Преобразователь действующего значения напряжения Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при построении аналоговых и цифровых вольтметров переменного тока.

Известен преобразователь действующего значения напряжения в постоянное напряжение, в котором используются два преобразователя среднего значения напряжения и формирователь опо эного напряжения 1 .

Недостатками данного преобразователя являются наличие сложного узла-формирователя опорного напряжения, а также низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий переключатель, устройство управления, квадратичный преобразователь напряжения в частоту, формирователь компенсирующего напряжения, переключатель, первый счетчик, схему совпадения кодов, счетчик, причем первый вход переключателя соединен с выходом формирователя компенсирующего напряжения, а выход - со входом квадратичного преобразователя напряжения в частоту выход последнего через переключатель подключен к входам счетчиков, выход

схемы совпадения кодов соединен с одним из входов формирователя компенсирующего напряжения, а входы первый - с выходом счетчика, второй с выходами счетчика и устройства управления, и входом формирователя компенсирующего напряжения, второй вход переключателя подключен к входной клемме и входу устройст.ва

10 управления, второй выход последнего связан с управляющими входами переключателей .

Работа преобразователя осуществляется в два цикла и nporpaN MHpysx5 ся устройством управленияf2.

Недостатком данного преобразователя является невысокое быстродействие, так как на одно преобразование затрачивается время,по крайней

20 мере, не меньшее, чем 4и+1 периодов входного сигнала, где п - число .десятичных разрядов кода.

Цель изобретения - повышение бы:стродействия.

25

Для достижения поставленной цели в преобразователь действующего значения напряжения, содержащий первый переключатель, квадратичный преобразователь напряжения в частоту

