Устройство для измерения отношения двух электрических величин Советский патент 1987 года по МПК G01R19/10 

1Изобретение относится к технике измерения отношения двух электрических величин, например сигналов с тен тодатчиков.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства для случая превышения первым напряжением второго.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 преобразователи электрических величин в напряжение, дифроанало

говый преобразователь (ПАП) 3, первый g тываемые генератором 9, не проходят

А и второй 5 компараторы, первый 6 и второй 7 ключи, пусковой орган 8, генератор 9 имг1улт С(Тп, N суммирующих ключей 10, инвертор 11, N расовых резисторов 12, первый 13, второй 14 и третий 15 маститабирующие резисторы, перв( 1Й 16 и второй 17 счетчики, блок 18 регистрации и операдионный усилитель 19. Rыxo преобразователя 1 злек20

на счетный вход счетчиков 16 и 17. В счетчиках 16 и 17 и в блоке 18 регис рации находится информация о предыду 1цем измерении. Преобразователи 1 и 2 преобразуют пходные величины А и А я одноцоля11ные напряжения U, и Uj со отг.:с тственн т. И и1ульсом Пуск через пусковой орган 8 с етчики 16 и 17 ус т,:1нап. :иваютс:я в нулевое состояние. При этом суммирующие ключи 10 размыкаются. Напряжение на первом входе компаратора 5 становится равным U, ,

трических реличин через масштабирую- iiti Ti резистор 13 соединен с неинвер- тируютим входом операционного усилителя 19, который через масштабирующий резистпр 14 заземлен. Выход операционного усилителя 19 соединен с первыми нходлми компаратороп 5 и 4 и через млсиггабирунзщий резистор 15 с инперти1п-101 а1м пхолом операцион ного уси. гителвт 19 и псфвыми Г1ыводами N весовых резисторов 12, вторые выводы которых сс1е;и1нены с соответстнуницими выходами N суммирующих ключей 10, входы которых соединены вместе и с выходом прообрачог ателя 2 электрических величин в напряжение, входом ДАЛ 3 и вторым входом компаратора 5. Уп рапляншние вход, N суммирующих ключей соединены с первыми соответствующими входами блока 18 регистрации и соответствукш1ими выходами счетчика 17.Вы ход компаратора 5 соединен с первым входом ключа 7 и через инвертор 1 1 с третьим входом ключа 6. Второй вход компаратора 4 соединен с выходом ЦАП

3, входы которого соединены с соответствующими вторыми входами блока 18 индика 1ии и выходами счетчика 16. Выход компаратора 4 соединен с первым Е ходом ключа 6 и управляющим входом блока 18 регистрации. Выход генератора 9 импульсов соединен с вторыми входами ключей 6 и 7. Выход ключа 6 соединен со счетным входом счетчика 16. а в.1ход ключа 7 - со счетным входом счетчика 17, вход сброса которого сстединен с входом сброса 16 счетчика и выходом пускового органа 8.

Операционный усилитель 19 с масш-. табирую|цими резисторами 13, 1А и 15, N весовыми резисторами 12 и N сумми

РУЮЩ1ГМИ ключами образует аналоговый сумматор.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 6 и 7 закрыты сигналами с компараторов 4 и 5 соответственно и импульсы, выраба

на счетный вход счетчиков 16 и 17. В счетчиках 16 и 17 и в блоке 18 регистрации находится информация о предыду- 1цем измерении. Преобразователи 1 и 2 преобразуют пходные величины А и А я одноцоля11ные напряжения U, и Uj со- отг.:с тственн т. И и1ульсом Пуск через пусковой орган 8 с етчики 16 и 17 ус- т,:1нап. :иваютс:я в нулевое состояние. При этом суммирующие ключи 10 размыкаются. Напряжение на первом входе компаратора 5 становится равным U, ,

.это напряжение

напряжение

а на его (чром входе - на п 11ходе ПАП 3 равно })улю. При этом нац шжение па втором входе компаратора 4 больше напряжения на его первом входе и ключ 6 по первому входу от- крь.т. R случае, если U U , компаратор 5 вырабатывает напряжение, разблокирующее ключ 7 по первому входу и блокирующее через И 1вертор 1 1 ключ 6 по третьему входу. Импульсы с выхода генератора 9 импул1,сов через замкнутый ключ 7 поступают на вход счетчика 17. С приходом первог о импульса замыкается первый суммирующий ключ 10, напряжение на выходе операционного усилителя 19 становится рав- компаратор 5 сравнивает

с напряжением U и,

если оно будет по-прежнему больше П , состояние компаратора 5 не изменится, и на вход счетчика 17 поступит второй импульс от генератора 9 UMnyjibcoB и вызовет замыкание второго суммирующего ключа 10, напряжение на выходе операционного усилители 9 станет равным Uj . Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не выполнится условие

ным LJ - U,j

и, - nU . и ,

где и, - напряжение делимого; L l - напряжение делителя;

(1)

n - кси ичестяо ступеней, (итре- деляюшес целую часть числового тнлчення результата ия- мерения.

