Устройство для измерения синусоидального напряжения Советский патент 1984 года по МПК G01R19/02 

теля одиночного импульса, выход котрого соединен с R -входом триггера, S-вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, do (dg э входы которого соединены с общей точкой, 3 -вход разомкнут, С-вход соединен с вьЬсодом формирователя одиночного импульса, вход -1 - с выходом формирователя строб-импульсов.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тличающе еся тем, что блок управления режимом работы аналогового запоминающего устройства выполнен из трех схем совпадения и Tjftirгера, причем первые входы первых двух схем совпадения соединены с выходами реверсивного счетчика с предустановкой, на вторые их входы поданы соответственно, на первый - код tn единиц, на второй - код О,«выход первой схемы совпадения соединен с 5 входом триггера, выход второй - с , R-входом триггера, первый вход третьей схемы совпадения соединен с выходом триггера, второй ее вход с выходом триггера логического блока.

К УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИНУСОВДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, состоящее из аналого-цифрового преобразователя, блока регистрации, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения проведения контроля систем управления в динамическом режиме, а также повьппения достоверности и точности измерения путем исключения ложных измерений синусоидального напряжения низкой частоты (единиц и долей герца) и снижения времени измерения до значения времени полупериода, оно снабжено аналоговым запоминающим устройством и следящей системой, содержащей последовательно соединенные эмиттерный повторитель, компаратор, формирователь строб-импульсов, логический блок, счетчик импульсов, реверсивный счетчик с предустановкой, блок управления режимом работы аналогового запоминающего устройства и генератор опорной частоты, выход которого соединен со счетными входами счетчика импульсов и реверсивного счетчика, причем первый выход логического бло- ка соединен с входами начальной установки счетчиков, второй выход логического блока - с входом реверсивного счетчика, выходы разрядов счетчика импульсов соединены с входами разрядов предустановки реверсивного счетчика таким образом, что первый разряд счетчика импульсов соединен с нулевым разрядом реверсивного счетчика, второй разряд счетчика - с первым разрядом реверсивного счетчика и т.д., выходы реверсивного счетчика соединены с входами блока управления режимом работы аналогового запоминающего устройства, третий выход логического блока соединен с входом счетчика импульсов, четвертый выход логического блока - с разрешающим входом блока управления режимом работы аналогового запоминающего устройства, выход которого соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя и аналогового запоминающего устройства, выход аналогового запоминающего устройства соединен с входом эмиттерного повторителя, а его выход - с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом блока регистрации, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами блока регистрации. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что логический блок выполнен в виде двух последовательно соединенных схем совпадения, формирователя одиночных импульсов, реверсивного счетчика и триггера, причем выход формирователя строб-импульсов соединен с входом первой схемы совпадения, цепь включения питания соединена с входом формирова

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля или управления.

Известен цифровой вольтметр с параллельно-последовательным уравновешиванием во времени, содержащий программируннцее устройство, декаду пороговых элементов, сумматоры, преобразователь код - напряжение, регистр и цифровое отсчетное устройство 1.

Недостатком вольтметра является низкое быстродействие и невозможность проведения измерений на низких. частотах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой вольтомметр Р-386, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), состоящий из входного блока, образцового источника напряжения, преобразователя входных величин в напряжение постоянного тока, генератора опорной частоты, фазового детек тора, схемы вьщеления помехи, синхронизатора, селектора, схемы пропускания, схемы управления и счетчика, блок регистрации, состоящий из схемы определения знака, дешифратора и отсчетного устройства, причем к одному из входов преобразователя напряжение длительность присоединен входной бло а к другому - образцовый источник напряжения, К входу входного блока через переключатель подсоединяется

шина входного сигнала постоянного тока либо через преобразователь входных величин в напряжение постоянного тока пшна входного сигнала переменного тока. Цифровой блок содержит фазовый детектор, генератор опорной частоты и синхронизатор, соединенные в кольцо, к входу фазового детектора также присоединена схема вьзделения помехи, а к входу синхронизатора схема пропускания, образующая с ним кольцо, выход синхронизатора соединен с селектором и со схемой определения знака, селектор, схема определения знака, отсчетное устройство, деюифра-. тор счетчик, схема управления и схема пропускания также образуют кольцо, кроме этого, выход селектора соединен со схемой пропускания, а выход схемы пропускания - с входом счетчика. Преобразователь напряжениедлительность с помощью трансформатора связан с синхронизатором, а с помощью второго трансформатора - с селектором цифрового блока 2.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, обусловленное наличием на выходе усилителя-выпрямителя фильтра с достаточно большой постоянной времени.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности проведения контроля систем управления в динамическом режиме, а также повьш1ение достоверности и точности измерения путем исключения ложных измерений синусоидального напряжения низкой частоты (единиц и долей герца) и снижения времени измерения до значения 5 времени полупериода.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения синусоидального напряжения, состоящее из аналого-цифрового преобразователя 10 и блока регистрации, снабжено аналоговым запоминающим устройством (АЗУ) и следящей системой, содержащей последовательно соединенные эмиттерньш повторитель, компаратор, формирова- s «тель строб-импульсов, логический блок, счетчик импульсов, реверсивный счетчик с предустановкой, блок управления режимом работы аналогового запоминающего устройства и генератор опорной 20 частоты, выход которого соединен со счетньми входами счетчика импульсов и реверсивного.счетчика, причем первьй выход логического блока соединен С входами начальной установки счетчи ков, второй выход логического блока с входом реверсивного, счетчика, выходы разрядов счетчика импульсов сое динены с входами разрядов предустановки реверсивного счетчика таким образом, что первый разряд счетчика импульсов соединен с нулевым разрядо реверсивного счетчика, второй разряд счетчика - с первым разрядом реверсивного счетчика и т.д., выходы реверсивного счетчика соединены с входами блока управления режимом работы аналогового запоминающего устро ства, третий выход логического блока соединен с входом счетчика импульсов четвертьм выход - с разрешающим входом блока управления режимом работы аналогового запоминающего устройства выход которого соединен с управляющими входами аналого-цифрового пре. образователя и аналогового запоминаю щего устройства, вход аналогового запоминающего устройства соединен с входом эмиттерного повторителя, а его выход - с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, вы ход которого соединен с управляющим входом блока регистрации, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с входами блока регистрации. При этом логический блок выполнен в виде двух последовательно соединенных схем совпадения, формировател

