Измеритель пульсаций постоянного нап-РяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01R19/00 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования на этапах проектирования, производства, и эксплуатации вторичных источников постоянного напряжения.

Известен измеритель пульсаций постоянного напряжения, содержащий калибровочный: делитель напряжения, выход которого через один из контактов многополосного переключателя, разделительный конденсатор н усилитель подключен к первому входу блока сравнения, источник питания, выход которого через другой контакт переключателя связан с усилителем и другим входом блока сравнения, измерительный прибор, вход которого через третий и четверт1й контакты переключателя соединен с выходами делителя напряжения и блока сравнения l .

Недостатком устройства является наличие методических погрешностей при измерении пульсаций несииусоидальной формы, а также вследствие того, что калибровка и измерение осуществляются в разные интервалы времени. Данному устройству свойственны также слйбая помехозащищенность от импульсных постороннихвоздействий и сложность автоматизации процесса измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является измеритель пульсаций постоянного напряжения, содержащий блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами

O логических элементов И и трех блоков переноса кода, блок определения среднего значения параметра, выход которого подключен к информационному входу первого блока пе5реноса кода, йелитель кодов, входы которого соединены с выходами первого и второго блоков переноса кода, первый счетчик, выход которого подключен к информационному входу второго блока переноса кода, второй

0 счетчик, формирователь импульсов, пересчетный блок, источник образцового напряжения .

Недостаток этого устройства свя5зан с наличием методической напряженности,, обусловленной тем, что коэффициент пульсаций определяется по амплитуде первой га рмоники, а .не по максимальному отклонению пе ременной составляющей от среднего

0

значения исследуемого сигнала. Кроме того, устройство не позволяет контролировать пульсации, имеющие

импульсный характер.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей измерительного устройства. .

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель пульсаций постоянного напряжения, содержащий блок управления, выходы которого содинены с управляющими входами двух

логических элементов И и трех блоко переноса кода, блок определений среднего значения параметра, выход которого подключен к информационном входу первого блока переноса кода, делитель кодов, входы которого соеднены.свыходами и второго блков переноса кода, первый счетчик, выход которого подключен к информационному входу второго блока перено кода, второй счетчик, формирователь импульсов, пересчетный блок, источник образцового напряжения, введены два ограничителя напряжения, блок вычитания напряжений, преобразов-атель код-напряжение, усилитель, логический элемент ИЛИ и дополнительный формирователь импульсов, причем первые входы ограничителей напряжения соединены со входом устройства и с выходом преобразователя код-на.пряжение, а выходы через формирователи импульсов и логические элементы И - со входами логического элемента ИЛИ, вход блока управления через пересчетный блок подключен к выходу логического элемента ИЛИ, а один из выходов - к управляющему входу второго счетчика, информационный вход которого соединен с выходом пересчетного блока, входы преобразователя код-напряжение подключены к выходам источника образцового напряжения и второго счетчика, а.выход - ко вторым входам ограничителей напряжения и к одному из входов блока вычитания напряжений, другой вход блока вычитания напряжений соединен со входом устройства, а выход через усилитель совходом блока определения среднего -значения параметра, выход блока определения среднего значения параметра через третий блок переноса Kotia подключен к одному из информационных входов первого счетчика, другой информационный вход которого соединен с выходом пересчетного блока.

На чертеже представлена функци-ональная схема предложенного измерителя пульсаций постоянного напряжения.

В устройство входят блок 1 вычитания напряжений, усилитель 2, блок 3 определения среднего значения параметра, ограничители 4 и 5 напряжения, преобразователь б код-напряжения, счетчик 7 (напряжения), источник 8 образцового напряжения, усиливающие формирователи 9 и 10 импульсов, логические элементы , 12, логический элемент ИЛИ 13, пересчетный блок 14, блок 15 управления, счетчик 16 (пульсаций), блоки 17 и 18 переноса кода, делитель кодов 19 и блок 20 переноса кода.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в счетчик 7 и в делитель 19 кодов записывается код N номинального напряжения V исследуемого источника. Этот код может вводиться либо вручную, либо автоматически, если измеритель работает в составе системы автоматического контроля. Код N записанный в счетчике 7, управляет преобразователем б- код-напряжение , питание которого осуществляется от источника 8 образцового напряжения. В результате на выходе преобразователя б код-напряжение фомируется постояннное образцовое напряжение, равное номинальному напряжению Уц исследуемого источника Исследуемое напряжение l в общем случае отличается от номинального.

