Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения Советский патент 1987 года по МПК G01R19/02 

. 1 1

изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения среднеквадратического значения периодических напряжений сложной формы.

Целью изобретения является повышение точности измерения в области инф- ранизких частот напряжений, обладающих большим коэффициентом амплитуды, за счет устранения влияния дрейфа преобразовательных каналов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения среднеквадратического значения напряжения.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, ключ 2, калибратор 3, блок 4 вычислений, первый элемент И 5, блок 6 определения периода,,блок 7 определения тактовой частоты, второй элемент И 8, первый и второй триггеры 9 и 10, элемент ИЛИ 11, формирователь 12, первый и второй элементы задержки 13 и 14, третий 16 и четвертый 15 элементы И, первый регистр 17 памяти, коммутатор 18, второй регистр 19 памяти, инвертор 20, сумматор 21, пятый элемент И 22, счетчик 23, входной зажим 24, шина Пуск 25.

При этом входной зажим 24 соединен с входом ключа 2 и блока 6 определения периода, выход ключа 2 соеди нен с входом АЦП 1, выход которого соединен с первым входом блока 4 вычислений,- один выход блока 6 определения периода соединен с вторым входом элемента И 5, первый вход которого соединен с первым выходом блока 7 определения тактовой частоты и первым входом элемента И 8, выход элемента И 5 соединен с управляющими входами АЦП 1 и блока 4 вычислений, второй выход блока 6 определения периода соединен с вторым входом элемента И 8 и первым входом элемента И 22, выход последнего через счетчик 23 соединен с первым входом калибратора 3, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 22 и вторым выходом блока 7 определения тактовой частоты, второй вход ключа 2 соединен с выходом калибратора 3, третий вход которого соединен с выхо дом регистра 17 памяти и первым входом сумматора 21, третий вход элемен та И 22 соединен с первым входом элемента И 15, третьим входом элемента И 8. упоавляющим входом ключа 2 и

630812

первым выходом триггера 10, второй выход которого соединен -с первыми входами элемента 13 задержки и элемента И 16, второй вход которого соединен с вторым входом элемента И 15, входом элемента 14 задержки, первым выходом блока 4 вычислений и первым входом триггера 9, второй выход бло10 ка 4 вычисления соединен с первым входом регистра 17 памяти и входом инвертора 20, выход которого соединен с первым входом коммутатора 18, второй вход которого соединен с выхо15 дом регистра 19 памяти, третий вход . коммутатора 18 соединен с выходом

элемента И 16, первым входом регистра 19 памяти и является выходом устройства Конец измерения, вход фор20 мирователя 12 соединен с шиной Пуск 25, а его выход соединен с первым входом элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с вторым входом триггера 9 и входом начальной установки блока

25 4 вычислений, выход триггера 9 соединен с четвертым входом элемента И 8, выход которого соединен с входом блока 7 определения тактовой частоты, выход элемента I3 задержки сое30 динен с вторым входом элемента ИЛИ

11, второй вход элемента 13 задерж- . ки соединен с входом триггера 10 и выходом элемента 14 задержки, выход

элемента И 15 соединен с вторым входом регистра 17 памяти, выход сумматора 21 соединен с вторым входом регистра 19 памяти и является выходом устройства, выход коммутатора 18 соединен с вторым входом суммато40 ра 21 .

Устройство работает следующим образом.

С приходом сигнала Пуск на формирователь 12 в устройстве осущест45 вляется сброс всех элементов в исходное состояние и установка первого триггера 9 через элемент ИЛИ 11. При этом второй триггер 10 по первому выходу переключает ключ 2 таким обgQ разом, чтобы на вход АЦП 1 подавалось измеряемое напряжение, которое подается также на блок 6 определения периода . В последнем вьщеляются периоды измеряемого напряжения и форми55 РУются разрешающие сигналы соответственно на его га.рвом и втором выходах. После запуска устройства на входы второго элемента И 8 поступают сигналы разрешения от первого триггера

35

9, второго триггера 10 и с первого выхода блока 6 определения периода на время первого периода измеряемого напряжения. При этом в течение первого периода измеряемого напряжения в блоке 7 определения тактовой ча стоты через второй элемент И 8 включается обратная связь, работа которой приводит к тому, что в зависимости от длительности периода измеряемого напряжения устанавливается тактовая частота на первом выходе блока 7 таким образом, чтобы количество .ординат на периоде измеряемого напряжения составляло заданную величину, например от N до 2N.

