Способ контроля переменного напряжения

Номер патента: 960643

Автор: Иванов

ZIP архив

Текст

(72) Авто 54) СЙОС Я ПЕРЕМЕНИЯ ОН ТРОПНАПРЯ нияф нала 11 в редвф эапий стью ед Изобретение относится к области электрических измерений и предназначено дляиспользования в системах порогового коию роля напряжения в сетях переменного тока.Известен. способ контроля переменного напряжения, в частности его средиеквад ратического значения, предусматривающий квадратичное преобразование напрязе усреднение полученного при атом сиг и измерение результата усредненияНедостаток известного способа оп ляется значительным временем реали контроли, обусловленным необхоидмо .тщательной фильтрации сигнала при его усреднении, т. е. уср йением сигнала эа, :ц достаточно большой промежуток времени, , существенно превышающий период контро- лируемого напряжения.Наиболее близким техническим решени ем к изобретению является способ контро ля переменного напряжении, предусматривающий интегральное преобразование коню ролируемого напряжения в течение одно 2именных полупериодов, сравнение получае мых интегральнЫх,эначениф с величиной . опорного напряжения, формирование по ре эультатам сравнения сигналов превышения контролируемым напряжением заданного порога и компенсацию частотной погрешностй путем коррекции интегральных значений напряжения прямо пропорционально . отклонениям частоты от номинальной величины ЫНедостаток известного способа заклю-чается в его сложности. Для формирова,ния сигнала компенсации частотной по ревности контроля необходимо вырабаты :вать сигнал эталонной длительности, срав- нивать его дяительиость с текущим эначефф нием длительности полунериода контролируемого напряжения, определять знак и величину разности этих длительностей, Формировать сигнал коррекции заданной величины с длительностью, равной разнос ти длительности полупериода контролируемого напряжения и эталонной длительности,3 960643 4 нака атой разности ного в виде управляемого генератора личитать сигнал коррек- нейно-нарастающих сигналов (ГЛНС) 7. значения, после чего Выход БВКП 2 соединен со входом форе откорректированное мирователя сигнала опроса (фСО) 8; с е с величиной опор-первым входом логического элемента ность перечисленных ИЛИ-НЕ 9 и с управляющим входом еской реализации по- ГЛНС 7. Выход ФСО 8 подключен ко втобует существенных рому входу логического элемента ИЛИ-НЕ роме того, недоста- . 9 и к первому входу логического элеменба определяется оъ- М та И 10. Выход элемента Я соединен со м диапазоном изме- входами сброса ИКП 3 и ГЛНС 7. Второй олируемого напряже- вход элемента 10 подключен к выходу ов), при котором мо- компаратора 6, а выход элемента 10 слузаданная точность жит общим выходом устройства,1 Контролируемое напряжение (Зх поступаявляется упрощение ет на вход ДВН 1, На выходе ДВН 1 при еменного напряжения атом вырабатывается напряжение 0к О, ширением рабочего где К - коэффициент пропорциональности.функции ДВН может выполнять, наприь достигается темй .мер, согласующий измерительный трансфорконтроля перемен- матор, делитель напряжения, измеритель ованном на интеграль- ный усилитель и т. п. Напряжение с выхо-. контролируемого на-да ДВН 1 (диаграмма 11 на фиг. 2) по- одноименных полупе- дается на входы БВКП 2 и ИКП 3, БВКП лученных интегральных 2 формирует на своем выходе прямоугольопорного напряжения ные импульсы, длительность которых поезультатам сравнения вторяет длительность контролируемых по , контролируемым на-, лупериодов Ту,1 /2 напряжения 0(диа порога, в качестве грамма 12). В качестве БВКП может используют линейноиспользоваться усилитель с достаточнос нулевыми значе-, большим коэффициентом усиления, работаю чала интегрального ший в режиме переключения, нуль-индикаролируемого напряже- тор и т. п. На выходе квадратора 4 высигналов превышения рабатывается сигнал Ц (диаграмма 13), оменты окончания ука величина которого в течение контролируения, ф мого полупериода Т); /2 пропорциональна ния можно просле . квадрату текущего значения напряжения ествления конт ля т, е. и в зависимости от зсуммировать либо вьции из интегральногосравнивать полученноинтегральное значениного сигнала. Совокупопераций при практичдобного контроля треаппаратных затрат, Кток указанного спосоносительно небольшинения частоты контрния (десятки процентжет быть обеспеченаконтроля.Целью изобретенияспособа контроля перс одновременным расдиапазона частот,Поставленная целчто согласно способуного напряжения, оснном преобразованиипряжения в течениериодов, сравнении по-,значений с величинойи формировании по рсигналов превышенияпряжением заданногоопорного напряжениянарастающие сигналыкиями в моменты напреобразования контния, а формированиепорога начинают в мзанного преобразоваСущность изобретедитьна примере осущ росреднеквадратического значения переменного напряжения.