Цифровой вольтметр переменного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G01R19/25 

(Л

О)

ел

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего среднего и средневыпрямленного j значений периодических напряжений.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения действующего, сред- 10 него и средневыпрямленного значений напряжения.

На чертеже изображена функциональная схема цифрового вольтметра переменного напряжения.15

Цифровой вольтметр переменного напряжения содержит преобразователь 1 аналог-код, блок 2 умножения частоты, блок 3 определения периода, квадратор 4, электронные ключи 5 - 7, Ю накапливающий сумматор 8, элементы 9 и 10 задержки, блок II извлеченного квадратного корня, суммирующий счетчик 12, дешифратор 13, переключатель 14 с контактными группами 14.1- 25 14.4 и регистр 15.

Вход цифрового вольтметра соединен с информационным входом преобра- зователя 1 аналог-код.и входом блока 3 определения периода, выход которо- 30 го соединен с входом блока 2 умноже- ния частоты, входом Сброс суммирзпо- / щего счетчика 12, подвижным контактом .

третьей группы переключателя 14.3 и входом элемента 9 задержки. 35 Выход блока 2 умножения частоты , соединен с входом Запуск преобразователя 1 аналог-код и счетным вхо- дом суммирующего Ьчетчика 12. Выход Конец преобразования, информацион- 40 ный вькод н знаковый разряд преобразователя 1 аналог-код соединены соответственно с четвертым входом накапливающего сумматора, подвижным контактом первой группы переключателя 45 14.1 и подвижным контактом второй группы переключателя 14.2. Первый и второй контакты первой контактной группы переключателя 14.1 соединены с входами электронных ключей 5-7 50 и выходом квадратора 4, вход которого соединен с третьим контактом первой контактной группы переключателя 14.1. Выходы электронных ключей 5 - 7 соединены соответственно с первым, 55 вторьм и третьим .входами накапливающего сумматора 8, пятый и шестой входы которого соединены соответственно

с выходом элемешга 9 задержки и вторым контактом второй контактной группы переключателя 14.2. Выход накапливающего сумматора 8 соединен с подвижным контактом четвертой контактной группы переключателя 14.4, первый и второй контакты которого соединены с выходом блока 11 извлечения квадратного корня и входом регистра 15, управляющий вход кo opoгo соединен с входом элемента 10 задержки, выходом Конец преобразования блока 11 извлечения квадратного корня, первым и вторым контактами третьей группы контактов переключателя 14.3, третий контакт которого соединен с уп- равляющим входом блока 11 извлечения квадратного корня. Выходы суммирующего счетчика 12 соединены с входами дешифратора 13, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с управляюшлми входами электронных .ключей 5-7.

Цифровой вольтметр переменного напряжения работает следующим образом.

В зависимости от положения переключателя 14 измеряется соответственно среднее, средневыпрямленное иди действующее значение напряжения.

При включении питания происходит установка в О регистра 15, регистров блока 11 извлечения квадратного корня, накапливающего сумматора. 8 и. квадратора 4. В исходном состоянии электронные ключи 5-7 закрыты.

Исследуемое напряжение U(t) поступает на входы преобразователя 1 аналог-код и блока 3 определения периода, который формирует управляющие импульсы в моменты перехода исследу- емого напряжения через нулевые значения в Точках перехода напряжения от отрицательных значений к положительным.. . .

Сформированный в начале периода исследуемого сигнала импульс устанавливает в О суммирующий счетчик 12 и поступает в блок 2 умножения ...частоты с коэффициентом умножения, равным числу точек измерения за период. Эти импульсы поступают на управляющий вход преобразователя 1 и запускают его на преобразование мгновенных значений напряжения в цифровой код,Эти же импульсы поступают в счетчик 12 на суммирование.

31

С выходов дешифратора 13 управляющие импульсы поступают на соответствующие электронные ключи 5, 6 или 7, открывая их, что дает возможность поступления кодов на соответствующие входы накапливающего сумматора 8.При поступлении кода в сумматор 8 по пер вому входу код заносится, начиная с первого разряда. При поступлении кода по второму входу занесение кода для операции осуществляется со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов, что аналогично умножению поступившего кода на два. При поступлении кода по третьему входу занесение кода производится со сдвигом в сторону старших разрядов на два разряда, что соответствует умножению поступившего кода на четыре, т.е. результат каждого четного измерения будет умножен на 4, а нечетного - на 2.

Если переключатель 14 находится в положении 1, то на входы сумматора 8 будут поступать на суммирование коды мгновенных значений напряжения и по окончании периода в сумматоре 8 зафиксируется код, пропорциональный средневьтрямленному значению напряжения :

1

д

Если переключатель 14 находится в положение 3, т.е. измеряется действующее значение напряжения, то импульс с блока 3 (конец периода) дае команду на начало операции извлечения квадратного корня, из кода, зафик сированного в сумматоре 8. По оконча

. - - . ,

и 11и(0)1+4 1 и(-)| +2|и(2-)| + НИИ операции извлечения квадратного

ср 6п

п

корня на выходе Конец операции бло 35 ка 11 появится сигнал, который даст команду на запись результата в регистр 15, и через время, обеспечивае мое вторым элементом 10 задержки, у тановит устройство 11 в исходное сос 40 тояние, после чего в регистре 15 будет зафиксирован код, пропорциональный действующему значению напряжения

-t-4|U(3)| +

п

+4|и(2п-1) +

U(2H)li ,

где и - мгновенное значение напряжения ; 2п - число измерений за период;

Ucp - средневьшрямленное значение напряжения.