Кроме того, на первом периоде измеряемого напряжения подаются разрешающие сигналы на элемент И 22,

Элемент И 22 открывается и передает сигнал с выхода блока 7 определения тактовой частоты на счетчик 23, который кодирует период измеряемого напряжения и передает по окончании периода его код на третий вход калибратора 3.

В течение первого периода измеряемого напряжения формируются частота запуска АЦП 1 и код периода измеряемого напряжения, который устанавливается на выходе счетчика 23. После окончания первого периода измеряемого напряжения блок 6 определения периода с первого выхода формирует запрещающий сигнал на второй элемент И 8, по которому прекращается определение тактовой частоты и числа ординат на периоде измеряемого напряжения, а с второго выхода блока 6 подается сигнал разрешения на вход первого элемента И 5 на время следующего (второго) периода измеряемого напряжения .

Выбранная на предьщущем периоде измеряемого напряжения тактовая частота через первый элемент И 5 подается на входы АЦП 1 и блока 4 вычисления.

На втором периоде измеряемого напряжения АЦП 1 запускается при каждом такте, и коды ординат измеряемого напряжения поступают в блок 4 вычисления.

Количество запусков АЦП 1 подсчи- тьшается блоком 4 вычисления. Измеренные ординаты напряжения и количество ординат используются для вычисления

среднеквадратического значения измеряемого напряжения .

По окончании вычисления среднеквадратического значения измеряемого напряжения формируется первый- сигнал Конец вычисления, который с выхода блока 4 подается на вход первого триггера 9 и сбрасывает его, подается на элемент 14 задержки и включает его, а также подается на первые входы третьего 15 и четвертого 16 элементов И. Сигналом с первого триггера 9 выключается из работы второй

элемент И 8. На втором входе третьего элемента И 15 с второго триггера 10 установлен разрешающий сигнал, поэтому третий элемент И 15 пропускает сигнал Конец вычисления от

блока 4, по которому происходит за- пись кода среднеквадратического значения измеряемого напряжения в регистр 17 памяти с выхода блока 4, причем записанный код подается сразу

на калибратор 3, Элемент 14 задержки срабатывает от заднего фронта сигнала Конец вычисления для записи кода в регистр 17 памяти.

От переднего фронта сигнала элемента 14 задержки по счетному входу переключается второй триггер 10,- который своим сигналом переключает ключ 2 так, чтобы на вход АЦП 1 подключился выход калибратора 3, а измеряемое напряжение отключилось.

С этого момента начинается переходный процесс установления напряжения калибратора 3 на входе АЦП 1, который длится в течение части третьего периода измеряемого напряжения, определяемой временем работы элемента 1 задержки.

Задержка выбирается такой, чтобы переходный процесс не влиял на погрешность измерения напряжения калибратора 3. При переключении второго триггера 10 сигналом с его первого выхода блокируется работа второго, третьего и пятого элементов И 8, 15 и 22, сигналом с его второго выхода снимается блокировка с элемента И 16 и элемента 13 задержки, установленная ранее по его первому входу,

Элемент 13 задержки включается от заднего фронта элемента 14 задержки и своим сигналом через элемент ИЛИ 11 включает первый триггер 9.

Как и после запуска устройства, с выхода элемента ИЛИ 11 подается сигнал сброса в блок 14 вычисления.

Результат измерения среднеквадра- тического значения напряжения калибратора 3 в коде подается через инвертор 20 на первый вход коммутатора 18,

Код от инвертора 20 передается через коммутатор 18 по второму сигналу Конец вычисления. Второй сигнал Конец вычисления сбрасывает первый триггер 9, проходит четвертый элесодержащее аналого-цифровой преобра зователь, выход которого соединен с первым вХ(Одом блока вьмислений, первый элемент И, выход которого соединен с управляющими входами аналого- цифрового преобразователя и блока вы числений, второй элемент И, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента И и первым выхо дом блока определения тактовой часто ты, блок определения периода, вход которого соединен с входным зажимом устройства, первый выход соединен с

мент И 16, имеющий разрешающий потенциал на втором входе от второго триг- is вторым входом первого элемента И, а гера 10, и включает коммутатор 18 второй выход соединен с вторым вхо- таким образом, чтобы произошло вычитание кодов в сумматоре 21 кодов от измерения входного напряжения в регистре 17 памяти и близкого к нему 20

дом второго элемента И, первый вьЬсод блока вычислений соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с третьим входом второ го элемента И, выход которого соединен с входом блока определения такто вой частоты, формирователь, вход которого соединен с шиной Пуск, о тпо величине кода напряжения калибратора 3.

