Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения — SU 1817031 (original) (raw)

,а М"ЗЮГА ИДЕТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКО ельскииборов льство СССР 9/02, 1989, ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОГО ЗНАЧЕНИЯ НОСИТСЯможет еременя измельшим ть изоюча 1,2,Изобретенрительной те ЦифРовоГО из ского значени ния сигналов амплитуды,точноим коется в ОДНОГО нными мый на пряже- всегда стимых ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗС)(57) Использование: изобретение отк электроизмерительной технике ибыть использовано в вольтметрах иного напряжения и мультиметрах длрения напряжения сигналов с бокоэффициентом амплитуды. Сущносбретения; устройство содержит 3 кл ие относится к электроизменике и предназначено для мерен ия среднеквадратиче- (СКЗ) переменного напряжес большим коэффициентом Цель изобретения - повышение сти измерений напряжений с больш эффициентом амплитуды,Сущность изобретения заключа предварительном нормировании вх сигнала по амплитуде вновь введе блоками так, чтобы сигнал, подавае вход линейного преобразователя на ния переменного тока в постоянное, бы превышал половину шкалы допу амплитуд на его входе,14, линейный преобразователь 3 напряжения переменного тока в постоянное, вход которого соединен с выходом ключа 1, аналоговый запоминающий блок 4, вход которого соединен через ключ 2 с выходом преобразователя 3, выход блока 4 через делитель напряжения 5 соединен с вторым входом ключа 1, аналого-цифровой преобразователь 6, управляющий вход которого через элемент ИЛИ 7 соединен с тремя выходами блока 8 задержек, три регистра 9, 10, 11 памяти, выходы которых соединены соответственно с первыми входами цифрового умножителя 12, цифрового делителя 13 и с вторым входом умножителя 12, источник образцового напряжения 15, блок пороговых элементов 16, дешифратор 17, блок триггеров 18, блок ключей 19, блок усилителей 20, блок амплитудных детекторов 21, 5 ил. Такое нормирование входного сигнала а позволяет проводить измерение СКЗ напряжения в более верхней части диапазона измерения, в которой у линейного преобразователя напряжения переменного тока в постоянное гарантируется большее петлевое усиление и большая за счет этого стабильность и точность показаний, большая разрешающая способность,На фиг,1 приведена структурная схема предложенного устройства, которое содер-жит первый 1 и второй 2 ключи, линейный преобразователь напряжения переменного тока в постоянное 3, вход которого соединен с выходом первого ключа 1, аналоговый запоминающий блок 4, вход которого соединен через второй ключ 2 с выходом линейного преобразователя напряженияпеременного тока в постоянное 3, а выход блока 4 через делитель напряжения 5 соединен с вторым входом первого ключа 1, аналого-цифровой преобразователь 6, управляющий вход которого через элемент ИЛИ 7 соединен с первым, вторым и третьим выходами блока задержек 8, первый 9, второй 10 и третий 11 регистры памяти, информационные входы которых соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя 6, управляющие входы соединены соответственно с четвертым, пятым и девятым выходами блока задержек 8, а выходы регистров памяти 9, 10 и 11 соединены соответственно с первым входом цифрового умножителя 12, первым входом цифрового делителя 13 и с вторым входом цифрового умножителя 12, входы которого соединены с вторым информационным входом цифрового делителя 13, третий управляющий вход которого соединен с седьмым выходом блока задержек 8, первый выход блока 13 соединен с первым входом блока 8, второй вход которого является входом ПУСК, двенадцатый выход блока задержек 8 соединен с клеммой устройства КОНЕЦ ИЗМЕРЕНИЯ, шестой выход блока задержек 8 соединен с управляющими входами первого 1 и второго 2 ключей, а восьмой выход блока задержек 8 соединен с управляющим входом третьего ключа 14, первый вход которого соединен с выходом блока 3, второй вход - с выходом блока 5, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя 6, источник образцового напряжения 15, выход которого соединен с первым входом блока пороговых элементов 16, выход которого соединен через дешифратор 17 с первым входом блока триггеров 18, второй вход которого соединен с десятым выходом блока задержек 8, а выход блока триггеров 18 соединен с четвертым входом цифрового делителя 13 и первым входом блока ключей 19, выход которого соединен с первым входом первого ключа 1, второй вход блока ключей 19 соединен с первым выходом блока усилителей 20, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а выход блока усилителей 20 через блок амплитудных детекторов 21 соединен с вторым входом блока пороговых элементов 16, одиннадцатый выход блока задержек 8 соединен с пятым входом цифрового делителя 13, причем цифровой делитель 13 содержит два мультиплексора 22 и 23, дешифратор 24, делитель 25, два регистра 26 и 27, два элемента задержки 28 и 29, первые входы первого 22 и второго 23 мультиплексоров