При выполнении услония (1) компа- Рсэтор 5 вырабапяпает напряжение, которое такрыпает ключ 7 и череч инвертор 11 открывает ключ 6 по второму входу. При этом импульсы генератора 9 импyл JCoв поступает на вход счетчика 16 и на выходе ЦАП 3 формируется ступенчато возрастающее напряжение и , величина которого связывает U,i и количество п записанных в счетчик 16 импульсов соотношением

Jii

N

n

где ццf выходное рмпряжение ЦЛЛ 3; U; - напряжергие преобразователя 2;

N - емкость счетчика 16; п - число импульсов, поступивших на вход счетчика 17. Когда выходное напряжение ЦЛП 3 станет равным выходному напряжению операционного усилителя 19, компаратор 4 вырабатывает напряжение, закрывающее ключ 6 по первому входу, в резудьтате прекращается прохождение импульсов с выхода генератора 9 импульсов на вход счетчика 16. При этом перепадом напряжения с компаратора 4 в блоке 18 регистрации формируется сигнал индикации состояния счетчиков 16 и 17. Равенство выходных напряжений операционного усилителя 19 и ЦАП 3 можно записать в виде

и, - пи,

Ui

откуда

UL. п + п ,

т.е. результатом измерения отношения является сумма чисел, записанных в счетчиках 16 и 17. Число п, записанное в счетчик 16,отражает дробную часть, а число п, записанное в счет- чик 17, - целую часть результата измерения .

Формула изобретения

Устройство для измерения отношения двух электрических величин, содержащее первый преобразователь электрической величи})ы в напряжение, вто

IQic,

уо

25 зо

35

40

45

0

5

рои преопрлтопатель тлектричп кой пс- личинр, в напряжение, цифропнаЛ(Т( преобразовател1, аналоговый пход которого соединен с в лходом вт{ pc1гo преобразователя электрической величины в напряжение, первый компаратор, первый вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, ключ, один вход которого соединен с выходом компаратора, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом ключа,счетчик импульсов, пход которого соединен с выходом к люча, а выходы поразрядно соединены с информационными входами цифро- аналот оппго преобразователя, и пусковой орг ан, соединенный с установочным входом счетчика, о т л и ч а ю ш е е- с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения отношений, в него введены операционный усилитель, N суммирхпощих ключей, N весовых резисторов, три масштабирующих резистора, нторой компаратор, второй ключ, BTopoii счетчик и блок регистрации, причем выход первого преобразователя электрической величины в напряжение через первый масштабирующий резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и первым выводом второго масштабирующего резистора, второй выход которого заземлен, выход операционного усилителя соединен с вторым входом второго компаратора и через третий масщтабирую- щий резистор - со своим инвертирующим входом и первыми выводами N весовых резисторов, вторые выводы которых соединены с выходами соответствующих N суммирующих ключей, входы которых соединены с выходом второго преобразователя электрической величины в напряжение, а их управляющие входы соединены с соответствующими выходами второго счетчика и первыми входами блока регистрации, выход второго преобразователя электрической величины в напряжение соединен с первым входом второго компаратора, выход которого соединен с первым входом второго ключа и через инвертор с третьим входом первого ключа, второй вход второго компаратора соединен с вторым входом первого компаратора, выход генератора импульсов соединен с вторым входом второго ключа, выход которого соединен с входом второго счетчика, выход первого компаратора

513377896

соединен с управляющим входом блока ми первого счетчика, установочный регистрации, вторые входы которого вход второго счетчика соединен с ус- соединены с соответствующими выхода- тановочным входом первого счетчика.

Изобретение служит для повышения быстродействия устройства для случая превышения первым напряжением второго. Устройство содержит преобразователи 1 и 2 электрических величин в напряжение, цифроаналоговый преобразователь 3, компаратор 4, ключ 6, пусковой орган 8, генератор 9 импульсов, инвертор 11 и счетчик 16. Введенный операционный усилитель 19 с масштабирующими резисторами 13, 14 и 15, N весовыми резисторами 12 и N суммируюшими ключами 10 образуют аналоговый сумматор. Кроме того, для достижения цели введены компаратор 5, ключ 7, счетчик 17 и блок 18 регистрации. 1 ил. О) оо 00 ас