Устройство для измерения среднего значения амплитуды установившегося напряжения Советский патент 1991 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в вольтметрах амплитудных значений и системах оценки показателей качества электрической энергии передвижных источников электропитания для измерения установившихся значений напряжения.

Цель изобретения - повышение точности измерения установившегося амплитудного значения напряжения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для измерения среднего значения амплитуды содержит измерительный трансформатор 1, выход которого связан к входами аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2 и ограничителя 3 первый 4. второй 5, третий 6 цифровые компараторы и блок 7 совпадения кодов, регистр 8, задающий регистр 9, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13 счетчики и триггер 14, ервую 15, вторую 16 и третью 17 дифференцирующие цепи, первый логический элемент НЕ 18, первый 19 и второй 20 логические элементы И, генератор 21 импульсов, цифровой отсчетный блок 22, содержащий дешифратор 23, индикатор 24 и пятый счетчик 25, а также шину Сброс 26, второй логический элемент Н Е 27, электронный ключ 28, делитель 29 частоты

О 00

Шина входного сигнала через электронный ключ 28 соединена с входом аналого-цифрового преобразователя 2, разряды выхода которого соединены с разрядами первого входа первого цифрового-компаратора 4 разрядами входа регистра 8, разряды выхода которого соединены с разрядами второго входа первого цифрового компаратора 4, первый вход которого соединен через первую дифференцирующую цепь 15 с синхронизирующим входом решстра 8, второй выход через вторую дифференцирующую цепь соединен со счетным входом второго счетчика 11 и единичным входом триггера 14, вход сброса которого соединен со сбросовым входом первого счетчкка 10 и через третью дифференцирующую цепь 17- с выходом ограничителя 3, вход которого соединен с выходом электронного ключа 28 и входом первой дифференцирующей цепи 15, а выход триггера 14 соединен с третьим входом первого логического элемент;) И 19, второй вход которого соединен с выходом генератсра 21 импульсов и четвертым входом второго элемента И 20, а первый вход - с ы- ходом второго логического элемента1 НЕ 27, вход которого соединен с первым входом второго элемента И 20 м выходом второго цифрового компаратора 5, разряды первого входа которого соединены с соответствующими разрядами выхода регистра 8, а разряды второго входа - с соответствующими разрядами выхода первого счетчика 10, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И 19, и счетным входом третьего счетчика 12,разряды выхода которого соединены с соответствующими разрядами первого входа четвертого цифрового компаратора, а вход сброса - с шиной Сброс и входом сброса пятого 25, четвертого 13 и второго 11 счетчиков, причем разряды выхода второго счетчика 11 соединены с соответствующими разрядами первого входа третьего цифрового компаратора 6, разряды второго входа которого соединены с разрядами выхода задающего регистра 9, первый выход - с управляющим входом электронного ключа 28, второй выход - с третьим входом второго элемента И 20, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ 18, вход которого соедине-t с выходом блока 7 совпадения кодов, разряды второго входа которого соединены с соответствующим разрядами выхода четвертого счетчика 13, счетный вход которого соединен с выходом второго эле

мента И 20 и входом делителя 29, выход которого соединен со счетным входом пятого счетчика 25, разряды выхода которого соединены через дешифратор 23 с разрпдами входа индикатора 24.

Устройство работает следующим образом.

Подается сигнал на шину Сброс 26. Счетчики 11-13 и 25 сбрасываются. При по0 явлении положительной полуволны напряжения на выходе трансформатора 1 появляется сигнал на выходе ограничителя 3, который поступает на входы дифференцирующих цепей 15 и 17, и импульсами с их

5 выходов сбрасываются счетчик 10, регистр 8, а триггер 14 переводится в состояние, при котором исчезает сигнал с его прямого выхода.

Одновременно сигнал с выхода транс0 форматора 1 поступает на вход АЦП 2, и код с его выхода поступает на первый вход компаратора 4, где сравнивается с кодом, поступающим с выхода регистра 8. Поскольку регистр 8 был предварительно сброшен, а

5 напряжение на входе АЦП 2 возрастает, то появляется сигнал на первом выходе компаратора 4, Этот сигнал поступает на вход дифференцирующей цепи 15, и по импульсу с ее выхода в регистр записывается код воз0 росшего мгновенного напряжения. При дальнейшем увеличении будет происходить перезапись кодов в регистре 8 до момента записи кода амплитудного значения первой полуволны. На ниспадающем участке на5 пряжения коды мгновенных значений напряжения на выходе АЦП-2 будут меньше сформировавшегося кода амплитуды на выходе регистра 8 и появится сигнал на втором выходе компаратора 4. Сигнал с второго вы0 хода компаратора 4 поступает на вход диф- ференцирующей цепи 16, сигналом с выхода которой триггер 14 переводится в состояние, при котором появляется 1 на его прямом выходе. Сигнал на выходе ком5 паратора 5 отсутствует, так как на его первый вход подан код амплитуды первой волны исследуемого напряжения с выхода регистра 8, а на второй вход подан нулевой код с выхода счетчика 10, предварительно

0 обнуленного. Низкий уровень с выхода компаратора 5 инвертируется логическим элементом НЕ 27 в 1, которая поступает на первый вход элемента И 19. С приходом 1 с выхода триггера 14 через элемент И 19 с

5 выхода генератора 21 на вход счетчиков 12 и 10 будут поступать импульсы. Поступление импульсов на счетчики 12 и 10 прекратится в момент, когда коды на выходе счетчика 10 и выходе регистра 8 совпадут. При ЭТОЕИ появится сигнал на выходе компа- f

ратора 5, а на выходе элемента НЕ 27 исчезнет, закрывая элемент И 19 по первому вхоДУ.

