Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения Советский патент 1992 года по МПК G01R19/02 

sl

ел с ел

4 О

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения среднеквадратического значения (СКЗ) переменного напряжения в условиях воздействия индустриальных помех.

Целью изобретения является повышение точности устройства для измерения среднеквадратического значения напряжения в условиях действия помех.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый ключ 1. линейный преобразователь 2 напряжения переменного тока в постоянное, вход которого через размыкающие контакты первого ключа 1 соединен с источником измеряемого напряжения, аналоговый запоминающий блок 3, вход которого соединен с выходом линейного преобразователя 2 напряжения переменного тока в постоянное и через размыкающие контакты второго ключа А соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя 5, выход аналогового запоминающего блока 3 через делитель 6 соединен с замыкающими контактами первого 1 и второго 4 ключей, управляющий вход аналогового запоминающего блока 3, соединенный с управляющим входом первого ключа 1, а также управляющий вход второго ключа 4 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 7 задержек, первый и второй выходы аналого-цифрового преобразователя 5 соединены соответственно с первым и вторым входами накопителя 8 информации, третий вход которого соединен с третьим выходом блока 7 задержек, четвертый выход которого соединен с вторым входом цифрового делителя 9, первый выход которого соединен с выходом устройства, а второй выход соединен с первым входом блока 7 задержек, второй вход которого соединен с управляющим входом Пуск, а пятый выход - с выходом Конец измерения, первый и второй выходы накопителя 8 информации соединены с первым и вторым входами цифрового умножителя 10, выход которого соединен с первым входом цифрового делителя 9, информационный выход цифрового умножителя 10 через регистр 11 памяти соединен с третьим входом цифрового делителя 9, а управляющий вход регистра 11 памяти соединен с шестым выходом блока 7 задержек, седьмой выход которого соединен с входом первого формирователя 12, выход которого соединен с первыми входами триггера 13 и счетчика 14, с пятым входом накопителя 8 информации, а также с входом второго формирователя 15, выход которого соединен с вторым входом триггера 13, выход которого соединен с третьим входом блока 7 задержек и первым входом элемента И 16, второй вход которого соединен с выходом генератора 17, а выход элемента И 16 соединен с запускающим входом аналого-цифрового преобразователя 5 и вторым входом счетчика 14, первый выход которого соединен с первым входом триггера 13, а второй выход счетчика 14 соединен

0 с четвертым входом накопителя 8 информации.

Устройство работает следующим образом.

На вход линейного преобразователя 2

5 напряжения переменного тока в постоянное через размыкающие контакты ключа 1 подается измеряемое напряжение Ux.

Измерение складывается из трех циклов накопления информации и цикла вычис0 ления результата на основании накопленной информации.

Первый цикл измерения величины ZNi начинается после подачи сигнала Пуск на второй вход блока 7 задержек. В течение

5 первого цикла измерения контакты ключей 1 и 4 находятся в положении, указанном на чертеже, а ключ аналогового запоминающего блока 3 открыт и блок 3 отслеживает все изменения напряжения на выходе преобра0 зователя 2.

Работой всего устройства управляет блок 7 задержек.

От сигнала Пуск с седьмого выхода блока 7 приходит запускающий импульс на

5 вход первого формирователя 12, на выходе которого формируется сигнал промежуточного сброса, который воздействует на триггер 13, счетчик 14 и сумматор в накопителе 8 информации. Кроме того, от выходного

0 сигнала первого формирователя 12 запускается второй формирователь 15, который устанавливает триггер 13. Сигналом с триггера 13 открывается элемент И 16, и импульсы от генератора 17 проходят эле5 мент И 16. С выхода элемента И 16 импульсы поступают на запуск аналого-цифрового преобразователя 5 и на вход счетчика 14. Объем счетчика 14 равен величине Nm. При каждом запуске АЦП 5 информация с него

0 поступает в накапливающий сумматор накопителя 8 информации и фиксируется по сигналу с второго выхода АЦП 5 Конец преобразования. В накапливающем сумматоре накопителя 8 суммируются коды ор5 динат NI, и при достижении счетчиком величины кода Mm запуск АЦП 5 на измерение оояинат Niзаканчивается.

Величина Nm может задаваться оператором и определяется порядковым номером триггера, с которого снимается выходной

сигнал на первый вход триггера 13. От этого сигнала триггер 13 сбрасывается и элемент И 16 запирается. Запуск АЦП 5 прекращается, а сигнал с триггера 13 поступает на третий вход блока 7 задержек. От заднего фронта этого сигнала в блоке 7 формируется импульс, который с третьего выхода блока 7 поступает на третий вход накопителя 8 информации. По этому сигналу производится запись кода накапливающего сумматора на- копителя 8 в один из его регистров памяти. От заднего фронта сигнала, по которому был записан код в регистр памяти накопителя 8, в блоке 7 формируются сигналы управления ключами 1, 4 и ключом заломи- нающего блока 3. От этих сигналов все указанные ключи переключаются. При этом в запоминающем блоке 3 запоминается ордината напряжения Ui и на вход АЦП 5 подключается напряжение 1)з с выхода делителя 6. Синхронно с переключением всех ключей в блоке 7 формируется сигнал, который поступает на его седьмой выход. Этот сигнал поступает на формирователь 12, и процесс запуска АЦП 5 полностью по- вторяется в том же виде, как это было при измерении ординаты NI, однако на этом втором цикле измерения измеряются и суммируются ординаты N3. Из накапливающего сумматора величина кода записывается в свободный регистр памяти накопителя 8.