30 и второй переключатель, соединенные последовательно, устройство управления, первый вход которого подключен к входной клемме и первому входу первого переключателя,а выход к управляющим входам первого и второ го переключателей, формирователь ком пенсирующего напряжения, выход которого связан со вторым входом первого переключателя, введены генератор стабильной частоты, первый и второй ключи, -два двоичных умножителя и ана лизатор частот, причем выход генератора стабильной частоты соединен с первым входом первого двоичного умножителя непосредственно, а с первым входом второго - через второй ключ, вторые входы первого и второго двоичных умножителей подключены к выходам второго переключателя и первого ключа соответственно, управляющие входы ключей соединены с управляющим входом второго переключателя , информационный вход последнег соединен с информационным входом пер вого ключа, первый и второй входы анализатора частот подключены к выхо дам двоичных умножителей, а первый выход соединен с входЬм формирователя компенсирующего напряжения, второГ выход соединен с вторым входом устройства управления и с управляющими входами двоичных умножителей. На чертеже показана структурная схема преобразователя. Схема содержит первый переключат 1, устройство 2 управления, квадратичный преобразователь 3 напряжения в частоту, формирователь 4 компенсирующего напряжения, второй переключатель 5, генератор 6 стабильной частоты, два ключа 7 и 8, два двоичных умножителя 9 и 10, и анализатор 11 частот, причем первый переключатель 1, квадратичный преобразо ватель 3 напряжения в частоту и вто рой переключатель 5 соединены последовательно, первый вход устройства управления подключен к входной клемме и к первому входу первого переклю чателя 1, а выход - к управляющим входам первого 1 и второго 5 перекл чателей, выход формирователя 4 компенсирующего напряжения связан со вторым входом первого переключателя выход генератора 6 стабильной часто ты соединен с первым входом первого двоичного умножителя 9 непосредстве но, ас первым входом второго двоичного умножителя 10 - через второй ключ 8, вторые входы первого 9 и BTOpoiO 10 двоичных умножителей подключены к выходам второго переключателя 5 и первого ключа 7 соответственно, управляющие входы ключей 7 и 8 соединены с управляющим входом второго переключателя 5, инфор мационный вход последнего соединен с информационным входом первого ключа 7, первый и второй входы анализатора 11 частот подключены к выходам двоичных умножителей 9 и 10, а первый выход соединен со входом формирователя 4 компенсирующего напряжения, второй выход соединен со вторым входом устройства 2 управления и с управляющими входами двоичных умножителей 9 и 10. Работа преобразователя осуществляется в два цикла и программируется устройством 2 управления. В первом цикле Т, , равном или кратному периоду Т преобразуемого напряжения U(-t7, в управляющий счетчик первого двоичного умножителя 9 с выхода квадратичного преобразователя 3 напряжения в частоту поступает число N импульсов, равное N,-f,w,..T,, где f - выходная частота квадратичного преобразователя 3 напряжения в частоту, к - коэффициент пропорциональности , |пТ TV,, m - 1,2,3... - целое число, VQ - постоянное напряжение; V.,V) действующее значение преобразуемого напряжения. Одновременно в управляющий счетчик второго двоичного умножителя 10 через ключ 8 поступает число N импульсовN Ту, где ff, - выходная частота генератора 6 стабильной частоты. Двоичные умножители имеют следующую функцию преобразования f - бЫК где fm,|y выходная частота двоичного умножителя, N - код управляющего счетчика, N - емкость всех счетчиков; , f - опорная частота. Следовательно, по истечении первого цикла Т с выхода первого двоичного умножителя 9 на первый вход анализатора 11 частот непрерывно поступает частота i,). Во втором цикле i. вход квадратичного преобразователя 3 напряжения в частоту подключается компенсирующее напряжение выхода формирователя 4 компенсирующего напряжения. При этом выход квадратичного преобразователя 3 напряжения в част ту соединен через первый ключ 7 со вторым входом второго двоичного умн жителя 10. Выходная частота f этого умножителя равна ) где f - частота с.выхода квадратич ного преобразователя 3 напряжения в частоту во втором цикле. Анализатор 11 частот непрерывно сравнивает две частоты f и f, и дает соответствующий сигнал формирователю 4 компенсирующего напряжения о необходимости изменения Uj . По достижении равенства частот f получаем V, У,д и управляющий код в формирователе 4 компенсирующего напряжения пропорциона лен действующему значению преобразуемого напряжения. На этом кончает ся второй цикл и далее работа преоб разователя осуществляется аналогич ным образом. Длительность второго цикла преоб разования определяется значением по стоянной времени , и заданной погрешностью преобразова ния. .При погрешности, равной 0,1% Г.1 77 г Если NP 10000 и минимальное зна чение f , то -с: . Отсюда Т„, 7- . Для достижения ана логичной точности в устройстве-прототипе длительность- второго цикла пр образования равна 16тТ . Таким образом, видно, что предлагаемое устройство обладает большим быстродействием, особенно в области инфранизкого и низкого частотного диапазонов Кроме того, у предлагаемого устройства имеется возможность увеличения быстродействия путем увеличения . быстродействия квадратичного преобра зователя напряжения частота, без потерь в точности всего преобразования. Формула изобретения Преобразователь действующего зна.чения напряжения, содержа1дий первый переключатель, квадратичный преобразователь напряжения в частоту и второй переключатель, соединенные последовательно, устройство управления, первый вход которого подключен к входной клемме и первому входу первого переключателя, а выход к управляющим входам первого и второго переключателей, формирователь компенсирующего напряжения, выход которого связан с вторым входом первого переключателя, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены генератор стабильной частоты, первый и второй ключи, два двоичных умножителя и анализатор частот, причем выход генератора стабильной частоты соединен с первым входом первого двоичного умножителя непосредственно, а с первым входом второго - через второй ключ, вторые входы первого и второго двоичных умножителей подключены к выходам второго переключателя и первого ключа соответственно, управляющие входы ключей соединены с управляющим входом второго переключателя, информационный вход последнего соединен с информационным входом первого ключа, первый и второй входы анализатора частот подключены к выходам двоичных умножителей, а первый выход соединен с входом формирователя компенсирующего напряжения, второй выход соединен с вторым входом устройства управления и с управляющими входами двоичных умножителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 201535, кл. Н 03 К 13/20, 1967. 2. Мартяшин Л. И. Шахов Э.К и Шляндин В.М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения М., Энергия, 1976, с.180 (прототип).