Устройство для измерения отношения двух напряжений Советский патент 1983 года по МПК G01R19/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в преобразователях отношения двух напряжений в цифровой код.

Известно устройство для измерени-я отношения двух напряжений, содержащее преобразователь логарифма отношений двух напряжений в интервал времени, формирователь экспоненциально-падающего напряжения, формирователь Образцового интервала времени nil.

Недостаток известного устройства заключается в низкой помехозащищенности, вызванной тем, что воздействи помехи на входные напряжения приводит -к изменению времени, за которое, экспоненциально-падающее напряжение изменяется от первого входного напряжения до второго.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения отнсидения двух напряжений, содержащее генератор импульсов, выход которого через первый ключ подключен к входу первого счетчика, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй вход через соединенные последовательно второй ключ -и первый интегратор подключен к первой входной шине, третий ключ, выход которого подключен к входу первого интегратора, блок определе. ния периода помехи, вход которого соединен с входом второго ключа, и четвертый ключ 2}.,

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения отношения напряжений при воздействии помех промышленной сети, так как напряжение помех не устраняется из второг напряжения.

Цель изобретения - повышение точности устройства измерения отношения двух напряжений в условиях действия помех промышленной- сети путем исключения напряжения помехи из обоих измеряемых напряжений.

Поставленная- цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения двух напряжений, содержаще генератор импульсов, выход которого через первый ключ подключен к входу первого счетчика, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй - с пер Бой входной шиной через соединенные последовательно второй ключ и первый интегратор, третий ключ, выход которого подключен к входу первого интегратора, блок определения периода помехи, вход которого соединен с входом второго ключа, и четвертый ; К.ПЮЧ, дополнительно введены пятый, шестой и седьмой ключи, второй и третий элементы сравнения, второй интегратор, второй счетчик, блок фазовой автоподстройки частоты и блок управления, причем выход генератора импульсов через четвёртый ключ сое- динен с входом второго счетчика,вторая входная шина через соединенные последовательно пятый ключ и В7ррой интегратор подключена к входу третьего ключа и объединенным первым входам второго и третьего элементов сранения, второй вход трэтд.ёго элемента сравнения подключен к общей шине, а второй вход второго элелюнта сравнения соединен с шиной порогового напржения и входом шестого ключа, выход которого соединен с входом второго интегратора и выходом седьмого ключа вход которого соединен с шиной вспомогательного напряжения, выходы блока определения периода помехи, всех элементов сравнения, второго счетчик и генератора импульсов соединены с входами блока управления, первыйвыход которого соединен с управляющими входами первого и третье го ключей второй выход - с управляющими входам второго и пятого ключей, третий выход - с управляющим входом седьмого ключа, четвертый выход - с управляющим входом шестого ключа и первым входом блока фазовой автоподстройки частоты и ПЯТЫЙ выход - с управляющим входом четвертого -ключа и входом блока фазовой автоподстройки частоты, выход которогчэ соединен с управлянзщим входом генератора импульсов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения отношения двух напряжений.

Устройство содержит блок 1 определения периода помехи, ключи 2-8, интеграторы 9 и 10, элементы 11, 12 и 13 сравнения, счетчики 14 и 15, блок 16 фазовой автойодстройки частоты, блок 17 управления и генератор 18 импульсов, причем первая входная шина подключена к входу блока 1 определения периода помехи и через соединенные последовательно ключ 3 и интегратор 9 к первому входу элемента 11 сравнения, второй вход которого соединен с общей шиной, вторая входная шина через соединенные последовательно ключ 5 и интегратор 10 подключена к входу ключа 4, выход которого соединен с входом интегратора 9, к первому входу элемента 13 сравнения, второй вход которого соединен с общей ишной, и первому входу элемента 12 сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжений и входом ключа б, выход которого соединен с входом интегратора 10 и выходом ключа 7,вход которого связан с шиной вспомогательного напряжения, выход генератора 18 импульсов соединен с входами счетчиков 14 и 15 через ключи 2 и 8 соответственно а его управляющий вход связан с выходом блока 16 фазовой автоподстройки частоты, выходы блока 1 определения периода помехи, элементов 11, 12 и 13 сравнения, счетчика 1 и генератора 18 импульсов подключены к входам блока 17 управления, :первый выход которого соединен с управляющими входами ключей 2 и 4, второй выход - с управлякицими входам .ключей 3 и 5,третий выход - с управля1о1цим входом ключа 7, четвертый выx6д - с управляккцим входом ключа 6 и первым входом блока 16 фазовой гютоподстройки частоты, а пятый - с управляющим входом ключа 8 и вторым входом блока 16 фазовой автопсдстройки частоты.

Устройство работает следующим об разом..

В первом такте, длительнсУсть кото рого равна периоду noMekH Т, блок 17 управления замыкает ключи 3 и 5,при этом напряжение на выходе интеграторов 9 и 10 будет расти. Влияние помехи на выходные напряжения интеграторов 9 и 10 отсутствует, так как интегрирование входных наг1 яжений происходит за период помехи.