В режиме измерения нест бильности или систематической погрешности напряжения исследуемое напряжение УХ поступает на первый вход блока 1 вычитания напряжений, на второй вход которого подается номинальное напряжение V с выхода преобразователя 6 код-напряжение. Разностное напряжение с выхода блока 1 вычитания напряжений, равное дУ(), поступает через усилитель 2 на блок 3 определения среднего значения параметра, измеряется среднее значение дУ разностного напряжения.

Напряжение д V характеризует абсолютное значение нестабильности исследуемого напряжения V.

Режим измерения пульсаций предусматривает измерение как положительных, так и отрицательных максимальных значений пульсаций, т.е. переменной составляющей и„ исследуемого напряжения V .относительно его среднего значения Vj .

В этом режиме исследуемое напряжение 1)( поступает на первые входы ограничителей 4 и 5. На вторые входы ограничителей 4, 5 подается опорное напряжение VQ с выхода преобразователя б код-напряжение, равное номинальному (VQ V) . Ограничитель 4 служит для ограничения исследуемого напряжения V сверху, а ограничитель 5 - снизу относительно опорного напряжения, поступающего с преобразователя 6 код-напряжение. На выходе ограничителя 4 имеется си нал если УО , а на выходе ограничителя 5 - если V- VQ . Сигналы с вы ходов ограничителей 4 и 5 поступают на формирователи 9 и 10 соответстве но. На выходах формирователей 9 и. 1 вырабатываются импульсы определенной амплитуды и длительности, которые подаются на информационные входы логических элементов И 11 и 12. На управляющие входы этих элементов поступает управляющий сигнал от бло ка 15 управления. Управляющий сиг,нал имеет определеннуюдлительность Тц, выбираемую таким образом, чтобы она составляла несколько периодо TVI пульсаций исследуемого напряжени УХ. На элемент И 11 управляющий сиг нал от блока 15 управления поступае при измерении положительной амплиту ды пульсации + , а на элемент И 12 при измерении отрицательной амплитуды пульсации ,. Пусть измеряется положительная амплитуда пульсаций , т.е. разре шающий управляющий сигнал с блока 15 управления подан на элемент И 11 В этом случае импульсы с выхода фор рователя 9 через элемент И 11 и эле мент ИЛИ 13 поступают на пересчетный блок 14. Коэффициент пересчета g этого блока выбирается равным Ты 96 т§ исходя из статистических. свойств пульсаций. Без статистического усреднения числа превышений ис следуемого напряжения Vj над опорным VQ резко бы снизилась помехозащищенность измерений. После поступления g импульсов на вход пересчетного блока 14 на его выходе формируется сигнал переполнения, который поступает на счетчик 7, сче чик 16 и блок 15 управления Блок 15 управления снимает разрешающий сигнал с элемента И 11, если даже измерительный интервал Тц не закончился. Счетчик 7 работает в режиме сум мирования, поэтому код Ыц, записанный в нем, увеличивается на единицу и соответствующее приращение получит опорнре напряжение на выходе преобразователя б код-напряжение. Это прира1чение определяется допуг стимой погрешностью измерения пульсаций. На управляющий вход элемента И 11 снова поступает разрешающий сигнал от блока 15 управления. Если по-прежнему Vx- VQ , работа измерителя полностью повторяется. Так продолжается до тех пор, пока за время Тц пересчетный блок 14 не успеет заполниться. Это означает, что опорное напряжение Vg ста ло больше максимального значения исследуемого напряжения УХ . На этом процесс измерения положительной амплитуды пульсаций УИ+ заканчиваетсй К этому моменту в счетчике пульсаций 16 Судет зафиксирован код пикевой величины пульсации УП . н По сигналу, поступающему в этот момент от блока 15 управления, счетчик 7 переводится в режим вычитания и в нем восстанавливается код Nf номинального напряжения V . Этим же сигналом в счетчик 16 через блок переноса кода 17 вводится с обратным знаком код систематической составляющей дУ, записанный в блоке определения среднего значения параметра 3. В результате в счетаике 16 образуется код положительной амплитуды пульсаций V 4i.nnK Аналогично работает измеритель рри определении отрицательной амВлитуды пульсаций . Отличие состоит в том, что разрешающий сигнал от блока упра вления .15 поступает на управляющий вход элемента И 12, счетчик 7 работает в режиме вычитания и код