если амплитуда контролируемогонапряжения Н(1) изменяется, например, уменьшается в два раза, т,е,составляет величину -Б(С) (пока 5вано штриховой линией на фиг. 2 а),величина пульсирующего напряжениясоставляет - Н (С), а величина постоянного напряжения - -Н (г)12 9(Фиг. 2 б и 2 в). Величина ступенчатого напряжения Н 4(С) также уменьшается в два раза, т.е, вместо четырех ступенек сформировано только двеступеньки (заштрихованы на фиг. 2 г),15а ступенчатое напряжение Б(1) состоит только из одной ступеньки(фиг. 2 д). В результате суммирования этих двух ступенчатых напряженийуменьшенных амплитуд сформируетсясуммарное ступенчатое напряжение(заштриховано на фиг. 2 е), вольтсекундная площадь которого равнаФпервоначально сформированного ступенчатого напряжения Н. Следовательно, величина постоянного напряжения Буменьшится в четырераза при уменьшении амплитуды входного контролируемого напряженияН 1 в два раза.Это квадратичное соотношение междувходным переменным и Ьыходным постоян.ным напряжениями сохраняется при любых изменениях контролируемого переменного напряжения. Например, еслипеременное напряжение составляет35от исходного напряжения (фиг. 1 а),то в таких же пропорциях изменяютсянапряжения Б (С) и Б (С) (фиг. 1 би 1 в) первое из,ступенчатых напряЭ40жений имеет три ступеньки (Фиг. 1 г),а второе - две ступеньки (Фиг. 1 д).Вольтсекундная площадь суммарногоступенчатого напряжения (фиг, 1 е)составляет - ЦЬ, а проинтегриро 916 45ванное постоянное напряжение(фиг 1 ж) уменьшается до величины - Б (г.), Таким образом и в этом16случае проинтегрированное послеквадратичного преобразования на 50пряжение Б 1(й) также изменяется пропорционально квадрату измененияконтролируемого переменного напряжения,Устройство (фиг. 3) работает следующим образом.Входное контролируемое напряжениеБ (Фиг. 4) преобразуется в пульси 4рующее Н линейным выпрямителем 1 (Фиг. 4), а затем в пропорциональное ему постоянное напряжение У 2 (фиг.4) дополнительным интегратором 2. Это постоянное напряжение Ц , пропорциональное входному контролируемому пере менному напряжению Б, подается на первый сигнальный вход схемы 3 сравнения. Генератор 4 циклов генерирует импульсное напряжение Б (фиг. 4), частота которого значитель. но меньше частоты импульсного напряжения Н, генерируемого генератором 5 (Фиг. 4). В исходном состоянии напряжение Б на выходе схемы 3 сравнения равно логической единице (фиг. 4), поэтому импульсное напряжение с выхода импульсного генератора 5 проходит на выход схемы 6 совпадений и поступает на сигнаЛьный вход первого цифроаналогового преобразователя 8, запуская его. На каждый импульс, поступающий на сигнальный вход цифроаналогового преобразователя 8, преобразователем формируется ступенька напряжения. Это ступенчатое напряжение Н 8 (фиг.4;. поступает на второй сигнальный вход схемы 3 сравнения, с помощью которой производится сравнение амплитуды ступенчатого напряжения Нз с величиной постоянного напряжения 02. В момент достижения равенства этих напряжений схема 3 сравнения срабатывает и на ее выходе появляется сигнал логического нуля, который поступает на управляющий вход цифроаналогового преобразователя 8, сбрасывая напряжение на его выходе до нуля. Одновременно сбрасывается и напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 9, импульсы на вход которого поступают с выхода схемы 6 совпадений через схему 7 задержки, вследствие чего напряже.ние на его выходе нарастает с задержкой на один импульс относительно входа цифроаналогового преобразователя 8 поэтому ступенчатое напряжение Б имеет на одну ступеньку меньше, чем ступенчатое напряжение Б . Напряжением логического нуля с выхода схемы 3 сравнения, поступающим также после ее срабатывания на первый вход схемы 6 совпадений, запрещается дальнейшее прохождение импульсов с импульсного генератора 5 на выход схемы совпа 1168863дений в данном цикле работы устройства. Поэтому в дальнейшем в течение этого цикла работы устройства напряжения П и Б на выходах цифроаналоговых преобразователей 8 и 9 остаются равными нулю.Ступенчатые напряжения Б и Б суммируются в сумматоре 10 устройства, а суммарное ступенчатое напряжение Б с выхода сумматора 10 подвергается затем усреднению с помощью основного интегратора 11. Выходное постоянное напряжение П устройства с выхода интегратора 11 (фиг. 4) пропорционально квадрату среднеквадратического значения входного переменного напряжения устройства. На фиг. 1, 2 и 4 для наглядности ступенчатые напряжения показаны с малым количеством ступенек, С увеличением числа ступенек ступенчато изменяющихся напряжений точность квадратичного приближения увеличива ется. Однако при десяти ступенькахв первом из ступенчато изменяющихся напряжений погрешность квадратичного приближения из-за дискретности ступенчато изменяющихся напряжений 15 составляет менее 17 а при пятнад-цати - менее 0,5%..гЯ Составитель С. Рыбинедактор С, Саенко Техред С,йовжий дписн Патент", г. Ужгород, ул Фи.пна.ц ектня аз 4610/39 ВИИ 1 ТИ по д 13035, Тираж 748осударственного кам изобретений иосква, Ж, Рауш митета СССкрытийая наб.,ректор М. Самборска