Вольтметр действующего значения напряжения Советский патент 1984 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится ,к 9лектро измерительной технике и предназначено для использования в системах централизованного контроля с элек трическими сигналами, имеющими фор му, существенно отклонякядуюся от синусоидальной. По основному авт.ев,№601623 известен вольтметр действующего зн чения напряжения, содержащий орган многократного выпрямления с совокупностью последовательно соединен ных выпрямителей и рядом фильтров низких частот, включенных между вьгходом каждого предыдущего и qoответствукадим входом каждого после дующего выпрямителей, вычислительный блок, sxof которого соединены с выходами фильтров ниэких частот, блок индикации, вход которого подклтен к выходу вккислйтельного блока l| . Недостаток известного .ййльшетра связан со значительной мет 51цИ еС1«м погрешностью измерения црв заданном количестве используемых шетрями5геле При коэ ффициенте формы входного сйг Нала КФ72 методическая погрешность измерения превышает 20%. 5еуменьшение до допустимый значений может быть достигнуто лишь путем увелячения числа выпрямителей, что усложняет конструкцию вольтметра. Целью изобретения является повышение точности измерительного прибора. . Поставленная цель достигается тем, что в вольтметр действующего значения напряжения, содержащий орган многократного выпрямления с совокупностью последовательно ооеди ненных выпрямителей и рядом фильтров низких частот, включенных меткду выходом каждого предыдущего и роответствующим входом каждого последую щего выпрямителей, вычислительный блок, входы которого соединены с выходами фильтров низких частот, блок индикации, вход которого подключен к выходу вычислительного блока, введены делитель напряжения аппроксиматор и блок сравнения, причем вход делителя напряжения соединен с выходом первого, а входы аппроксиматора - с выходами последнего и предпоследнего фильтров низких частот, входы блока сравнения подключены к выходам делителя напряжения и аппроксиматора, а выходк одному из дополнительных входов вычислительного блока, другой дополнительный вход которого соединен с выходом аппроксиматора. Аппроксиматор состоит из узла деления, первый вход которого соединен с выходом последнего, а вто рой вход - с выходом предпоследнего фильтров низких частот, и узла , циклического умножения, первый вход которого.подключен к выходу последнего фильтра низкой частоты, второй вход - к выходу узла деления, а выкод - к соответствующему дополнит аньно ву входу вычислительного бло- . ка На чертеже представлена функциональная предложенного вольтМв ра действующего значения напряжения. В состав устройства входит орган многократного выпрямления с совокупностью последовательно соединен шак выпряьштелей 1.Г.-1.пи рядом фняьтров 2.2.-2.Л низких частот, включеннш: между выходом каждого предосц пцего я соответствующимвходом каждого последующего выпрямителей. Органом автсянатизации расчетных операций является вычислительный блок 3, входы которого соединены С выходёош фильтров 2.1.-2.п низких частот, а выходном органом служит Зясж 4 индикации, вход которого соединен с выгюдсм фильтра 2.1, аппроксиматор б, вход которого соединен с выходами фильтров 2.п и 2.(п-1), и блсж 7 сравнения, входы которого подключены к выходам делителя 5 напряжения и аппроксиматора 6. Выходы блока 7 сравнения и аппроксиматора 6 соединены с дополнительными входами вычислительного блока 3 Аппроксиматор 6 состоит из узла 8 деления и узла 9 циклического умножения . Первые входы узлов 8 и 9 Ьбъединены друг с другом, второй вход узла 9 подключен к выходу узла 8. Работа данного измерительного прибора осуществляется следующим образсхм. Измеряемое напряжение U (t) поступает на вход органа многократного выпрямления, в частности на выпрямитель 1.1, где пбдвергается двухполупериодному выпрямлению. Выпрямленное напряжение и выделенная с помсяцью фильтра 2.1 постоянная составляющая подаются на ннвертирукздий и неинвертирующий входы выпрямителя 1.2, в которс выделяется и выпрям-. ляется разность входных сигналов, т.е. переменная составляющая выходного напряжения выпрямителя 1.1. Аналогично функционируют и остальные узлы органа многократного выпрямления. В результате на выходах фильтров 2.1.-2.