одиночных импульсов, реверсивного счетчика и триггера, причем выход формирователя строб-импульсов соединен с входом первой схемы совпадения, цепь включения питания соединена с входом формирователя одиночного импульса, выход которого соединен с R-входом триггера, 5 -вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, do ,2,йз в5соды которого соединены с общей точкой, di -вход разомкнут, С-вход соединен с выходом формирователя одиночного импульса, вход -1 - с выходом формирователя строб импульсов.

Кроме того, блок управления режимом работы аналогового запоминающего устройства выполнен из трех схем совпадения и триггера, причем первые входы первых двух схем совпадения соединены с выходами реверсивного счетчика с предустановкой, на вторые их входы поданы соответственно на первый - код fn единиц, на второй 1код О, выход первой схемы совпадения соединен с5 -входом триггера, выход BTopofi - cR -входом триггера, первый вход третьей схемы совпадения соединен с выходом триггера, второй ее вход - с выходом триггера логического блока. На фиг.1 представлена общая схема устройства для измерения синусоидального напряжения; на фиг.2 - логический блок; на фиг.З - блок управления режимом работы аналогового запоминающего устройства; на фиг.4 - циклограммы работы устройства. Устройство (фиг,1) содержит эмит- терный повторитель 1, вход которого и вход АЗУ объединены и являются входом устройства, выход эмиттерного повторителя 1 связан с последовательно соединенными компаратором 2, формирователем 3 строб-импульсов и логическим блоком 4, один выход логического блока 4 соединен с входом счетчика 5 импульсов, второй - с входами счетчика 5 импульсов и реверсивного счетчика 6 с предустановкой, третий - с входом реверсивного счетчика с предустановкой и четвертый - с входом блока 7 управления режимом работы АЗУ. Выходы счетчика 5 импульсов соединены с входами реверсивного счетчика 6 с предустановкой, а выходы последнего - с входами блока 7 управления режимом работы АЗУ, выход кото51104рого соединен с входами АЗУ 8 и АЦП 9. Входы счетчика 5 импульсов и реверсивного счетчика 6 с предустановкой соединены с выходом генератора 10 опорной частоты. Выход аналогового 5 запоминающего устройства 8 связан с входом АЦП 9, выходы которого соединены с входами блока 11 регистрации, причем один из вьгходов АЦП 9 дополнительно соединен с входом блока 11 ре- гистрации. . Логический блок (фиг.2) содержит последовательно соединенные схемы 12 и 13 совпадения, вход схемы 12 совпа дения и вход -1 реверсивного счетчика 14 с предустановкой объединены и являются одним из его выходов, выход схемы 13 совпадения является вторым выходом блока, логический блок содержит также формирователь 15 одиночного импульса, вход которого является входом блока, а выход третьим выходом блока и соединен так же с входами реверсивного счетчика 14 с предустановкой и триггера 16Входы CJQ , (2 реверсивного счетчика 14 с предустановкой соединены с общей шиной, вход d - свободный, а выход соединен с вторым входом триггера 16, выход которого является четвертым выходом блока. Блок управления режимом работы АЗУ (фиг.З) содержит две схемы 17 совпадения, часть входов которых (Объединены и являются входами блока, остальные входы также объединены и соединены с общей шиной, образуя код и код О. Выходы схем 17 совпадения соединены с входами триггера 18, выход которого связан с входом схемы 19 совпадения, другой вход которой является вторым входом блока, а выход - выходом блока. Устройство работает следующим образом. На вход устройства поступает изме ряемое синусоидальное напряжение, далее оно разветвляется и попадает на вход АЗУ 8 и на вход эмиттерного повторителя 1 следящей системы. В режиме слежения выходное напряжение аналогового запоминающего устройства 8 повторяет входное напряжение до момента подачи команды на хранение информации, когда запоминае ся потенциал в той точке кривой, где его застала команда Хранение информации или Запоминание. 8 С вькода эмиттерного повторителя, играющего роль развязывающего зйена, сигнал попадает на компаратор, где преобразуется в прямоугольные, импульсы той же частоты (Ugbix.KOMn) далее по передним и задним фронтам этих же импульсов с помощью формирователя строб-импульсов вьфабатываются сигналы и и 8bix.opop/v .страе.имп. которые поступают на вход логического блока 4. Логический блок 4 управляет работой счетчика 5 импульсов, реверсивного счетчика 6 и блока 7 управления режимом работы АЗУ. В счетчик 5 импульсов записывается определенное число импульсов -от генератора 10 опорного напряжения за время, длящееся между передними .