являются вторым и первымвходами цифрового делителя 13, вход дешифратора 24 является четвертым входом цифрового делителя, выход дешифратора 24соединен с вторым входом второго мультиплексора 23, третий вход второго мультиплексора 23 является пятым входом5 цифрового делителя 13 и соединен с входами первого 28 и второго 29 элементов задержки и третьим входом первогомультиплексора 22, выход которого соединен с первым входом делителя 25, выход"0 второго мультиплексора 23 соединен с вторым входом делителя 25, выход которогосоединен с первыми входами первого 26 ивторого 27 регистров, выход первого элемента задержки 28 соединен с вторым вхо 15 дом первого регистра 26, выход которогосоединен со вторым входом первого мультиплексора 22, выход второго элемента задержки 29 соединен со вторым входом второгорегистра 27, выход которого является выхо 20 дом цифровогоделителя 13,Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения, представленное на фиг.1, работает следующимобразом.На второй вход блока задержек 8 подается сигнал ПУСК, от воздействия которогопроизводится общий сброс и включается задержка в блоке 8 на время нормированиясигнала по амплитуде, в течение которой30 работают блоки 1521, Входной сигнал Охподается на входы усилителей блока 20, а сих выхода на входы амплитудных детекторов 21 и ключей 19. При этом все ключи вблоке 19 заперты. В блоке амплитудных де 35 текторов 21 по каждому каналу определяется экстремумы входного сигнала ипостоянные напряжения, соответствующиеопределенным экстремумам, поступают навторые входы блока пороговых элементов40 16, а на первые входы блока 16 поступаетнапряжение, равное максимальному значению амплитуды сигнала на входе, блока 3,В зависимости от поданного на входустройства напряжения часть усилителей в45 блоке 20 может перегрузиться; В работе устройства при измерении Ох должен участвовать не перегруженный усилитель,выходное напряжение которого по амплитуде будет наибольшим, Для осуществления50 логической операции определения наибольшего по амплитуде напряжения после блокаамплитудных детекторов 21 включены блокпороговых элементов 16, дешифратор 17 иблок триггеров 18, которые работают следу 55 ющим образом, В случае, если срабатываютвсе пороговые элементы в блоке 16(вход Охперегружен), дешифратор 17 выдает такойсигнал, что ни один триггер в блоке 18 и ниодин ключ в блоке 19 не переключится, а вустройстве может быть зафиксирован сигнал перегрузки входа. В других случаях, когда хотя бы одно пороговое устройство не сработает, дешифратор выделяет канал усиления с наибольшим сигналом, находящимся в линейной области работы. блока 3, и включает один из триггеров в блоке 18 и соответствующий ему ключ в блоке 19.Коэффициенты усиления Кус каждого канала в блоке 20 известен, и.его код Вкус снимается из блока триггеров 18 и подается на четвертый вход блока деления 13, в котором иэ позиционного декодируется в двоичный. Перед измерением входного сигнала Ох на входе блока 3 устанавливается напряжение КусОх. От заднего фронта импульса нормирования входного сигнала в блоке 8 формируется импульс первого запуска аналого-цифрового преобразователя 6, который с первого выхода блока 8 через блок 7 поступает в блок 6, При этом в течение первого цикла измерения контакты ключей 1, 2 и 14 находятся в положении, указанном на фиг,1, С задержкой на время аналого-цифрового преобразования с четвертого выхода блока 8 следует сигнал записи кода М 1 в первый регистр памяти 9,В течение времени первого цикла напряжение 01 отслеживается аналоговым запоминающим блоком 4, так как ключ 2 замыкает вход блока 4 с выходом преобразователя 3, Второй цикл измерения начинается с того, что от заднего фронта импульса записи кода в регистр памяти 9 в блоке задержек 8 формируются сигналы на шестом и восьмом выходах, которые одновременно переключают ключи 1, 2 и 14, При этом блок 4 запоминает напряжение О 1 после преобразования напряжения КусОх блоком 3. Иэ напряжения О 1 делителем 5 формируется напряжение Оз, которое подается на входы преобразователей 3 и 6. С второго выхода блока 8 через блок 7 следует сигнал запуска аналого-цифрового преобразователя 6 на преобразование напряжения Оз, С задержкой на время аналого-цифрового преобразования с девятого выхода блока 8 следует сигнал записи кода И в третий регистр памяти 11. После записи кода йз в регистр памяти 11 на восьмом выходе блока 8 изменяется управляющий потенциал и третий ключ 14 переключателя в исходное положение, подключая на вход блока 6 выходной зажим преобразователя 3,К этому моменту на выходе преобразователя 3 устанавливается напряжение О, На третьем цикле блок 8 формирует на третьем выходе сигнала запуска аналогоцифрового преобразователя 6, который через блок 7 подается на его управляющий вход и запускает его. С задержкой на времяаналого-цифрового преобразования с пятого выхода блока 8 следует сигнал записикода Н 2 во второй регистр памяти 10. Далее5 устройство переходит к цифровой обработке результатов измерения,Цифровой умножитель 12 перемножаеткоды М и Из, произведение которых поступает на второй вход цифрового делителя 1310 как делимое.