Цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 G01R17/02 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды переменного напряжения.

Известен способ для измерения амплитуды переменного напряжения и тока Ij.

Однако при реализации этого способа для довольно широкого спектра частот значительно уменьшается быстродействие. Кроме того,чтобы повысить быстродействие, необходимо знать частоту измеряемого сигнала и иметь генератор тактовых импульсов с изменяемой частотой, который должен настраиваться в зависимости от частоты входного сигнала, что сложно в реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения, содержащий нуль-орган, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого сигнала и входом формирователя, а второй вход.- с выходом цифроаналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами устройства управления { 2 .

Известное устройство имеет ограниченный диапазон измеряемых переменных напряжений, в результате чего область применения его ограничена.

Цель изобретения - расширение диапазона частот измеряемого переменного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения,содержащий нуль-орган, первой вход кото10рого соединен с шиной преобразуемого сигнала и входом формирователя, а второй вход - с выходом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами устрой15ства управления, введены ячейка памяти, линия задержки и три триггера, первые входы которых соединены с шиной установки, второй вход первого и второго триггера соединен с выхо20дом формирователя, третий вход первого триггера подключен к инверсному выходу второго триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом третьего триггера,- первым входом устройства управления и через линию задержки - с первым входом ячейки памяти и третьим входом второго триггера, четвертый вход которого соединен с выходом третьего триггера

30 третий вход которого подключен к выходу первого триггера, второй вход ячейки памяти соединен с выходом нуль-орггдиа ,а выход - с вторым входом устройства управления. На фиг. 1 дано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - временные диаграммы. . . Устройство содержит фо)мирователь 1, три триггера 2-4, линию 5 задержки, устройстве б управления, преобра зователь 7, нуль-орган 8, 5гчейку 9 памяти. При измерении амплитуды переменного напряжения, период которого зна чительно больше времени переходных процессов цифро-аналогового преобразователя (измерительного делителя напряжения) и устройства управления . Устройство работает следующим образом (фиг. 2). . Перед началом измерения триггер 2 устанавливается в нулевое состояние, а триггеры 3 и 4 - в единичное Формирователь 1 преобразует входное переменное -напряжение в прямоугольную форму определенной амплиту,цы. Перуплй же спад напряжения На выходе формирователя 1 перебрасывает триггер 4 из единичного состояния в нулевое. Получившийся на прямом выходе триггера 4 спад напряжения уст новит триггер 3 в нулевое состояние а также, поступая на устройство б управления, установит на выходе цифро-аналогового преобразователя (LIAFI) 7 первое значение котлпенсирующего напряжения. С выхода линии 5 задержки спад напряжения, задержанный на время, равное или большее времени переходных процессов, в устройстве б управления б и ЦАП 7 () устанавливает триггер 4 в единичное состояние, а ячейку 9 памяти в состояние перекомпенсация. Спад напряжения на втором вхо де триггера 2 устанавливает его в единичное состояние. Фронтом напряжения с выхода формирователя 1 триггер 2 установится в нулевое состоя ние. Перепад напряжения на выходе триггера 2 установит триггер 3 в единичное состояние. За интервал време ни, равный положительной полуволне входного напряжения, на нуль-орган произведется сравнение входного напряжения с компенсирующим напряжение В , если в какой-то момент входное напряжение бьшо больше комп сирующего, то сигналом с выхода нул органа 8 ячейка 9 памяти установитс в состояние Недокомпенсация. По завершении положительной полуволны измеряемого напряжения триггер 4 спадом напряжения с выхода формиров теля 1 устанавливается в нулевое со тояние , а триггер 3 по спаду на пря мом выходе триггера 4 устанавливается также в нулевое состояние. По спаду с прямого выхода триггера 4 устройство б управления производит изменение величины компенсирующего напряжения в соответствии с состоянием ячейки 9 памяти. При прявлении спада напряжения на выходе линии 5 задержки триггер 4 установится в единичное состояние, ячейка памяти в состояние Перекомпенсация и т.д. Таким образом, при Т,гСррр изменение компенсирующего напряжения производится с каждым периодом входного напряжения. Рассмотрим, например случай, когда (фиг. 3) . После переброса триггера 4 в нулевое состояние спадом напряжения с выхода формирователя 1 устройство работает так же, как в предыдущем случае. Но к моменту поступления на первый вход триггера 2 второго фронта с выхода формирователя 1 триггер 2 находится в нулевом состоянии и, поступивший фронт напряжения лишь подтвердит это состояние. Во время второй положительной полуволны придет спад с выхода линии 5 задержки и установит ячейку-памяти 9 в состояние -Перекомпенсация, а триггер 4 в единичное состояние. По спаду на инверсном выходе триггера 4 триггер 2 установится в единичное состояние. Триггер 3 по-прежнему в нулевом состоянии .и блокирует переключение триггера 4 по второму спаду на выходе формирователя из единичного состояния в нулевое. Такая блокировка позволяет избежать сбоя в работе в случае, когда значение и очень близки, и причем Ugj( Чкомп) а спад напряжения на выходе линии 5 задержки, устанавливающий ячейку 9 памяти в состояние Перекомпенсация появляется после прохождения измеряемым напряжением своего максимума.С поступлением на первый вход триггера 2 фронта напряжения с выхода формирователя 1 триггер 2 переключится в нулевое состояние. Спад напряжения на выходе триггера 2 установит тригт гер 3 в единичное состояние и с приходом третьего спада с выхода формирователя 1 на триггер 4 последний переключится из единичного состояния в нулевое. По спаду на прямом выходе триггера 4 триггер 3 переключится в нулевое состояние и т.д. Схема работает так, что переброс разряда в устройстве б управления осуществляется лишь тогда, когда после появления спада на выходе линии 5 задержки, свидетельствующего о завершении процесса установления значения , на втором входе , нуль-органа 8, на первый вход нульоргана 8 поступит целая положительная полуволна измеряемого напряжения. Таким образом, при данном соотношении Тц и Глг спады напряжения, по которым производится переключение разрядов устройства 6 управления поступсшзт не с каждым периодом входного напряжения, а через один.