На фиг. 1 изображена функциональнаясхема устройства, реализующего данныйвариант предложенного способа; на фиг. 2- .представлены временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу;Устройство содержит датчик величины ффнапряжения (ДВН) 1, выход которого соединен с входами блока выделения конзъ.ролируемого полупериода (БВКП) 2 иивтегро-квадратичного преобразователя(ИКП) 3, состоящего из квадратора 4 и ффинтегратора б. Конкретное исполнениеИКП 3 не имеет. существенного значениядля реализации предложенного способа ион может быть выполнен также по другимизвестным схемам. Выход ИКП.З соеди- Инен с одним из входов компаратора 6,другой вход которого подключен к выходу,источника опорного напряжения, выполненгде в(., ф - коэффициенты пропорциональности.Сигнал Ок и течение контролируемого-го полупериода интегрируется интегратором 5, при этом на выходе интегратора 5 формируется в конце контролируемого,1 -го полупериода сигнал 01 (диаграмма 14), определяемый выражениемЪИ тк 4%(1 с 1 кф=Фхфс 10 к хПринимая во внимание определение среднеквадратического значения напряже- ния,: волны (фиг. 2). Несмотря на то, что абсолютная величина напряжения на выходе ИКП 3 во втором контролируемом полупериоде (диаграмма 14) больше аналогичной величины в первом контролируемом полупериоде, устрбйство реагирует на снижение величины ОдХ во втором коню ролируем ом полупериоде.Поскольку текущие значения величин выходных сигналов ИКП 3 и ГЛНС 7 в течение контролируемого полупериода су щественно меняются, их разность в разные моменты времени меняет знак, а выходной сигнал компаратора 6 несет информацию о величине значения М, только после окончания контролируемого полупериода ТХ., /2, общий выходной сигнал устройства формируется логическйм элементом И 10, на который подается стробирующий сигнал опроса с выхода ФСО 8. Последний запускается на спаде выходного сигнала БВКП 2 (т. е, привязан во времени к моменту окончания конт; ролируемого полупериода напряжения ОХ ) . и формирует на своем выходе импульсный сигнал опроса длительностью Во (диаграмма 17), Величина Ф,о определяется час тотными характеристиками элемента 10 и исполнительных схем, подключенных к его выходу, она должна быть достаточна для уверенного срабатывания этих блоков. На практике выбирают обычно ТХ./2 Выходной сигнал устройства (диаграмма 18) привязан во времени к сигналу опроса, Его наличие свидетельствует о том, что величина среднеквадратического значения 0. контролируемого напряжения к в контролируемой . -юй полуволне превышает заданный уровень %0 дХ,Ъ а, его отсут-стэие - о пониженном значении ОдХ (Одх;С, в контролируемом 1 -юй полуволне напряжения ( Х "После окойчания сигнала опроса на вы ходе логическогоэлемента ИЛИ-НЕ 9 формируется сигнал, продолжающийся в течение следующего эа контролируемым полупериода напряжеиия ОХ и заканчиваю: щийся в момент начала нового контролируемого полупериода (диаграмма 19).. Этим сигналом, поступакяпим на входы сброса интегратора 5,и ГЛНС 7, разре, дается обнуление указанных блоков. К на чалу следующего контролируемого полупе , риода устройство находится в исходном состоянии и готово к контролю новой покувопны напряжения ОХ, т.е. к новому никлу работы.Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет контроль среднеквад 5 9606 где О- среднеквадратическое значение .Ахнапряжения 0 в контролируемом 1 -ом полупериоде. выражение (2) можно привести к видуц,:соЪЮ И)УВыходным сигналом БВКП 2 запускаФ ется ГЛНС 7, на выходе которого вырабатывается в течение действия выходного сигнала БВКП 2 опорное линейно-нарас 1 О тающее напряжение (диаграмма 15). Таким образом, в конце контролируемого .полупериода Тх, /2 напряжение на выхо де ГЛНС 7 нарастает до величины-=Т 1, ( где + . коэффициент пропорциональности.После окончания контролируемого полу- периода до момента поступления сигнала , сброса напряжения на выходах интегратора 5 и ГЛНС 7 фиксированы (с точностью до разряда накопительных элементов интегратора 5 и ГЛНС 7 паразитными то ками утечки) на уровне 0 и О ,соответственно Выходные сигналы интеграто ра 5 и ГЛНС 7 подаются на входы компаратора 6, на выходе которого формируется сигнал (диаграмма 16), если величина выходного сигнала интегратора 5 превышает (или равна) величину выходного сиг 30 нала ГЛНС 7, т, е, если.О)ХТа ЪХТ; И . (6)Элементарные преобразования выраже ния (6) приводят его к видум"где К = /О - константа устройства.