Если переключатель 14 находится в положении 2, то поступаннцие коды будут суммироваться в сумматоре 8 с учетом знака вход 6 Сложение - вы-, читание сумматора 8 подключен к знаковому разряду преобразователя 1) и по окончании периода в сумматоре 8 будет зафиксирован код, пропорциональный среднему значению напряжения

Uc

|-{и 0) +4U ()+2U (2 J) +4U (31) +...

.+4и(2п-1)+и(2}Г)1 ,

где Ue - среднее значение напряжения.

10

15

Если переключатель 14 находится в положении 3, то коды мгновенных значений напряжения будут поступать в g сумматор 8 на суммирование через квадратор 4 и по окончании периода исследуемого сигнала в сумматоре 8 образуется код, пропорциональный квадрату действующего значения напряжения.

По окончании периода исследуемого сигнала на выходе блока 3 определения периода появится импульс, который установит счетчик 12 в нз левое состояние и при нахождении переключателя 14 в положении 1 или 2 даст команду на запись кода, образованного в торе В, в регистр 15, где и фиксируется среднее или средневыпрямленное значение напряжения. Этот же импульс через время, необходимое для перезаписи кода, обеспечиваемое первым элементом 9 задержки, установит накапливающий сумматор 8 в нулевое состояние.

Если переключатель 14 находится в положение 3, т.е. измеряется действующее значение напряжения, то импульс с блока 3 (конец периода) дает команду на начало операции извлечения квадратного корня, из кода, зафиксированного в сумматоре 8. По оконча20

25

30

- - . ,

НИИ операции извлечения квадратного

НИИ операции извлечения квадратного

корня на выходе Конец операции бло- 35 ка 11 появится сигнал, который даст команду на запись результата в регистр 15, и через время, обеспечиваемое вторым элементом 10 задержки, установит устройство 11 в исходное сос- 40 тояние, после чего в регистре 15 будет зафиксирован код, пропорциональный действующему значению напряжения:

1 k {и (0)+4иЧ)-ь2и (2)-ь4иЧз..

п

п

п

...+4u4(2n-l))J. где и - действующее значение напряО

жения.

50

Формула изобретения

Цифровой вольтметр переменного напряжения, содержащий преобразова- gg тель аналог-код, блок определения периода, блок умножения частоты н регистр, отличающийся тем, что., с целью расширения Фзгнкциональ- ных возможностей устройства и повышения точности измерения, в него дополнительно введены три электронных ключа, накапливающий сумматор, два элемента задержки, квадратор, блок извлечения квадратного корня, дешифратор, суммирующий счетчик и переклю- |чатель, причем первый, второй и тре- |тий входы накапливающего сумматора |подключены соответственно через пер- ый, второй и третий электронные клю- ,чи к первому и второму контактам первой контактной группы переключателя и выходу квадратора, четвертый вход накапливающего сумматора подключен к зыходу Конец преобразования пре- эбразователя аналог-код, пятый вход накапливающего сумматора через пер- :зый-элемент задержки подключен к под- 13ИЖНОМУ контакту третьей группы пе- :зеключателя, выходу блока определения периода, к входу блока умножения частоты и входу Сброс суммирующего (счетчика, шестой вход накапливающего сумматора подключен к второму контак- У второй контактной группы переклю- :ателя, а выход накапливающего сумма- гора - к подвижному контакту четвертой контактной группы переключателя, р;роме того, блок извлечения квадрат- юго корня информационным входом подключен к третьему контакту четвертой

контактной группы переключателя, входом Сброс через второй элемент задержки - к первому и второму контактам третьей контактной группы переключателя, зшравляющему входу регистра и собственному выходу Конец операции / управляк ЕЩМ входом - к третьему контакту третьей контактной группы переключателя, а выходом - к входу регистра и.первому и второму контактам четвертой контактной группы переключателя, преобразователь аналог-код подключен входом к входу устройства и входу блока определения периода, информационным выходом - к подвижному контакту первой группы переключателя, выходом знакового разряда - к подвижному контакту второй контактной группы переключателя, управляющим входом - к выходу блока умножения частоты и счетному входу суммирующего счетчика, который входом Сброс подключен к выходу блока определения периода, выходом - к дешифратору, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего электронных ключей, а квадратор первым и вторым.входами подключен к третьему контакту первой контактной группы переключателя

Изобретение относится к электроизмерительной технике и слуткит для повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей устройства. Вольтметр содержит преобразователь аналог-код, блок 2 умножения частоты, блок 3 определения периода и регистр 15. Введение квадратора 4, электронных ключей 5-7, накапливающего сумматора 8, элементов 9 и 10 задержки, блока 11 извлечения квадратного корня, суммирующего счетчика 12, дешифратора 13, и переключателя 14 обеспечивает измерение действующего,. среднего и средневыпрямленного значений напряжения . I ил.