Измеритель действующего значения переменного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения напряжения или тока.

Известен измеритель действующего значения переменного напряжения,

содержащий один квадратичный преобразователь, вход которого является входом измерителя, а выход последовательно-встречно соединен с выходом второго квадратичного преобразователя , вход которого подключен к выходу усилителя, являющегося выходом измерителя, причем вход усилителя подключен к необъединенным выходам обоих квадратичных преобразователей CiJ.

Недостатком данного устройства является низкая точность, связанная с погрешностями квадратичных, преобразователей.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель действующего значения переменного напряжения, содержащий первый, ключ, соединяющий вход измерителя через первый интегратор и первый нуль-индик атор с первыми входа ми двух триггеров, второй кЛюч соединяющий вход измерителя чер.ез второй интегратор и второй нуль-индикатор с вторым входом второго триггера, генератор опорной частоты, подключенный к управляющему входу первого ключа и к второму входу первого триггера, третий и четвертый ключи, входы которых объединены и соединены с источником опорного напряжения, выход первого триггера подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, выход второго триггера соединен с одним из входов блока заполнения, к второму входу которого подключен генератор импульсов заполнения, а выход соединен со счетчиком импульсов, к выходу которого подключен блок нормировки по числу тактов измерения, содиненный в свою очередь с блоком извлечения корня 2}.

Недостатком известного устройств является низкая точность, обусловленая многократным преобразованием интервалов времени в число импульсов и обратно, выполняемых в блоках нормировки и извлечения корня путем двойного интегрирования сигналов.

Целью изобретения является повышение точности измерення путем уменшения числа преобразований сигнала и устранения возникающей прн этих преобразованиях погрешности.

Поставленная цепь достигается

тем, что в измеритель действующего значения переменного напряжения, содержащий первый ключ, соединяющий вход измерителя через первый интег ратор и первый нуль-индикатор с первыми входами двух триггеров, второй ключ, соединяющий вход измерителя через второй интегратор и второй нуль-индикатор с вторым входом второго триггера, генератор опорной

частоты, подключенный к управляющему входу первого ключа и к второму входу первого триггера, третий и четвертый ключи, входы которых объединены, а выходы соединены соответственно с входами первого и второго интегратора, выход первого триггера подклочен к управляющим входам второго и третьего ключей, прямой выход второго триггера подключен к управляющему входу четвертого ключа, и генератор заполнения, дополнительно введены два элемента И, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, причем генератор заполнения подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым вьтходом второго триггера и с его инверсным выходом, выход первого элемента И соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика, а выход второго элемента И - с входом обратного счета реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому индикатору и через цифро-аналоговый преобразователь - к входам третьего и четвертого ключей.

На фиг.I приведена структурная схема измерителя} на фиг.2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 ключи, входы которых срединены с входом измерителя. Выход первого ключа 1 через иитегратор 3 и нуль-индикатор 4 подключен к первым

входам двух триггеров. Выход второго ключа 2 через интегратор 5 и нульиццикатор 6 подключен, к второму входу второго триггера 7..Генератор 8 опорной частоты соединен с вторым

