Цифровой вольтметр переменного напряжения
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
Союз СоаетсиинСоциапистичесиинРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 918869(Ъсудерстеенный комитет СССР но делом изобретений н открытийДата опубликования описания 07. 04. 82(71) Заявитель 54) ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР ПЕРЕМЕННОГ НАПРЯЖЕНИЯиза Извест р перей блок фровои вольтмеения, содержащ ряжений, блок ый счетчик,. дв периода, генер ты, подключенн ча, и блок упр й выходы котор ляющими входам менного напря образцовых на ния, реверсив тора, счетчик разцовой част ду первого кл первый и втор динены с упра чей Г 21 сравнеа сумма втор обый к вхоавления,ого соеклюК недо следует о. рения, ко периодов вания),в предела ограничен ния мосто реализаци Цель и родействиИзобретение относится к цифровои электроизмерительной технике, а именно к измерению переменных напряжений.Известно устройство для измерения действующего значения напряжения инфранизких частот, содержащее блок симметрирования, блокнормирования, двухканальный аналого-цифровой преобразователь, коммутаторы, программное устройство, арифметическое устройство, квадратор, определитель периода, генератор эталонной частоты, счетчик, схему поразрядно-логической связи и логические элементы 1.Его недостатками являются большое время измерения (не менее двух пери" одов), что особенно важно на инфра- низких частотах, наличие динамических погрешностей преобразователей аналог-код, ограниченный верхний частотный предел из-за наличия ненулевого времени преобразования мгноенных значении и сложност статкам этого. вольтметратнести большое время изметорое занимает несколько(по числу уровней квантоневысокое быстродействиех каждого цикла измерений,ное временем уравновешивав, и сложность аппаратурной зобретения - повышение быя91886 50т Ф % а р Цель достигается тем, что в цифровой вольтметр переменного напряжения, содержащий блок образцовых напряжений, блок сравнения, ключи реверсивный счетчик, два сумматора,счетчик периода, генератор образцовой частоты, подключенный к входу первого ключа, и блок управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами ключей, введены делитель О кодов, элемент ИЛИ и три блока переноса, а блок сравнений выполнен в виде параллельно включенных нуль- органов по количеству уровней квантования, первые входы которых соединены 5 с входной клеммой, вторые входы - с соответствующими выходами блока образцовых напряжений, а выходы - с входами блока управления, третий выход которого подключен к первому входу 20 элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, а выход с управляющим входом первого блока переноса и входом второго разряда реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены через первый и второй блоки переноса соответственно к первым входам первого и второго суммторов, вторые входы последнего через третий блок перено 30 са соединены с выходами первого сумматора, а выходы - с первыми входами делителя кодов, вторые входы которого через счетчик периода подключены к управляющим входам второго и третьего блоков переноса и выходу второго35 ключа, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, выходы делителя кодов соединены с вторыми входами первого сумматора,40 выход которого подключен к входу первого ключа, а четвертый выход блока управления соединен с входами ревер" са реверсивного счетчика и первого сумматора.На фиг. 1 приведена блок-схема45 цифрового вольтметра, на фиг, 2 временная диаграмма, поясняющая принцип его действия. В состав прибора входят блок 1 сравнения, блок 2 образцовых напря,жений, блок 3 управления, ключи 4 и 5, генератор 6 образцовой частоты, элемент ИЛИ , реверсивный счетчик 8, блок 9 переноса, первый сумматор 10, блок 11 переноса, второй сумматор 12., блок 13 переноса, счетчик 14 периода и делитель 15 кодов. 