При соотношении Tg-«t; pa6oTa

предлагаемого устройства отличается

от второго случая (,, лишь

тем, что пропускается большее число

периодов входного напряжения (фиг.4).

Итак период поступления импульсов на устройство б управления при дЬ равен периоду входного напряжения, а с повышением частоты входного напряжения начинает сказываться действие линий 5 задержки, он остается большим, чем Тдг независимо от того, насколько высока частота измеряемого напряжения. Таким образом, используя линию задержки времени переключения устройства управления и ЦАП, можно измерять амплитуду переменного напряжения до высоких.частот, ограниченных только быстродействием формирователя триггеров 2-4, ячейки 9 памяти и нульоргана 8, но не зависящих от быстроде ствия устройства управления и 1ЩП, а время отработки одного разряда будет автоматически уменьшаться и стремиться в пределе кТдг

В предлагаемом устройстве в зависимости от вида преобразования в качестве устройства управления может использоваться развертывающий регистр или счетчик.

Формула изобретения

Цифровой измеритель амлитуды переменного напряжения, содержащий нульорган, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого сигнала и входом формирователя, а второй вход с выходом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами устройства управления,

o отличающийся тем,что, с целью расширения диапазона частот измеряемого переменного напряжения, в него введены ячейка памяти, линия задержки и три триггера, первые выSходы которых соединены с шиной установки, второй вход первого и второго триггера соединен с выходом формирователя , третий вход первого триггера подключен к инверсному выходу второго триггера, прямой выход кото0рого соединен с вторым входом третьего триггера, первым входом устройства управления и через линию задержки - с первым входом ячейки памяти и третьим входом второго триггера , четвертый вход которого соединен с выходом третьего триггера, третий вход которого подключен к выходу первого триггера,второй вход

Q ячейки памяти Соединен с выходом нуль-органа, а выход - с вторым входом устройства управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

5 145661, кл. G 01 R 17/02, 1962.

2,Авторское свидетельство СССР 126191, кл. G 01 R 16/02, 1960 (прототип). X / Х Х ХУ V/ ХУ / ZIb фигЗ wvwvw %/: HZn / Ч-/ XX ww