И появляются постоянные напряжения 1/о( . Эти напряжения поступёиот на- основные (потенциальные) входы вычислительного блока 3, где возводятся в квгодрат и„суммируются . Полученная сумма S - .г io запоминается. Одновременно выходные напряжения фильтров 2.п н 2(ц -1) подводятся к аппроксиматору 6, в котором с помсяцью узла 8 деления определяется отношение с г Jon/Uotn-o численно равное знаменателю аппрок симирующей геометрической прогрессии, а с помощью узла 9 циклическо умножения образуется произведение Uonl Полученный результат поступает в вычислительный блок 3, где также возводится в квадрат и суммируется с уже имеющейся суммой S Таким образом, в вычислительном блок 3 формируется уточненная сум , oi (Чоп-Я л )f которая запоминается вместо значения S. Далее аппроксиматором 6 осуществлется циклическое умножение на } переданного в вычислительный блок 3значения 1)р(,я Р зуиася произведения iJofi-t (Ion-Ч onV и т.д.. Которые поочередно по мере их образования передаются в .вычислительный блок 3, где возводятся в квадрат и прибавляются.к ранее полученньил сумам 3, Sj, Эз и т.д. Подобное функционирование аппрокси тора б и вычислительного блока. 3 будет происходить до тех пор, пока на очередном цикле аппроксиматор б не выдает в вычислительный блок 3 величину Uoii °|ni (ш-целое число, определяющее последнее значение UOK аппроксимирующего ряда,которое учи тывается при вычислении действующе го значения напряжения). Этот моме фиксируется блоком 7 сравнения,на один из входов которого поступает выходной уровень аппроксиматора б, а на другой вход - напряжение Uot , . разделенное наm делителем 5 напряжения. По сигналу блока 7 давления вычислительный блок 3 прекращает операции возведейия в квадрат и суммированияi При этом в нем оказы вается накопленной сумма из которой извлекается квадратный корень. Полученный результат отображающий, искомое действующее значение напряжения U (-К) , воспроив водится блоком 4 индикации. Расчеты показывают, что для случая синусоидального входного сигнала предложенная структура вольтметра при использовании в органе кратного выпрямления четырех выпрямителей обеспечивает методическую , погрешность измерения, равную 0,07%, что значительно меньше, чем в известных приборах аналогичного назначения. Увеличение коэффициента формы Кф измеряемого напряжения автоматически приводит к увеличению числа циклбв работы аппроксиматора 6. Методическая погрешность измерения при этом не будет превышать указанного значения и даже может быть меньшей при соответствующем выборе константы ш .Увеличение Кф путем увеличения скважности прямоугольной последовательности импульсов практически не будет |влиять на значение методической погрешности измерения, причем она будет близка к нулю даже при использовании в органе многократного выпрямления лишь двух выпрямителей. f Указанное повышение точности измерения оказалось возможным благо даря тому, что вновь введенные в прибор блоки и связи позволили как бы увеличить число выпрямителей в органе многократного выпрямления за счет аппроксимации конечного ряда напряжений, получаешлх с его выхода. Аппроксимация осуществляется геометрической прогрессией, знаменатель которой соответствует Ф, а первый член ряда -tloift}.

1. ВОЛЬТМЕТР ДЕЙСТВЗШЩЕГО Й 1АЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ по авт.СВ. 601623, .0 т л и ч аю щ и и, с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены делитель напряжения, аппроксиматор и блок сравнения, причем вход делителя напряжения соединен с выходом первого, а входы аппроксиматора - с выходами последнего и предпоследнего фильтров низких частот, входы блока I сравнения подключены к выходам делителя напряжения и аппроксиматора, а выход - к одному из дополнительных входов вычислительного блока, другой дополнительный вход которого соединен с выходом аппроксиматора. . 2. Вольтметр по п. 1, отличающийся тем, что аппроксиматор состоит из узла деления, первый вход которого соединен с выходом последнего, а второй вход с выходом предпоследнего фильтров низких частот, и узла циклического умножения, первый вход которого подключен к выходу последнего , § фильтра низкой частоты,второй вход - к выходу узла деления, (Л а выход -.к соответствующему дополнительному входу вычислительного блока.