В следующем такте блок 17 управления размыкает ключи 3 и 4 и зa вdкает ключи 2 и 4, при этом напряжение на выходе интегратора 10 остается неизменным, а напряжение на выходе интегратора 9 под влиянием выходного напряжения интегратора 10 лине1йно падает до нулевого значения. Кроме того, импульсы генератора 18 через ключ 2 заполняют счетчик 14 пропорционально выходной величине, т.е. отношению напряжений Um и

В следующем такте блок 17 управления разкшкает ключи 2 и 4 и замыкает ключ 7, При этом напряженяе на выходе интегратора 10 под влиянием вспомогательного напряжения Ugcn начинает расти до тех пор, пока оно не достигнет порогового уровня и,При этом ключ 7 размыкается, очередным вспомогательным Импульсом блока 17 управления закыкается ключ 6 и под влиянием ОПОР напряжение на выходе интегратора 10 линейно падает до нуля. В момент Начала открывания ключа 6 открывается ключ 8 и пропускает импульсы генератора 18 на вход счетчика 15. После переполнения счет чика ключ 8 размыкается. Блок 16 фазовой автоподстройки частоты сравнивает длительности интервгшов, во время которых включены ключи 6 и 8. Есл длительность интервала включения ключа 6 больше длительности интервала включения ключа 8, то напряжение на выходе блока 16 изменяется в такую сторону,.чтобы уменьшить частоту генератора 18 и наоборот. В конечном итоге через несколько циклов работы частота reHeipa-ropa 18 станет такой, что длительность замкнутого состояния ключа 6 (обратный ход интегратора 10) будет равна длителы ности замкнутого состояния ключа 8 (заполнение счетчика 15 има1ульсё1ми генератора 18). Поскольку длительность обратного хода интегратора 10 пропорциональна его постоянной времени, то и период следования импульсов генератсфа 18 также будет пропор ционапен постоянной времени интегратора 10. А так как длительность обратного хода ннтепратора 9 также пропорциональна постоянной времени второго интегратора, то число имшульсов, поступивших на вход счётчика 14, не будет зависеть от постоянной времени интегратора 10.

Действ1всеяь«о, напряжения на выходах инте рат з9ров 9 и 10 в конце первого такта йЬсле интегрирования за время Т, равное периоду помехи, будут соо-гветственно равш

JiffXlX .

(1)

R.

UW4X .

(г)

R-2. С

где R Cj, и - посто:янныв времени интеграторов 9 и 10 соответственно.

Длительность обратного хода интегратора 9 равна

JJjL-JflC

(3)

Ил

Подставляя и и U- из (1) И (2) в (3), получим

Т, в Mt.J,B3-Ci«iCi „ „ЧйУ Й.С (1|) - , Ug.,, Длительность обратного хода интегратора 10 цод поздействивм. .порогового напряжения от значения UL до нуля равна«юр

т JJJBaBlCi,, .« с «П6Р

Поскольку за время Т генератор 18 после выхода блока 16 в установившийся ражим автоподстройки вьщает число импульсов -Nj., где л, кость счетчика 15, то частота этого генератора равна

SS-. .Л.

(5) Т-г. RftCi

Т.

Число импульсов, поступакмцее на счетчик. 14 во время обратного-хода ; интегратора 9, равно N f j.« Т-,. Подставляя fj. из (5) и Т из (if), получим

« « .М2. , . R с - N (6) RaCz Uwa . Таким образом, введение в устройст.во для измерения отношения двух

напрйжений двух элементов сравнерия/ трех ключей, второго счетчика, второго интегратора и блоков управления и фазовой автоподстройки «эстоты позволяет повысить точность измерения отнсндения за счет того, что, кик cyjeдует из-(6), результат преобразования не зависит от постоянных времени интеграторов. Кроме того, в устройстве осуществляется подавление помех по обоим шинам входных напряжений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее генератор импульсов, выход которого через первый ключ подключен к входу первого счетчика, первый элемент сравнения, первый вход которого соединен с общей шиной, a второй вход - через соединенные последовательно второй ключ и первый интегратор подключен к первой входной шине, третий ключ, выход которого подключен к входу rtepBoro интегратора, блок определения периода помехи, вход которого соединен с входом второго ключа, и четвертый ключ, отличающее с я тем, что, с целью повыше- . ВИЯ точности, в него дополнительно введены пятый, шестой и седьмой клю:чи, второй и третий элементы сравне.ния, второй интегратор, второй счетчик, блок фазовой автоподстройки частоты и блок управления, причем выход генератора импульсов через четвертный ключ соединен с входом второ- го счетчика, вторая входная шина через соединенные последовательно пятьай ключ и второй интегратор подключена к входу третьего ключа и объединенным первым входам второго и третьего элементов сравнения, второй вход третьего элемента сравнения подключен к общей шине, a второй вход второго элемента сравнения соединен с шиной порогового напряжения и входом шестого ключа, выход которого соединен с входом второго интегратора и выхоI дом седьмого ключа, вход которого соединен с шиной вспомогательного (Л напряжения, выходы блока определения периода помехи, всех элементов сравс нения, второго счетчика и генератора импульсов соединены с входами блока управления, первый выход которого § соединен с управляющими входами первого и третьего ключей, второй выход - с управляющими входами второго и пятого ключей, третий выход - с управляющим входом седьмого ключа, ю з:) четвертый выход - с управляющим вхо домШестого ключа и первым входом блока фазовой автоподстройки частоты э зь .и пятый выход - .с управляющим входом четвертого ключа и вторым входом блока фазовой автоподстройки часX) тоты, выход которого соединен с управляющим входом генератора импульсов.