систематической сое- . тавляющей дУ вводится в счетчик 16 с тем же знаком. В результате в счетчике 16 будет фиксироваться код Nj -отрицательной амплитуды пульсацийV v --VAV ле ппйк- пик- Нn- ппмк Для определения относительных значений нестабильности и пульсаций служит делитель 19 кодов. При вычислении относительного значения нестабильности по сигналу от блока 15 управления код систематической составляющей йУ вводится через блок 20 переноса кода в делитель 19 кодов, на выходе которого получается численное значение относительной нестабильности - . При вычислении относительного значения пульсаций в делитель 19 кодов также вводится код систематической составлякщей дУ, который суммируется с кодом Мц, образуя код среднего значения исследуемого сигнала , Затем в делитель 19 кодов из счетчика 16 вводится код либо положительный , либо отрицательной амплитуды пульсаций и на его выходе получается численное значение коэффициента пульсаций . , либо -. х Vx Предложенное устройство легко может осуществлять измерение среднеквадратического значения пульсаций, а также контроль импульсных помех (их уровня и момента появления) . В данном устройстве устранены методические погрешности, поскольку в нем измеряются истинные амплитудные значения пульсаций независимо от формы кривой этих пульсаций, а вычисление коэффициента пульсаций производится по среднему значению исследуемого напряжения. Помехозащищенность измерения пульсаций оказывается повышенной, так ка в устройстве реализована статистическая обработка пульсаций. За сче обеспечения возможностей измерения как положительных так и отрицател ных пульсаций, а также систематического ухода исследуемого напряже ния и характеристик импульсных помех существенно расширен класс ре шаемых устройством задач. Не вызывает также затруднений измерение дрейфа или скорости изменения систематической составляющей, если измерять систематическую составляющую уходов исследуемого напряжени через определенный интервал времен Если обеспечить систематические составляющие для двух моментов вре мени ц и t. соответственно дУ-, и ,, то дрейф d определится как , где /st t,, В случае t const о величине дре фа можно судить По разности ( которая может быть получена в блоке 3 определения среднего значения параметра. Формула изобретения Измеритель пульсаций постоянного напряжения, содержащий блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами двух логических элементов И и трех блоков переноса кода, блок определения среднего значения параметра, выход которого подключен к информационному входу первого блока переноса кода, делитель кодов, входы которого соединены с выходами первого и второго блоков переноса кода, первый счетчик, выход которого подключен к информационному входу второго блока переноса кода, второй счетчик, формирователь импульсов, пересчетный блок, источник образцового напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей , в него введены два ограничителя напряжения, блок вычитания напряжений, преобразователь коднапряжение, усилитель, логический элемент ИЛИ и дополнительный формирователь импульсов, причем первые входы ограничителей напряжения соединены со входом устройства и с выходом преобразователя код-напряжение, а выходы через формирователи импульсов и логические элементы И со входами логического элемента ИЛИ, вход блока управления через пересчет.ный блок подключен к выходу логического элемента ИЛИ, а один из выходов - к управляющему входу второго счетчика, информационный вход которого соединен с выходом пересчетного блока, входы преобразователя код-напряжение подключены к выходам источника образцового напряжения и второго счетчика, а выход - ко вторым входам ограничителей напряжения и к одному из входов блока вычитания напряжений, другой вход блока вычитания напряжений соединен со. входом устройства, а выход через усилитель - со входом блока определения среднего значения параметра, выход блока определения среднего значения параметра через третий блок переноса кода-подключен к одному из информационных входов первого счетчика, другой информационный вход которого соединен с выходом пересчетного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 447620, кл. G 01 R 19/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР I 573770, кл. G 01 R 23/20, 1976.

быжод