Устройство выделения амплитудного значения выпрямленного синусоидального напряжения Советский патент 1991 года по МПК G01R19/04 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для выделения амплитудного значения входного однополярного сигнала, представляющего собой выпрямленное синусоидальное напряжение, и может быть использовано, например, для формирования входного сигнала измерительных органов релейной защиты.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства выделения амплитудного значения выпрямленного синусоидального напряжения за счет исключения задержки в отслеживании амплитудного значения входного сигнала максимальной частоты при резком его снижении.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, а на фиг. 2 - диаграммы напряжений в характерных точках структурной схемы устройства,

Устройство содержит амплитудный детектор 1, состоящий из первого и второго операционных усилителей 2 и 3, инвертирующие входы которых соединены между собой и подключены к выходу второго операционного усилителя 3, первого диода 4, анод которого подключен к выходу первого операционного усилителя 2, а катод соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя 3 и с первым выводом первого конденсатора 5, второй вывод которого соединен с общей шиной. Кроме того, катод первого диода 4 соединен с первым выводом первого резистора 6. Вход ампли- тудного детектора 1 соединен со сглаживающим контуром 7, состоящим из соединенных последовательно второго резистора 8 и второго конденсатора 9. Последовательно со сглаживающим контуром включены компаратор 10 и второй диод 11. Вход амплитудного детектора соединен также со входом дифференциатора 12, состоящего из третьего конденсатора 13 и третьего резистора 14, выход которого через последовательно соединенные нуль-орган 15 и одновибратор 16 соединен с катодом третьего диода 17. Аноды второго (11) и третьего (17) диодов соединены со вторым выводом первого резистора 6 (вход сброса амплитудного детектора 1).

Устройство работает следующим образом.

До подачи на его вход измеряемого сигнала первый конденсатор 5 амплитудного детектора 1 разряжен и сигнал на выходе устройства равен нулю.

При подаче на вход устройства измеряемого сигнала напряжение на первом конденсаторе 5 повторяет моновенное значение напряжения входного сигнала до момента достижения им амплитудного значения, после чего первый диод 4 закрывается и выходное напряжение устройства равно напряжению

на первом конденсаторе 5, то есть амплитудному значению входного сигнала.

При наличии входного напряжения присутствует напряжение на третьем конденсаторе 9 сглаживающего контура 7 и соответственно на входе компаратора 10. Напряжение на выходе в этом режиме имеет положительную полярность, второй диод 11 закрыт и компаратор 10 не влияет на работу

0 устройства.

При увеличении уровня входного напряжения (см. фиг. 2, а) первый диод 4 открывается и напряжение на первом конденсаторе 5, а соответственно и напряжение на выходе

5 устройства увеличивается до уровня нового амплитудного значения входного сигнала и запоминает его.

Для изменения уровня выходного сигнала устройства в соответствии с уровнем входного

0 сигнала при его уменьшении в устройстве осуществляется кратковременный разряд (со временем разряда на два порядка меньше периода пульсации входного напряжения) первого конденсатора 5 в момент времени,

5 когда входное выпрямленное синусоидальное напряжение достигает своего амплитудного значения. Для этого используется дифференциатор 12, напряжение на выходе которого меняет свою полярность с положи0 тельной на отрицательную (см. фиг. 2, б), что фиксируется нуль-органом 15. Одновибратор 16 запускается нуль-органом 15 при указанном изменении полярности напряжения на выходе дифференциатора 12 и соответствен5 но на входе нуль-органа 15. При этом на выходе одновибратора 16 появляются кратковременные импульсы напряжения отрицательной полярности (см. фиг. 2, в), которые через третий диод 17 и первый резистор 6 прикладываются к

0 первому конденсатору 5. Сопротивление резистора б выбрано достаточно малым, чтобы за время существования импульса напряжения на выходе одновибратора 16 успевали полностью разрядить первый конденсатор 5. При

5 этом первый диод 4 закрывается.