входом первого триггера 9 и с управляющим входом первого ключа 1. Входы третьего 10 и четвертого И (ключей объединены и соединены с выходом цифро-аналогового преобразователя 1 Выход первого триггера 9 соединен с управляющими входами ключей 2 и 10, Генератор 13 заполнения соединен с первыми входами двух элементов И, причем второй вход первого элемента И 14 соединен с прямым выходом второго триггера 7 и с управляющим входом четвертого ключа 11. Второй вход второго элемента И 15 подключей к инверсному выходу второго триггера 7. Реверсивный счетчик 16 входом прямого счета соединен с выходом первого элемента И 14, а рходом обратного счета - с выходом . второго элемента И 15. Выход реверсивного счетчика 16 соединён с входами цифрового индикатора 17 и цифр аналогового преобразователя 12. Измеритель действующего значения переменного напряжения работает сле дующим образом. В течение времени Т (фиг.2 пер вый интегратор 3 интегрирует входную величину U(t). Затем в течение времени Т разряда первого интегратора сигналом обратной связи U, подавае мым на вход первого интегратора 3 через третий ключ 10, интегрирует входной сигиал с помощью второго интегратора 5. Цикл работы заканчивает ся по истечении интервала Т разряда второго интегратора 5. На выходе второго триггера 7 таким образом формируются импульсы, пропорциональные отношению квадратов мгновенных значений входного сигнала и сигнала обратной связи. С помощью генератора 13 заполнения и двух элементов И на входы реверсивного счетчика 16 подаются импульсы, количество которых на его входе прямого счета пропорционально длительности импульса на выходе второго триггера 7. На входе обратного счета реверсивного счетчика 16 количество импульсов заполнения пропорционально длительности пауз между выходными импульсами второго триггера 7. Процесс преобразования описывается системой уравнений ru,(t) - ) О uK2(t) - U.j(t) 0, где x(t), Xj (t), 01 0 - функции которые принимают значения о,I5 и определяют операции отклонения и включения соответствующей величины. v(f){o;;i(f-T,), . ;{i:;Mf-T,), - iiiur rr Ь-.(;Ге{1-т,); Решение системы уравнений дает функцию преобразования Т, -г- Т. i|.Z о Время Т выбирается равным -г Решение системы уравнений (1 ) дает функцию преобразования « ; Если Т 9 ° равенстве действующего значения входного сигнала и сигнала обратной связи Т- Т Т -2 Р установившемся режиме количество импульсов, приходящих на вход сложения реверсивного счетчика 16, будет равно количеству импульсов, поступающих на вход вычитания. Если отношение -j- 7, то , т.е. число импульсов, поступающих на вход сложения, будет больше, чем поступаюошх на вход вычитания, и показание счетчика 16 будет увеличиваться. При --- l-Tj содержимое счетчика 16 будет уменьшаться. Емкость реверсивного счетчика 16 выбирается много большей, чем максимальное количество импульсов, которое может поступить на его вход за время одного цикла преобразования Т, т.е. 2 7 Tf, где N - количество разрядов реверсивного счетчика; - частота следования импульсов генератора 13 заполнения. Допустим, (и - Vpg) 7 Tf, где Vet mei максимальная величина н пряжения обратной связи. В этом слу чае за один цикл преобразования Т содержимое реверсивного счетчика 16 и, следовательно, напряжение обрат, ной связи Vpg изменяется на величину, недостаточную для достижения равенства . U2 (Т 1 . . . вс Следовательно, для достижения ус тановившегося -режима будет затрачен бремя, равное нескольким циклам преобразования, т.е. сигнал на выходе реверсивного счетчика 16 будет пропорционален сумме квадратов мгновенных значений входного сигнала. В предлагаемом устройстве р версивный счетчик 16 выполняет функцию интегрирующего звена.. Для устранения пульсаций сигналы обратной связн с вьЬсодов реверсивного счетчика;16, подаваемые на цифроаналоговый преобразователь 12, берутся с его старших разрядов. Вследствие того, что сигнал на выходе реверсивного счетчика 16 пропорционален сумме квадратов мгновенных значений входного сигнала, то в установившемся режиме в устройстве поддерживается равенство Т UL В этом случае сигнал обратной связи не меняется, следовательно , множитель 1/и сможно вынести за знак суммы. При этом, переходя к пределу, можно записать -k dt « V, где и- время интегрирования, которое зависит от емкости реверсивного счетчика 16 и частоты генератора 13 заполнения. Отсюда величина сигнала обратной связи -|4- т . т.е. величина напряжения обратной связи пропорциональна действующему значенню вводного напряжения. Результат измерения действующего значения отображается цифровым индикатором 17, соединенным с выходами реверсивного счетчика 16. В устройстве за счет поддержания равенства (2 ) достигается исключение операции извлечения квадратного корня. Таким образом, изобретение позволяет повысить точность измерения действунвдего значения переменного напряжения за счет уменьшения числа преобразований сигнала.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый ключ, соединяющий вход измерителя через первый интегратор и первый нуль-индикатор с первыми входами двух триггеров, второй ключ, соединяющий вход измерителя через второй интегратор и второй нуль-индикатор с вторым входом второго триггера, генератор опорной частоты, подключенный к управляющему входу первого ключа и к второму входу первого триггера, третий и четвертый ключи, входы которых объединены, а выходы соединены соответственно с входами первого и второго интеграторов j выход первого триггера подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, прямой выход второго триггера подключен к управляющему входу четвертого ключа, и генератор заполнения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены два элемента И, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, причем геиератор заполнения подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым выходом второго триггера и с его инверсным выходом, выход первого элемента И соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика, а выход второго элемента И - с входом обратного счета реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому индикатору и Од через цифроаналоговый преобразоваСО тель- - к входам третьего и четверю того ключей. -ч1 00

Фиг,