В момент появления второй положительной полуволны исследуемого напряже- ния счетчик 10, триггер 14 и регистр 8 переводятся в исходное состояние, в счетчик 11 записано число проанализированных полуволн, а в счетчик 12 - код амплитуды первой полу.олны.

Формирозание кода амплитуды второй полуволны в регистре 8 происходит аналогично описанному выше. После записи кода амплитуды на втором выходе компаратора 4 появляется вновь сигнал, и второй им- пульс с выхода дифференцирующей цепи 16 заносится в счетчик 11, Одновременно меняет состояние триггер 14 и элемент 1/1 19 открывается, пропуская импульсы с выхода генератора 21 на вход счетчиков 12 и 10. На выходе счетчика 12 формируется код суммы амплитуд первой и второй полуволн, а на выходе счетчика 10 формируется код амплитуды второй полуволны. После завершения формирования кодов появляется сигнал на выходе компаратора 5 и элемент И 19 закрывается по первому входу.

В момент появления очередной волны регистр 8, счетчик 10 и триггер 14 вновь переводятся в исходное состояние и все по- вторяется. При этом в счетчике 12 формируется код суммы амплитуд полуволн, а в счетчике 11 - код числа проанализированных полуволн.

При достижении заданного регистром 9 числа проанализированных амплитуд коды на входах компаратора 6 совпадают. Сигнал на первом выходе компаратора б исчезает, закрывая ключ 28 и отключая входное напряжение, а на втором выходе компаратора 6 сигнал появляется, подготавливая элемент И 20 по третьему входу. По второму входу элемент И 20 подготовлен сигналом с выхода элемента НЕ 18, так как на входах блока 7 коды не совпадают. После заверше- ния формирования кода амплитуды последней полуволны на выходе счетчика 10 и суммы кодов на выходе счетчика 12 появляется сигнал на выходе компаратора 5 и открывается элемент И 20. Сигналы с выхода генератора 21 начинают поступать на вход счетчика 13 и через делитель 29 - на вход счетчика 25. Коэффициент деления делителя 29 устанавливают равным числу проанализированных полуволн, установленному задающим регистром 9.

На выходе счетчика 25 формируется код средней амплитуды проанализированных полуволн исследуемого напряжения. Формирование кода завершается, когда выравниваются коды на выходах счетчиков 12 и 13. При этом появляется сигнал на выходе компаратора 7, а на выходе элемента НЕ 18 исчезает, закрывая элемент И 20 по второму входу.

Код средней амплитуды с выхода счетчика 25 подается на вход дешифратора 23, где дешифрируется в удобную дтя индикации форму и поступает на вход индикатора 24.

Формула изобретения Устройство для измерения среднего значения амплитуды установившегося напряжения, содержащее электронный ключ, счетчик, цифровой отсчетный блок, триггер, аналого-цифровой преобразователь, генератор импульсов, блок совпадения кодов, отличающееся тем, что. с целью повышения точности измерения, в него введены три цифровых компаратора, регистр, задающий регистр, три дифференцирующие цепи, ограничитель, делитель частоты, два элемента И, два элемента НЕ, три счетчика, измерительный трансформатор, первый выход вторичной обмотки которого соединен с входом электронного ключа, выход которого соединен с входом аналого- цифрового преобразователя, выходы которого соединены с первыми входами первого цифрового компаратора и входами регистра, выходы которого соединены с вторыми входами первого цифрового компаратора, первый выход которого соединен через первую дифференцирующую цепь с синхронизирующим входом регистра, а второй выход через вторую дифференцирующую цепь соединен со счетным входом второго счетчика и счетным входом установки триггера, вход сброса которого соединен с входом сброса первого счетчика и через третью дифференцирующую цепь - с входом первой дифференцирующей цепи и с выходом ограничителя, вход которого соединен с выходом электронного ключа, выход триггера соединен с третьим входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов 1 четвертым входом второго элемента И, а ,,ервый вход - с выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен с первым входом второго элемента И и выходом второго цифрового компаратора, первый вход которого соединен с выходом регистра, а второй выход - с выходом первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И и счетным входом третьего счетчика, выходы которого соединены с первыми входами четвертого цифрового компаратора, а вход сброса с шиной Сброс,

входами сброса цифрового отсчетного блока, четвертого и второго счетчиков, причем выходы второго счетчикд соединены с первыми входами третьего цифрового компаратора, вторые входы которого соединены с выходами задающего регистра, первый выход соединен с третьим гзходом второго элемента И, второй вхо# |$ 1Йррго соединен с выходом первого элемеита(НЕ, вход которого соединен с выходом блока совпадения

0

кодов, вторые входы которого соединены с выходами четвертого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, с входом делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом цифрового отсчетного блока, выводы первичной обмотки измерительного трансформатора соединены с входными клеммами устройства, а второй выврд вторичной обмотки соединен с общей шиной.

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в вольтметрах амплитудных значений и системах оценки показателей качества электрической энергии передвижных источников электропитания для измерения установившихся значений напряжения. Цель изобретения - повышение точности измерения установившегося амплитудного напряжения - достигается применением измерительного трансформатора 1 аналого-цифрового преобразователя 2, трех цифровых компараторов 4-6, блока 7 сравнения кодов, регистра 8, задающего регистра 9 третьего, четвертого, пятого счетчиков 13, 12, 25, трех дифференцирующих цепей 15- 17, двух логических элементов НЕ 18, двух логических элементов И 19, 20, делителя 29 импульсов, дешифратора 23, шины Сброс 26 и электронного ключа 28, цифрового отсчетного блока 22. Устройство содержит также ограничитель 3, первый, второй счетчики 10, 11, генератор 21 импульсов, индикатор 24. 1 ил. сл f Ъахаа