На вход цифрового делителя 13 приходит код И 2 в качестве делителя. С одиннадцатого выхода блока задержек 8 на пятыйвход цифрового делителя 13 приходит сиг 15 нал, который управляет мультиплексорами22 и 23 так, что на входы делителя 25 приходят коды Й 1 йз и М 2. С выхода 7 блока 8приходит сигнал деления этих кодов в блок25 (сигнал приходит на третий вход блока20 13). Код результата деления записывается врегистр 26 блока 13 по сигналу с элементазадержки 28, срабатывающего от переднегофронта сигнала переключения мультиплексоров 22 и 23,25 От импульса конца первого деления,приходящего из блока 25 с первого выходаблока 13 на первый вход блока задержек 8,формируется сигнал, переключающий мультиплексор 22 и 23 блока 13, которые резуль 30 тат предыдущего деления ЦМз/йз подают вделитель 25 в качестве делимого, а в качестве делителя подается код Иус с дешифрато-ра 24.С седьмого выхода блока 8 через третий35 вход блока 13 на блок 25 приходит сигналначала деления в результате чего вычисляется результат измерения напряжения Ох который по сигналу от элемента задержки 29 записывается в регистр 27 блока 13.Код Кх поступает с второго выхода блока 13 45 на выход устройства, Элемент задержки 29срабатывает от заднего фронта импульсапереключения мультиплексоров 22 и 23,С первого выхода блока 13 на первыйвход блока 8 следует импульс окончания 50 второго деления. От заднего фронта этогоимпульса формируется сигнал КОНЕЦ ИЗ-МЕРЕНИЯ, который с двенадцатого выходаблока 8 поступает на выход устройства.Импульс КОНЕЦ ИЗМЕРЕНИЯ сопро вождает результат измерения Ии позволяет записать этот код во внешнее устройствона индикацию и регистрацию. В отличие отосновного устройства в предложенном после конца измерения не формируется задержка времени на установление напряжения на выходе блока 3. Эта задержка формируется в предложенном устройстве после определения кода Вкус в блоке 8,Итак, предложенное устройство позволяет с высокой точностью измерять напряжения с большим коэффициентом амплитуды. Точность достигается тем, что измерительные узлы устройства работают при максимально возможных уровнях сигналов независимо от величины коэффициента амплитуды и измеряемого напряжения. В устройстве не может быть перегрузки блоков по напряжению и ограничения амплитуды сигнала, приводящей к возрастанию погрешности. Формула изобретения Устройство для измерения средне- квадратического значения напряжения по авт.с в, М 1758568, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений напряжений с большим коэффициентом амплитуды, в него введены блок усилителей, блок амплитудных детекторов, блок пороговых элементов, блок ключей, блок триггеров, дешифратор и источник образцового напряжения, выход которого соединен с первым входом блока пороговых элементов, выходы которого соединены через дешифратор с первыми входами блока триггеров, второй вход которого соединен с десятым выходом блока задержек, а выход блока триггеров соединены с четвертыми входами цифрового делителя и первыми входами блока ключей, выход которого соединен с первым входом первого ключа, первые выходы блока усилителей соединены с вторыми входами блока ключей, вход блока 5 усилителей-с входной клеммой устройства,а вторые выходы блока усилителей через блок амплитудных детекторов соединены с вторыми входами блока пороговых элементов, одиннадцатый выход блока задержек 10 соединен с пятым входом цифрового делителя, причем цифровой делитель содержитдва мультиплексора, дешифратор, делитель, два регистра, два элемента задержки, первые входы первого и второго мульти плексоров являются вторым и первым входами цифрового делителя, вход дешифратора является четвертым входом цифрового делителя, выход дешифратора соединен с вторым входом второго мульти плексора, третий вход второго мультиплексора является пятым входом цифрового делителя и соединен с входами первого и второго элементов задержки и третьим входом первого мультиплексора, выход которо го соединен с первым входом делителя,выход второго мультиплексора соединен с вторым входом делителя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго регистров, выход первого элемента эа держки соединен с вторым входом первогорегистра, выход которого соединен с вторым входом первого мультиплексора, выход второго элемента задержки соединен с вторым входом второго регистра, выход кото рого является выходом цифрового делителя./Эд Релаюого Алилюл Т 2 Й ректор М,Ткач кт ванова КНТ СССР Производсгашении издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро агарина, 10 аз 1720 ВНИИПИ Государств 1ие 11 оставитель Г,Живилехред М Моргентал Гираж Подписное ного комитета по изобретениям и открытиям и 035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5

Смотреть

Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения