Устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения Советский патент 1983 года по МПК G01R19/04 

х

:л

и

s

ND

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее подключенные к входной шине компаратор и квантователь. счетчики, счетный вход первого из которых непосредственно, а второго через удвоитель частоты подключены к выходу генератора импульсов, и узел сравнения кодов, входы которого соединены с выходами счетчиков, а выход - с управлякжцим входом квантователя , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, в него введены источник опорного напряжения : выходом подключенный к опорному входу компрратора, и распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора, а выходы подключены к управляющим входам счетчиков. 9 (Л с

Л/г

Фие1

. Изобретение о.тносится к цифровой измерительной технике.

Известно устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения низких и инфракрасных час.тот, содержащее нуль-орган, электронный ключ, вольтметр/ генератор импульсов образцовой частоты и реверсивный счетчик ij .

Недостатками данаого устройства являются низкая надежность, -связанная с большим количеством-разрядов реверсивного счетчика (при измерении амплитуды синусоидального напряжения низкой и инфранизкой частотдля определения момента максим;5;ма требуется измерение длительности полупериода), и отсутствие возможности измерения амплитуды синусоидадьного напряжения,, у которого имеется постоянная составляющая.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измере.ния пикового значения синусоидального напряжения, содержащее компаратор и квантователь, на вход которых одновременно подается измеряемое син-усоидальнов напряжение. Компаратор управляет двумя счетчиками, на счетные входы которых подается выходной сигнал с генератора -импульсов, причем счетные входы одного из счетчиков .соединены с. выходом генераторй через удвоитель частоты. Выходы обоих счетчиков подключены к входам узла сравнения кодов, управ .ля ощего квантователем. Последний осуществляет квантование по уров-. ню измеряемого сигнала в момент, когда количества импульсов, отсчитанных обоими.счетчиками, будут равны, т.е., в момент, соответствующий появлению максимума синусоидального напряжения 2J .

Недостатками данного устройства являются низкая надежность, связанная с большим количеством разрядов счетчиков при измерении амплитуды синусоидального напряжения низкой и инфранизкой частот, и отсутствие возможности измерения амплитуды синусоидального напряжения, у которого имеется постоянная составяющая.

Цель изобретения - повышение .надежности устройства и расширение функциональных возможностей путем измерения амплитуды синусоидального напряжения, имеющего постоянную состав ляющую.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения амплитуды синусоидального напряжения, содержащее подключенные к входной шине компаратор и квантователь, счетчики, счетный вход первого из которых непосредственно, а второго

через удвоитель частоты подключены к выходу генератора импульсов, и узел сравнения ,кодов , входы которог соединены с выходами счётчиков, а выход - с управляющим входом квантователя, введены источник опорного напряжения, выходом подключенный ,к опорному входу компаратора, и распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора а выходы подключены к управляю дим входам счетчиков.

На фиг.1 приведена функциональная, схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит соединенные последовательно компаратор 1 и распределитель 2 импульсов, к выходам которого подключены управляющие входы счетчиков 3 и -4, генератор 5 ш пульсов, удвоитель 6 частоты, узел 7 сравнения кодов, квантователь 8 и регулируемый источник 9 опорного напряжения. Выход генератора 5 соединен со счетным входом счетчика 3 непосредственно,а со счетны входом счетчика 4 через удвоитель частоты, выходы счетчиков соединены с входами узла сравнения кодов, выход которого подключен к управля10 щему входу квантователя, информационый вход которого соединен с одним из входов компаратора, другим входом соединенного с -выходом источника 9, и подключен к входной шине, выход квантователя подключен к выходной шине.

Устройство работает следующим образом/

Измеряемое напряжение Ux подаетс на входы компаратора 1 и квантова.теля 8. При превышении входным напряжением некоторого напряжения и , устанавливаемого при помощи регулируемого источника 9 опорного напряжения, на выходе компаратора

1устанавливается напряжение Uy высокого уровня. Высокий, уровень И2 сохраняется до тех пор, пока входное напряжение остается больше 11 ,

а затем вновь переключается на низк уровень.. Таким образом, на выходе компаратора в каждом периоде измеряемого напряжения появляется один импульс высокого уровня напряжения такой длительности, в течение которой измеряемое напряжение превыша пороговое напряжение 11,( . Эти импульсы поступают на вход распределителя

2импульсов, который распределяет их следуюЕцим образом: каждый нечетный импульс напряжения } поступает на управляквдий вход суммирующего счетчика 3, а каждый четный импульс напряжения Уд - на управляющий вход счетчика 4. Поэтому в нечетных перИ

одах входного напряжения U во время действия напряжения U импульсы образцовой частоты с генератора 5 подсчитываются счетчиком 3, а в четных периодах во время действия напряжения U счетчиком 4 подсчитываются импульсы; поступакедие с генератора 5 через удвоитель 6 частоты. Квантователь 8 осуществляет квантование по уровню входного напряжения в его четные периоды в момент, когда количества импульсов, отсчитанных обоими счетчиками, будут равны. Поскольку на счетчик 4 поступают импульсы удвоенной частоты, то этот момент соответствует середине отрезка времени, в течение которого измеряемое напряжение иX больше порогового Ui . Исходя из симметричности синусоидального напряжения относительно середины упомянутого отрезка времени следует, что в этот момент времени, определяемый при помощи узла 7 сравнения, напряжение Ux достигает своего максимального значения Если измеряемое напряжение 11 не содержит постоянной составлянвдей, . то на выходе квантователя 8 появляется значение амплитуды синусоидального напряжения, есличже постоянная составляющая присутствует, то на выходе квантователя получим суммарно значение постоянной составляющей и амплитуды синусоидального напряжения .,

При изменении частоты входного .сигнала следует соответствующим образом изменить пороговый уровень напряжения U с выхода регулируемого источника опорного напряжения 9, например, при уменьшении частоты входного сигнала напряжение U должно быть увеличено так, чтобы длительность импульсов на управляющих входах счетчиков 3 и 4 не измени 1ас Необходимый уровень напряжения И может быть установлен в зависимости от старшего разряда счетчика 4 (поскольку он подсчитывает удвоенную частоту) следующим образом. Если напряжение на выходе этого разряда постоянно остается низким, то время измерения мало и точность будет недостаточной, поэтому уровен опорного напряжения U необходимо снизить. Если же на выходе старшего разряда напряжение переключается сначала в высокий, а затем в низкий уровень, то время измерения велико, происходит переполнение счетчика, что недопустимо. В этом случае уровень напряжения U нужно повысить.

Предлагаемое устройство имеет воеможность измерять напряжение, у которого присутствует постоянная составляющая.

Кроме того, использование опорного напряжения, отличного от нулевого, позволяет сократить разрядность счетчиков, т.е. сократить элементный состав устройства ;и, следовательно, повысить его надежность.

Ui

Vi

л

I I

ri