9 фБлок 1 сравнения содержит ряд параллельно включенных нуль-органов, каждый из которых имеет определенный уровень срабатывания. Количество этих уровней, а следовательно, и нуль-органов определяется допустимой погрешностью квантования. Пороговые уровни задаются блоком 2 образцовых напряжений и подаются на один из входов соответствующих нуль-органов блока 1 сравнения. Другие входы нуль-органов блока 1 сравнения объединены между собой и подключены к входу устройства, на который поступает измеряемое напряжение, Выходы всех нуль-органов блока 1 сравнения подключены к входам блока 3 управления, Первый и второй выходы блока 3 управления соединены с управляющими входами ключей 4 и 5 соответственно, информационные входы которых объединены между собой и под- ключены к выходу генератора 6 образцовой частоты. Третий выход блока 3 управления и выход ключа 4 через элемент ИЛИ 7 соединены с входами второго разряда реверсивного счетчика 8 и управляющим входом первого блока 9 переноса, соединяющего порязрядно реверсивный счетчик 8 с сумматором 10, входы реверса которых подключены к четвертому выходу блока 3 управлеия, Реверсивный счетчик 8 посред, твом второго блока 13 переноса, а сумматор 10 посредством третьего блока 1 переноса поразрядно соединены с вторым сумматором 12,Управляющие входы блоков 11 и 13 переноса и вход счетчика 14 периода сое,динены с выходом ключа 5. Между сумматором 12 и счетчиком 14 периода включен делитель 15 кодов, который поразрядно подключен к сумматору 10. Выход сумматора 10 подключен ко второму управляющему входу ключа 4.Цифровой вольтметр переменного напряжения предназначен для измерения амплитудного действующего, среднеч го и средневыпрямленного значении переменных напряжений,В приборе интегралы заменяются суммами, причем в качестве независимой переменной выбрано время С. В этом случае- т (2 -Работа устройства заключается в следующем.В исходном состоянии реверсивный счетчик 8 и сумматор 10 находится в режиме суммирования и в них записана единица, сумматор 12 и счетчик 14 периода установлены в нулевое состояние, ключи 4 и 5 закрыты.Измеряемое напряжение Ц(1) поступает на первые входы всех нуль-орга" нов блока 1 сравнения, на другие входы каждого нуль-органа подается определенный уровень образцового напряжения с блока 2, формирующего сетку образцовых напряжений.Первое из образцовых напряжений имеет уровень дно, а каждый последующий уровень отличается от предыдущего также на величину д/т,е, 1-ый уровень образцового напряжения. равен Ч; .= 1 ьУ,. Кроме того, в состав блока 1 сравнения входит нуль- орган, формирующий импульсы в моменты перехода измеряемого напряжения через нуль. В момен напряжения цового нап нуль-орган рует импул значение н между уров 5 91где Ч - мгновенные значения напряжений в интервале дискретизации а 1д 1 - временной. интервал междудвумя ближайрими моментамидискретизации;и - число уровней квантования.Мгновенные значения напряжений Ч 1следует выбирать так, чтобы1 Ч+ Ч . АЧфЧ = = 1 дЧ 2, ф= 2 - (21 1), (Х 1,2,3,в),где Ч о - шаг изменения образцовогонапряжения;щ - число всех уровней образ"цового напряжения,Тогда ы равенста измеряемогос каждым из уровней обраэяжения соответствующийблока 1 сравнения.формис. Если нормированноепряжения Ц(1) находитсяями образцового напряже 8869 бния Ч 1 и Чн, то, очевидно, за полпериода // напряжения Ц 1) каждыйизнуль-органов будет сформированопо два импульса, а всего на выходе5 блока 1 сравнения появится (21+2) импульсов. Если положительная и отри.цательная амплитуды напряжения Щ 1)одинаковы, нуль-органами будет сформировано (41+3) импульсов, если жеО амплитуды неодинаковы, то формируется другое число импульсов (для уменьшения количества нуль-органов в блоке 1 сравнения измеряемое напряжениеЦ 1)" может быть предварительно выпрям"15 лено). Выходные импульсы всех нульорганов подаются в блок 3 управления,Импульсы, соответствующие переходуизмеряемого напряжения через нуль,подаются с выхода блока 3 управления 20 на ключ 5 и открывают его на времяодного периода.В дальнейшем принцип действияприбора зависит от измеряемой величины. Наиболее общим является измерениедействующего значения.Через открытый ключ 5 импульсыс генератора 6 образцовой частотыпоступают на блок 11 переноса и счетчик 14 периода. Через блок 11 перено са показания сумматора 10, равныеединице и соответствующие первомууровню образцового напряжения (=1),переносятся каждый импульсом с выхода ключа 5 в сумматор 12. Так продолжается до момента времени 1(Фиг.2) равенства измеряемого напряжения первому уровню Ч,1 образцовогонапряжения. Импульс, появляющийсяна выходе соответствующего нуль-оргд", 40 на, с выхода блока 3 управления черезэлемент ИЛИ 7 поступает на второй разряд реверсивного счетцика 8 (его показания становятся равными трем) и наблок 9 переноса для записи показаний м счетчика 8 в сумматор 10 на суммирование (показания сумматора 10 становятся равными 2 " = 4), Импульсы свыхода клюца 5 по-прежнему записывают,ся в счетчик 14 периода и поступаютма перенос показаний сумматора 10 в 50сумматор 12 через блок 11 пере-носа. Затем в момент времени й навыходе блока 3 управления формиру"ется следующий импульс, соответствую.щий равенству измеряемого напряжениявторому уровню образцового напряжения (1 = 2), Этот импульс через элемент ИЛИ 7 вводится в счетчик 8, делая его показания равными пяти, и пере"- , (2-1) Х ,5 (21-1)д Ц,1 ., 11 1=т)Этот код вводится в сумматор 1.0 в дополнительном коде и сигналом с первого выхода блока 3 управления отЮ крывается кляч 4, Импульсы с генератора 6 образцовой частоты через ключ 4 подаются на счетчик 8, а показания последнего через блок 9 переноса вводятся в сумматор 10 счетчик 6 и сум". матор 10 работают в режиме суммирования), В момент переполнения сумматора 10 на выходе последнего формиТ носит эти показания в сумматор ГО, состояние которого становится равным 3 = 9В дальнейшем работа схемы повторяется до момента времени С;дл . Таким образом, с появлением каждого импуль.са на выходе блока 3 управления изменяется состояние сумматора 10 так, что в нем будет записано число им 2.пульсов (21-1) . Это число каждым импульсом с выхода клюца 5 записывается в сумматор 12, в результате в про" межутке между двумя выходными импульсами блока 3 управления его показания изменяются на величину (21-1)2.Ц;,.1 з гдеИ = Ей(Е 6 - частота образцового генератора), В момент временикогда в блок 3 управления подряд поступают два импульса, с одного и того же нуль-органа блока 1 сравнения,ф блоком 3 управления Формируется сиг" нал, который поступает на входы реверса счетчика 8 и сумматора 10, переводя их в режим вычитания, Этот же импульс через элемент ИЛИзаписыва-ется в счетчик 8 на вычитание и пока-. зания последнего переносятся в сумматор 10 также на вычитание. В остальном работа схемы повторяется. 1 ак продолжается до момента времени (Й + ) з ЗО когда формируется сигнал нулевого уровня напряжения, и этим сигналом счетчик 8 и сумматор 10 вновь переводятся в режим суммирования. В течение второго полупериода измеряемого на- ЭЗ пряжения схема работает так же, как и в первом полупериоде. В момент времени (й + 1) сигналом блока 3 управОпения ключ 5 закрывается. К этому моменту времени в сумматоре 12 запи снаается код с (22-1) дИ 1, а.а счетчике 14 периода - код периода Ит. Эти коды вводятся в делитель 15 кодов,на выходе которого формируется код частного 4 Яруется импульс, закрывающий ключ 4,Очевидно, в счетчик 8 к этому моменту поступит через ключ 4 число импульсов, равное( 1т.е. в нем зафиксируется код действующего значения измеряемого напряжения,На этом процесс измерения действующего значения напряжения заканчивается.При измерении среднегвыпрямленного значений р а отличается следующим.Показания счетчика 8 переносятся выходными импульсами ключа 5 не в сумматор 10, а в сумматор 12 через блек 13. переноса, причем при измерении среднего значения режим работы сумматора 12 зависит от полярности напряжения, т.е, при положительной полу- волне он работает на суммирование, при отрицательной - на вычитание, а при измерении средневыпрямленного знацения. работает в режиме суммирования независимо от полярности вход. ного напряжения. Таким образом, к концу периода, в момент времени й +Т а сумматора 12 записывается либо коддЧз(21-1) зИ; (лди измерении среднего зйачения), либо код) дЧт 112(2 д)дИтб 1,1 (при измерении средневыпрямленного значения), Тот или другой код затем подается в делитель 15 кодов, на дру. гой вход которого, как и при измерении действующего значения, вводится код периода Йт со счетчика 14. В результате на выходе делителя 15 кодов образуется код либо среднего, либо средневыпрямленного значений, который записывается в сумматор 10. На этом процесс измерения этих величин заканчивается. о и среднеабота прибор Очевидно,напряжения Цнепосредственапряжений.уровень обраном случае Усоответствующка 1 сравненипульса,амплитудное значение 1) может быть отсчитано нно с блока 2 образцовых Ему соответствует тот зцового напряжения, в дан;, при котором на выходе его 1" го нуль-органа блоя появляется подряд два имрмула изобретени Цифровойнапряжения,л ьтметр оде ржащи еменногоок образцо9 918 вых напряжений, блок сравнения, ключи,реверсивный счетчик, два сумматора,счетчик периода, генератор образцовой частоты, подключенный к входупервого ключа, и блок управления,первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами ключей,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия, внего введены делитель кодов, элементИЛИ и тря.блока переноса, а блоксравнения выполнен в виде параллельно включенных нуль-органов по количеству уровней квантования, первые,входы которых соединены с входнойклеммой, вторые входы - с соответствующими вьоодами блока образцовыхнапряжений, а входы - с входами бло"ка управления, третий выход которогоподключен к .первому входу элементаИЛИ, второй вход которого соединенс выходом первого ключа, а выход - суправляющим входом первого блока переноса и входом второго разряда ре"версивного счетчика, выходы разрядобкоторого подключены через первый и 869 10второй блоки переноса соответственнок первым входам первого и второгосумматоров, вторые входы последнегочерез третий блок переноса соединеныс выходами первого сумматора, а выходы - с первыми. входами делйтелякодов, вторые входы которого черезсчетчик периода подключены к управ.ляющим входам второго и третьегощ блоков переноса и выходу второгоключа, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоть",выходы делителя кодов соединены свторыми входами первого сумматора,выход которого подключен к входупервого ключа, а четвертый выход блока управления соединен с входами ре"верса реверсивного счетчика и первого сумматора,20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРН 201538, кль С 01 К 19/02, 1966,2, Авторское свидетельство СССР2 з Й 263737, кл. 6 О 1 В 19/04, 1970918869 и 5 И цг Составитель В. Иахнановдактор А. Коэориз ТехредИ. Гергель Корректор И. Шароши; Заказ 21 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 28 Ти ВНИИПИ Госудапо делам из 13035, Иосква,аж 719 Подписноственного комитета СССРбретений и открытийЖ, Раушская наб., д. М
СмотретьЗаявка
2931002, 27.05.1980
ХАРЬКОВСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ КОМАНДНОЕ УЧИЛИЩЕ ИМ. МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА КРЫЛОВА Н. И
ЧИНКОВ ВИКТОР НИКОЛАЕВИЧ, КАЛЬЯНОВ ГРИГОРИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ, КРАВЧЕНКО СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, КУРГАНЦЕВ ИГОРЬ ЮРЬЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01R 19/25
Метки: вольтметр, переменного, цифровой
Опубликовано: 07.04.1982
Код ссылки
<a href="https://patents.su/7-918869-cifrovojj-voltmetr-peremennogo-napryazheniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой вольтметр переменного напряжения</a>
Предыдущий патент: Трансформатор тока
Следующий патент: Способ измерения реактивной мощности и устройство для его реализации
Случайный патент: Устройство для перестройки частоты