Одновременно с переключением коммутатора 18 подается управляющий сигнал на вход второго регистра 19 памя- 25личающее. ся тем, что, с

ти, в который записывается с учетом знака разность кодов первого и второго измерений. Указанная разность является поправкой к первому измерению входного напряжения.

Эта поправка вводится через нормально открытый второй вход коммутатора 18 в сумматор 21 из второго регистра 19 памяти после второго сигнала Конец вычисления.

По сигналу с четвертого элемента И 16, формируемому как Конец измерения , с выхода сумматора 21 может быть считан уточненный код результата измерения среднеквадратического значения входного напряжения. Этот код сохраняется до начала следующего измерения по сигналу Пуск.

Задним фронтом второго сигнала Конец вычисления включается элемент 14 задержки, от переднего фронта которого переключается второй триггер 10 по счетному входу. Триггер 10 блокирует первый вход элемента 13 задержки, не давая возможности ему возбудиться и повторить измерение напряжения калибратора 3.

На этом процесс измерения входного напряжения заканчивается.

Формула изобретения

Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения.

содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым вХ(Одом блока вьмислений, первый элемент И, выход которого соединен с управляющими входами аналого- цифрового преобразователя и блока вычислений, второй элемент И, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента И и первым выходом блока определения тактовой часто - ты, блок определения периода, вход которого соединен с входным зажимом устройства, первый выход соединен с

вторым входом первого элемента И, а второй выход соединен с вторым вхо-

вторым входом первого элемента И, а второй выход соединен с вторым вхо-

дом второго элемента И, первый вьЬсод блока вычислений соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого соединен с входом блока определения тактовой частоты, формирователь, вход которого соединен с шиной Пуск, о тличающее. ся тем, что, с

целью повьппения точности измерений в области инфранизких частот, в него дополнительно введены ключ, калибратор, счетчик, второй триггер, элемент Риш, третий, четвертый и пятый элементы И, два элемента задержки, сумматор, ijoMMyTaTop, инвертор и два регистра памяти, причем входной зажим устройства соединен с первым входом ключа, а его выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход блока определения тактовой частоты соединен с первыми входами пятого элемента И и калибратора, первый выход блока вычислений соединен с входом второго элемента задержки и первыми входами третьего ) и четвертого элементов И, выхрд второго элемента задержки соединен с

входом второго триггера и первым входом первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом формирователя, а выход соединен с вторым входом триггера и входом установки начального состояния блока вычислений, первый выход второго триггера соединен с управляющим входом ключа, четвертым входом второго элемента И и вторыми входами третьего и пятого элементов И, второй выход второго триггера соединен с вторыми входами первого элемента задержки и четвертого

1

элемента И, выход которого соединен с первыми входами коммутатора и второго регистра памяти, второй выход блока вычислений соединен с первым входом первого регистра памяти и че- pfe3 инвертор - с вторым входом коммутатора, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом калибратора и выходом первого регист ра памяти, второй вход которого соеРедактор Н.Швыдкая Заказ 6399/34

Составитель В.Смирнов Техред Л.Сердюкова

Корректор

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

630818

динен с выходом третьего элемента И, третий вход пятого элемента И соединен с выходом блока определения g периода, а его выход через счетчик соединен с 1третьим входом калибратора, выход которого соединен с вторым входом ключа, выход второго регистра памяти соединен с третьим входом ком- 10 мутатора, второй вход второго регистра памяти соединен с выходом сумматора, который является выходом устройства.

Корректор О.Кравцова

Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения в области инфранизких частот напряжения. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 4 вычислений, элементы И 5 и 8, блоки 6 и 7 определения периода и тактовой частоты, триггер 9 и формирователь 12. Введе- ние ключа 2, калибратора 3, триггера 10, элемента ИЛИ 11, элементов 13 и 14 задержки, элементов И 15, 16 и 22, регистров 17 и 19, коммутатора 18, инвертора 20, сумматора 21 и счетчика 23 устраняют влияния дрейфа преобразовательных каналов. 1 ил. i (Л со Oi со о 00