Следовательно, сигнал, формируемый на выходе компаратора 6 в момент окон": чания контролируемого полупериода Ту/2 входного напряжения Ох, свидетельствует о том, что в контролируемом полупериоде среднеквадратическое значение напряже ния ОХ превышает заданный уровень 1% Нетрудно убедиться в том, что величина01 является постоянной и не зависит от текущего значения частоты (периода) контролируемого напряжения 0 Х (величи на И определяется параметрами К, сС и , характеризующими ДВН 1, квадратор 4 и ГЛНС 7), т. е. точность контро ля величины Цхсв данном устройстве не зависит от частоты контролируемого на-.,РЯ иЯ ОХДлительность периода первой волны Цх в 1,5 раза меньше длительности пе ,М риода второй волны УХ, в то же время , величина напряжения во второй волне йа 25% меньше величины напряжения первой7 9606 ратического значения переменного напряжения в каждом втором полупериоде (в течение одного полупериода напряжения осуществляется его контроль, в. течение следующего полупериода - восстановление исходного состояния устройства и т. д,). Для осуществления контроля напряжения . в каждом его полупериоде достаточно ввести в устройство, второй канал, выполненый аналогично и работавший в противофазе Ю с первым каналом устройства.Диапазон изменения частоты контролируемого напряжения, в котором устройство сохраняет работоспособонсть,:принципиальных ограничений не имеет., На практике . 15 рабочий диапазон частот ограничивается необходимостью сохранения заданной .точ ности контроля, Верхняя частота определяется частотными характеристиками ис- пользованных в устройстве элементов, от-щ ношение верхней рабочей частоты к нижней задается метрологическими характеристиами интегратора 5, ГЛНС 7 и компаратора 6 (например, коаффициент подавления синфвзного сигнала и дрейф нуля и т. п,). 2 уТехнически несложно обеспечить конт-роль напряжения с заданной точностью при изменении его частоты в несколько раз без какой-либо перестройки устройства контроля. Расширение рабочего диапазона й частот контролируемого напряжения обус-лавливает увеличение динамического диа пазона выходных сигналов интегратора 5 и ГЛНС 7, что при высоких частотах напряжения приводит к снижению точности контроля вследствие неидевльности характеристик реальных алементов устройства, а при низких частотах - к насыщению выходных каскадов интегратора 5 и ГЛНС 7. Дальнейшее увеличение рабочего диапазона частот контролируемого напряжения может быть достигнуто известными способами, например, разбиением всего диа пазона на ряд поддиапазонов с соответствующим переключением (перестройкой) 4 Э 8параметров интегратора 5 и ГЛНС 7 в каждом таком поддиапазоне.Необходимо отметить, что предлагаемое техническое решение применимо не гольо., прианалоговой обработке сигналов, но и прн цифровых, и при цифро-аналого вых методах обработки, а также может быть использовано при контроле среднего эа полупернод значения переменного напряжения.Таким образом, предлагаемое техническое рещение позволяет осуществлять быстродействующий контроль среднеквадратического (либо средневыпрямленного) значения переменного напряжения с точностью, не зависящей от текущего эначе ния частоты контролируемого напряжений,ф о р м у л а. и э о б р е т е н и яСпособ контроля переменного напряжвния, основанный на интегральном .преобразовании контролируемого напряжения втечение одноименных полупериодов, срав.ненни полученных интегральных значенийс величиной опорного напряжения и фор,мировании по результатам сравнения сигнвлов превышения контролируемым напря"жением заданного порога, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощенияи расширении рабочего диапазона частот,в качестве опорного напряжения испольэуот линейно-нарастаюшие сигналы с иу левыми значениями в моменты начала ин.тегрального преобразования контролируемого напряжения, а формирование сигналщпревьпиения порога начинают в моментыокончания указанного преобразования,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 155863, кл, 601 Я 19/02, 1962.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке % 2747660/1821,кл, 001 Й 19/02; 1979.960643 У 2 е.,2 Составитель Л. Морозоведактор Н. Пушненкова Техред З.Палий Корректор В. Бут 7254/5 В ПП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная или Тираж 717 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 035, Москва, Ж-З 5, Ра

Смотреть

Заявка

3249026, 31.12.1980

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Г-4190

ИВАНОВ ВИКТОР ПАВЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 19/02

Метки: переменного

Опубликовано: 23.09.1982

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-960643-sposob-kontrolya-peremennogo-napryazheniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ контроля переменного напряжения</a>

Похожие патенты