фронтами двух следующих один за другим строб-импульсов, причем при поступлении импульса происходит перепись информации в реверсивный счетчик и затем через линию 12-13 задержки сброс информации счетчика 5, после чего счетчик 5 опять начинает счет импульсов. Запись информации в реверсивный счетчик 6 со счетчика 5 происходит со сдвигом на один разряд, т.е. в реверсивный счетчик 6 -записывается вдвое меньше импульсов, чем в счетчик 6. Сразу же после записи предустановки в реверсивный счетчик 6 начинается обратный счет, и по обнулению информации в нем появляется сигнал выц .реверс, счетч- Этот сигнал поступает на блок 7 управления режимом работы АЗУ 8, с выхода которого выдается команда одновременно на запись информации в АЗУ 8 и на начало измерения с помощью АЦП 9. По окончании измерения с АЦП вьщается сигнал на регистрацию результата измерения. При включении устройства (цепь включения на фиг.1 не показана) сигналом начального сброса триггер 16 разрешения работы АЗУ устанавливается в О, одновременно в счетчик 14 запуска (вьтолнен на микросхеме реверсивного счетчика) записывается код 2 с входов о 1 2 по команде, поступившей на его С-вход. После поступления на вход -1 счетчика 14 второго строб-импульса после включения устройства им на выходе О вырабатывается сигнал установки триггера 16 в рабочее положение Разрешение работы АЗУ. Триггер 16 остается в этом положении вплоть до выключения 7 устройства. Это обеспечивает защиту от ложных измерения и основано на том, что первьй импульс после включе ния устройства пропускается, а измер ние начинается с второго. Включение устройства может произойти в любой момент времени изменения мгновенных значений синусоиды, а так как в устройстве есть усилитель и компаратор, то в момент включения произойдет практически мгновенное нарастание сигнала на выходе компаратора, что приведет к появлению импульса на выходе формирователя. Поэтому измерени производится по второму импульсу. Кроме того, в логическом блоке предусмотрена задержка на время пере писи данных счетчика в устройство предустановки реверсивного счетчика, после чего происходит сброс для начала нового цикла. Все это дает возможность повысить достоверность и точность измерения из-за исключения факторов случайности. В блоке управления режимом работы АЗУ (фиг.З) имеется два цифровых компаратора (схемы 17 совпадения), один из которых настроен на m импуль сов, другой - на 0. Первый компарато за m импульсов до измерения переводит блок 7 управления режимом АЗУ из режима хранения в режим слежения, а по срабатыванию второго компаратора АЗУ переходит в режим хранения, с эт го момента производятся измерения. Прохождение управляющего сигнала на АЗУ вентилируется с помощью схемы 19 совпадения сигналом разрешения работы АЗУ с триггера 16. Число m выбирается в зависимости от опорной частоты так, чтобы времени прохожде28ния m импульсов хватило для перехода АЗУ из режима хранения в режим слежения с тем, чтобы после установления режима слежения опять перейти в режим хранения. Для реальных АЗУ оно оценивается в 5 мкс. Это обеспечивает повьшение достоверности результатов измерений, так как логика работы устройства дает возможность избежать случайных измерений, когда запомнено предьвдущее значение напряжения,. Сигнал, снимаемый с выхода АЗУ (Ug(,( дзу), показан на фиг.4. Устройство производит измерение амплитуды входного сигнала в момент наступления полупериода, причем с точностью до долей градуса в зависимости от частоты измеряемого напряжения. АЗУ хранит в течение 10 мс информацию с уменьшением потенциала всего на 0,1%. Этого времени достаточно для проведения нескольких замеров АЦП. Кроме того, устройство позволяет измерять напряжения с частотой до долей герца, так как в нем нет элементов, зависящих от частоты. При этом время замера не превышает полупериода после первого измерения. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить работу автоматических следящих систем, где используются датчики,работающие на переменном токе, а также дает возможность проводить контроль следящих систем в динамическом режиме, позволяя измерять синусоидальное напряжение низкой частоты за время, равное полупериоду частоты измеряемого сигнала. JL JL

8

Тт

Фиг.}

Страд записи

Фиг.2 „

fr

fj (Ti) П

,,ггй. frv- c

Jp

-U. V

Код 0

Разрешение paSo/пы АЗУ

у1 кЛпений Л39

/3