Импульс записи кода в накопитель не является стартовым импульсом для следующего третьего цикла измерения, так как после завершения измерения величины 2 N переключается ключ 4, и необходимо время на установление напряжения на входе АЦП 5 после этого переключения. Задержка начала третьего цикла измерения осуществля- ется в блоке 7 задержек.

По истечении этой задержки на седьмом выходе блока 7 формируется третий импульс запуска, который поступает на вход первого формирователя 12. При этом все процессы запуска АЦП 5 и суммирования результатов измерения напряжения U2 происходят аналогично первому циклу. По одной из линий с третьего выхода блока 7 формируется сигнал записи кода 2N2 и ко- да Nm в соответствующие регистры памяти накопителя 8.

Затем блок 7 формирует сигнал задержки, во время которого происходит умноже- ние кодов ZNi ZNs.

От заднего фронта Сигнала задержки формируется импульс записи кода первого проведения ZNr 2 N3 в регистр 11 памяти, Этот сигнал поступает с шестого выхода блока 7 задержек.

От заднего фронта сигнала записи кода в регистр 11 памяти формируется сигнал переключения мультиплексоров кода в накопителе 8. При этом на умножитель 10 поступают в качестве сомножителей коды Nm и 2N2. Произведение этих кодов в качестве делителя поступает на первый вход цифрового делителя 9. При этом на третий вход делителя 9 поступает код делимого ZNr ЈN3 с регистра 11 памяти. Сигнал начала деления формируется от заднего фронта импульса задержки на второе умножение. В течение процесса деления на выходе умножителя 10 сохраняется код Nm 2№. Импульс начала деления приходит с четвертого выхода блока 7 на второй вход делителя 9, с второго выхода которого после окончания операции деления следует сигнал Конец деления на первый вход блока 7.

От заднего фронта импульса Конец деления в блоке 7 формируется сигнал Конец измерения, который поступает на его пятый выход и на выход устройства. Этот сигнал сопровождает код Nx с первого выхода цифрового делителя 9, поступающий на выход устройства.

От переднего фронта импульса Конец измерения формируется импульс блокировки пуска устройства.

Такая задержка необходима для установления напряжения на выходе преобразователя 2 при переключении ключа 1. По истечении времени этой задержки устройство снова может принять сигнал Пуск.

Формула изобретения

Устройство для измерения среднеквад- ратического значения напряжения, содержащее первый ключ, линейный преобразователь напряжения переменного тока в постоянное, вход которого через размыкающие контакты первого ключа соединен с источником измеряемого напряжения, аналоговый запоминающий блок, вход которого соединен с выходом линейного преобразователя напряжения переменного тока в постоянное и через размыкающие контакты второго ключа соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналогового запоминающего блока через делитель соединен с замыкающими контактами первого и второго ключей, управляющий вход аналогового запоминающего блока, соединенный с управляющим входом первого ключа, а также управляющий вход второго ключа соединены соответственно с первым и вторым выходами блока

задержек, первый и второй выходы аналого- цифрового преобразователя соединены соответственно с первым и вторым входами накопителя информации, третий вход которого соединен с третьим выходом блока за- держек, четвертый выход которого соединен с вторым входом цифрового делителя, первый выход которого соединен с выходом устройства, а второй выход соединен с первым входом блока задержек, второй вход которого соединен с управляющим входом Пуск, а пятый выход - с выходом Конец измерения, первый и второй выходы накопителя информации соединены с первым и вторым входами цифрового умножителя, выход которого соединен с первым входом цифрового делителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены регистр памяти, генератор, элемент И, счетчик, триггер, первый и второй формирователи, причем информационный

выход цифрового умножителя через регистр памяти соединен с третьим входом цифрового делителя, а управляющий вход регистра памяти соединен с шестым выходом

блока задержек, седьмой выход которого соединен с входом первого формирователя, выход которого соединен с первыми входами триггера и счетчика, с пятым входом накопителя информации, а также с входом

второго формирователя, выход которого соединен с вторым входом триггера, выход которого соединен с третьим входом блока .задержек и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход элемента И соединен с запускающим входом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом счетчика, первый выход которого соединен с первым входом триггера, а второй выход счетчика

соединен с четвертым входом накопителя информации.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах, мультиметрах и унифицированных модулях измерительно-вычислительных комплексов для измерения среднеквадратического значения напряжения в условиях воздействия индустриальных помех. Цель изобретения - повышение точности измерения -достигается применением регистра 11 памяти, первого и второго формирователей 12,15, триггера 13, счетчика 14, элемента И 16, генератора 17. Устройство также содержит ключи 1 и 4, линейный преобразователь 2 напряжения переменного тока в постоянное, аналоговый запоминающий блок 3, аналого-цифровой преобразователь 5, делитель 6, накопитель 8 информации, блок 7 задержек, цифровые умножитель 10 и делитель 9. 1 ил. со С