Измеритель эффективного значения напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к изме рителям эффективного значения переменного напряжения различной формы, и может .быть использовано в составе измерительных комплексов и автоматизированньрс систем управления технологическими процессами.

Известно устройство для измерения действующего значения напряжения, содержащее усилитель с регулируемым коэффициентом передачи и управляющий им компаратор, сравнивающий входное напряжение с напряжением источника постоянного тока 1.

Недостатками устройства являются Сложность измерения сигналов перембнной частоты, низкое быстро- действие и точность.

Наиболее близким к предлагаемому являетсяизмеритель эффективного значения напряжения, содержащий масштабный усилитель, последовательно соединенный с квадратором, ключами и интегратором.

В течение одного периода на вход интегратора поступает напряжение, пропорциональное квадрату входного напряжения, -в течение второго перирда - напряжение обратного знака, пропорциональное квадрату выходного напряжения 21.

К недостаткам измерителя относятся недостаточное быстродействие, поскольку время измерения значительно больше одного периода, и низкая точность, ограниченная точностью

10. квадратора в заданном дкнзмтескам. диапазоне.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения эффективного значения напряжения переменной частоты в течение одного

15 периода.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель эффективного значения напряжения, содержащий входной блок, включающий масштаб20ный усилитель, последовательно соединенный с квадратором и интегратором, дополнительно введены аналогичные входныеблоки по числу диапазонов измерения, выходы которых подключены

25 к соответствующим входг1М мультиплексора и управляющего им блока выбора диапазона, последовательно соединенные блок-нормировки, подключенный к выходу мультиплексора, блок извле30чения корня и устройство выборки-запоминания, блок временных интервалов , вход которого соединен с входами масштабных усилителей, а выход с управляющими входами интеграторов входных блоков, управляющим входом устройства выборки-запоминания и через введенные генератор и счетчик с управляющим входом блока нормироВ ки,.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого измерителя.

Устройство соде жит масштабные у;с1 лители 1, квадраторы 2, интеграторы 3, мультиплексор 4, блок 5 выбора диапазона, блок б временных интервалов, генератор 7, счетчик 8, блок 9 нормировки, блок 10 извлечения корня, устройство 11 выборкизапоминания.

Измеритель эффективного значения напряжения работает следующим образом.

Входной сигнал U переменной частоты и формы поступает на N параллельных каналов, образованных входными блоками. Каждый входной блок включает масштабный усилитель 1, квадратор 2, интегратор 3. Коэффициенты передачи усилителей 1 выбраны таким образом, чтобы был перекрыт весь .динамический диапазон входного сигнала, а выходной сигнал в рабочем диапазоне соответствовал допустимому входному сигналу квадраторов 2. Все квадраторы 2 и интеграторы 3 имеют одинаковые области допустимых входных сигналов. Диапазон этих областей определяется допустимой погрешностью преобразования и может быть выбран достаточно узким. Сигналы с интеграторов 3 поступают на мультиплексор 4, а также блок 5 выбора диапазона. Если выходной сигнал интегратора 3 канала, начиная с наименьшего диапазона, превышает oпpeдeлeннs o величину, то подключается следующий канал и т.д. В конце периода к мультиплексору 4 будет подключен канал, выходной сигнал которого ниже допустимого значения. Из блока 5 поступает информация о номере подключенного канала или о перегрузке устройства. Для сброса измерителя в исходное состояние и при завершении отдельного измерения в(блоке 6 временных интервалов выр батываются сигналы начала и конца периода (полупериода - для симметричного напряжения). ,С генератора 7 импульсы поступают на счетчик 8. В конце периода число импульсов в . счетчике 8 пропорционально его длительности. Частота генератора 7 и разрядность счетчика 8 определяются диапазоном частот входного сигнала и точностью преобразования.

Этот код поступает на блок 9 нормировки. Сигнал на выходе блока 9 нормировки пропорционален частному от деления входного сигнала на число, записанное в счетчике 8. Затем

сигнал поступает на блок 10 извлечения корня и блок 11 выборки-запоминания, который стробируется сигна лом окончания измерения от блока 6 временных интервалов.

0 Введение в измеритель блока 9 нормировки и цифрового измерителя длительности периода, содержащего генератор 7 и счетчик 8, включенного после интеграторов 3, позволяет

5 производить измерения эффективного значения напряжения переменной частоты в течение одного периода при несимметричном напряжении и в течение одного полупериода - при симQ . метричном напряжении..

Введение в измеритель блока 5 выбора диапазона, включенного после интеграторов 3 и подающего сигнал на управляющий вход мультиплексора 4, позволяет расширить динамический диапазон и повысить точность измерения, не усложняя нелинейные функциональные блоки возведения в квадрат и извлечения квадратного корня. Разработанный измеритель эффективного значения напряжения переменной частоты может быть использован при создании измерительнйах комплексов, и автоматизированных систем управления технологическими

5 процессами, что позволит улучшить

Качество измерения.

f По сравнению с известными приборами использование предлагаемого

0 измерителя эффективного значения переменного напряжения позволит производить замеры напряжения с большим выигрышем во времени (быстродействие измерителя увеличено более

5 чем на порядок) и с большей точностью -(точность измерения 0,1%).

Формула изобретения

Измеритель эффективного значения напряжения, содержащий входной блок, включающий масштабный усилитель, последовательно соединенный с квадратором и интегратором, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, в него дополнительно введены аналогичные входные блоки по числу диапазонов измерения, выходы

0 которых подключены к соответствующим входам мультиплексора и управляющего им блока выбора диапазона, последовательно соединенные блок нормировки, подключенный к выходу

5 мультиплексора, блок извлечения корня„и устройство выборки-запоминания, блок временных интервалов, вход которого соединен с входгми масштабных усилителей, а выход - с управляющими входами интеграторов входных блоков, управляющим входе устройства выборки-эапоминавия и через введенные генератор и счетчик с управлямадим входом блока нормировки .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.МартЯШИН А.И., Шахов Э.К., РЛЯНДИН В.М. Преобразователи электрических паргметров для измерительных приборов и систем. М., Энергия «, 1976, с. 166.

2.Электронная техника в автоматике. Сборник. М., 1976, вып.8,

,с. 228.