После окончания импульса на выходе одновибратора 16 открывается первый диод 4 и первый конденсатор 5 снова заряжается практически до амплитудного значения

0 входного напряжения (см. фиг, 2, г). Кратковременные снижения выходного напряжения устройства во время разряда первого конденсатора 5 практически не ощущаются, так как это время, как уже указано, выбрано на два

5 порядка меньше периода пульсаций входного напряжения. При необходимости исключения таких провалов выходного напряжения необходимо включить на выход второго опера- ционного усилителя 3 сглаживающий контур с постоянной времени, на порядок

большей продолжительности импульса на выходе од но вибратора 16.

Возможны случаи резкого снижения входного напряжения до нулевого уровня, на которые дифференциатор 12 вследствие своей неидеальности не успевает отреагировать изменением полярности напряжения на его выходе. Кроме того, входное напряжение может снизиться ниже определенного критического минимального уровня, когда выходной сигнал дифференциатора 12 оказывается ниже порога чувствительности по входу нуль-органа 15. Такие случаи, особенно резкое снижение входного напряжения до нулевого уровня, причем до этого снижения входное напряжение было достаточно большим, возможны, например, при отключении электроустановки, ток которой измерялся, вследствие срабатывания ее защиты от коротких замыканий, в состав которой входит предлагаемое устройство выделения амплитудного значения выпрямленного синусоидального значения. При этом необходимо осуществить сброс выходного напряжения устройства до нулевого значения, иначе измерительные органы релейной защиты электроустановки могут не возвратиться в состояние несрабатывания. Это выполняется компаратором 10, выходной сигнал которого при исчезновении напряжения на выходе сглаживающего контура 7 изменяет свою полярность с положительной на отрицательную. При этом открывается второй диод 11 и первый конденсатор 5 через второй диод 11 и первый резистор 6 разряжается выходным напряжением компаратора 10, в результате чего напряжение на выходе устройства снижается до нуля.

Формула изобретения

1.Устройство выделения амплитудного значения выпрямленного синусоидального напряжения, содержащее амплитудный детектор, выход которого является выходом устройства, и дифференциатор, вход которого подключен ко входу амплитудного детектора и к входной клемме, а выход через нуль-орган соединен с входом одновибратора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены компаратор, первый и второй диоды и сглаживающий контур, выполненный в виде первого резистора, первый вывод которого

подключен ко входу дифференциатора, а второй вывод подключен ко входу компаратора и через первый конденсатор - к общей шине, при этом выход компаратора соединен с катодом первого диода, выход одновибратора соединен с катодом второго диода, а вход сброса амплитудного детектора соединен с анодами первого и второго диодов.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем. что амплитудный детектор выполнен в виде первого и второго операционных усилителей, инвертирующие входы которых соединены с выходом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход первого операционного усилителя является

входом амплитудного детектора, выход которого соединен с анодом третьего диода, катод которого соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, с первым выводом второго конденсатора,

второй вывод которого подключен к общей шине, и с первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с входом сброса амплитудного детектора.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для выделения амплитудного значения входного однополярно7 го сигнала, представляющего собой выпрямленное синусоидальное напряжение. Цель изобретения - повышение быстродействия устройстве выделения амплитудного значения выпрямленного синусоидального напряжения за счет исключения задержки в отслеживании амплитудного значения входного сигнала максимальной частоты при резком его снижении - достигается введением компаратора 10, первого и второго диодов 4 и 11, сглаживающего контура 7. Амплитудный детектор 1 выполнен в виде первого и второго операционных усилителей 2 и 3. Устройство также содержит первый и второй конденсаторы 5 и 9, первый и второй резисторы 6 и 8, дифференциатор 12, третий конденсатор 13, третий резистор 14, нуль-орган 15, одновибратор 16, третий диод 17. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. fc О ь ± о to 0Ut.1

%

в f