Устройство для измерения амплитуды и постоянной составляющей синусоидальныхнапряжений

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОЫЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

242507

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04.l.1968 (№ 1207698/26-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 25.1Ч.1969. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 5.IX.1969

Кл, 42m>, 30/00

МПК 6 06j

УДК 681.325(088.8) Комитет по делам нзобретениЯ и открытиЯ при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. В. Смеляков и В. Н. Чинков

Харьковское высшее командно-инженерное училище

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ

И ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИНУСОИДАЛЬНЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области преобразования и кодирования измерительной информациии.

Известны устройства для измерения амплитуды и постоянной составляющей синусоидальных напряжений, содержащие преобразователь напряжения во временной интервал, выход которого подсоединен к арифметическому устройству, один из входов подключен к генератору, а второй объединен со входами нуль-органов; выходы последних подключены ко входам триггеров управления, подключенных к схеме управления, а выходы триггеров— к управляющим входам вентилей.

Такие устройства сложны и не обладают достаточной точностью.

Предложенное устройство отличается тем, что оно содержит суммирующий и вычитающий счетчики и делитель частоты, причем суммирующий и вычитающий счетчики объединены поразрядно через вентили и подключены: первый — непосредственно, а второй через делитель частоты к генератору через вентили; выход суммирующего счетчика подключен к триггерам управления, арифметическому устройству и преобразователю напряжения во временной интервал.

Эти особенности позволяют упростить устройство и повысить точность измерения.

На чертеже приведена схема описываемого устройства.

Оно содержит преобразователь 1 аналог— код, арифметическое устройство 2, дискретное устройство 8 для выделения моментов переходов измеряемого напряжения через максимумы и блок управления 4. В состав преобразователя аналог — код входят преобразователь 5 напряжения во временной интервал и кварце10 вый генератор б.

Арифметическое устройство 2 состоит из суммирующего счетчика 7 и реверсивного счетчика 8, схемы «И» 9, триггеров реверса 10 и знака Il.

15 Дискретное устройство 8 для выделения моментов перехода сигнала через максимумы содержит умножитель частоты на два, состоящий из суммирующего счетчика 12 и вычитающего счетчика 18, соединенных поразрядно, 20 нуль-органы 14 и 15 перехода измеряемого напряжения через нулевые значения, триггеры управления 16 — 21, вентили управления 22—

26, вентили переноса 27, делитель частоты 28 с коэффициентом деления 2, в качестве кото25 рого может быть использован триггер, схемы

«ИЛИ» 29 и 80 и лампочки индикации 81 и 82 знака постоянной составляющей.

Блок управления 4 состоит из переключателя 88 «режим работы», кнопок «пуск» 84 и

30 «сброс» 85, схем «ИЛИ» 86 и 87, 242507

В исходном состоянии счетчики 7 и 8, 12 и 13 находятся в нулевых состояниях, все вентили закрыты; потенциалом триггера 10 счетчик 8 включен для работы в режиме вычитания, зажигающий потенциал с триггера 11 подается на лампочку 81 для индикации знака «+» постоянной составляющей.

Измеряемое напряжение поступает на преобразователь 5 и входы нуль-органов 14 и 15, которые обеспечивают формирование коротких управляющих импульсов в моменты переходов напряжения через нулевые значения из положительной области в отрицательную и из отрицательной в положительную. В первом случае управляющие импульсы на выходе нуль-органа 14 возникают в моменты времени

t o, t . Во втором случае управляющие импульсы возникают на выхсде нуль-органа 15 в моменты времени to, tÄ t . Через t „ и 1„" обозначены моменты перехода измеряемого напряжения через положительный и отрицательный максимумы соответственно. Могут быть записаны следующие соотношения:

4+М, (1)

11+ 2 (2) где At> и Л1 — участки периода измеряемого напряжения, соответствующие его нахождению а области положительных и отрицательных значений, причем:

to — to 4,— 4, 2 2

Импульсы, соответствующие моментам времени 1 „и „, и импульсы, соответствующие моментам 4 и 11 поступают на вентиль 26 и через схему «ИЛИ» 80 на вентиль 25, а импульсы, соответствующие моментам tî, г1 и только на вентиль 25 через схему «ИЛИ» 80.

При нажатии кнопки «пуск» 84 через схему

«ИЛИ» 86 срабатывают триггеры 16 и 17.

Потенциал триггера 16 открывает вентиль 26, а потенциал триггера 17 подготавливает вентиль 25 к работе. Через открытый вентиль 26 первый же импульс с нуль-органа 14 возвращает триггер 16 в исходное состояние, закрывая вентиль 26 и открывая вентиль 25. Импульс с выхода нуль-органа 15 проходит через открытый вентиль 25 и опрокидывает триггеры

19 и 21, открывая вентили 22 и 24 соответственно, которые предварительно подготовлены к работе триггером 20. Кроме того, потенциалом триггера 21 по одному из входов открывается вентиль 28, а по другому входу он закрыт триггером 20. Через открытый вентиль 22 и делитель 28 импульсы с генератора 6 начинают поступать на вычитающий счетчик 13 с частотой — ° 3a промежуток времени 1о — о

2 в счетчик 13 поступит число импульсов:

N = (о — 4)

fo (5) г

Учитывая равенство (3), получим:

5 1=М )о (6)

Так как счетчик 18 — вычитающий, то при поступлении на него числа импульсов N>, в нем будет записано число 2 " — N„ I. e m — количество разрядов счетчика.

N В момент to с нуль-органа 14 поступает импульс, который через вентиль 24 и схему

«ИЛИ» 29 осуществляет перенос показаний из счетчика 18 в счетчик 12 с помощью вентилей переноса 27, количество которых равно числу разрядов счетчиков, и сброс счетчика 13 на нуль; опрокидывает триггер 19, который закрывает вентиль 24.

Импульсы генератора б через открытый вентиль 22 и делитель 28 продолжают поступать на счетчик 18 и к моменту поступления импульса, соответствующего моменту Мь в нем будет зафиксировано число 2m — N,. Импульс, соответствующий моменту 1ь опрокидывает триггер 19, выходным сигналом которого пере25 брасывается триггер 20, открывая вентиль 28 и закрывая вентили 22 и 24. С этого момента импульсы генератора б начинают поступать через вентиль 23 на счетчик 12 с частотой которые поступают до переполнения счетчика, З0 что соответствует поступлению А1 импульсов, Число импульсов N> с частотой fo поступит на счетчик 12 за время:

М,= — .

fo

Согласно выражению (1) это будет соответствовать моменту времени („. Импульс, поступающий в момент времени 1„с выхода счетчика 12, производит следующие операции:

40 — запускает преобразователь 5 напряжения во временной интервал; — перебрасывает триггер 10 в состояние, соответствующее работе счетчика 8 на суммирование;

45 — возвращает триггер 21 в исходное состояние, закрывая вентиль 28, и импульсы с генератора б на счетчик 12 не поступают; — через схему «ИЛИ» 29 и вентили 27 осуществляет перенос показаний счетчика 13

50 (2 " —.Ч,) в счетчик 12; — опрокидывает триггер 18.

В преобразователе 5 мгновенное значение напряжения, равное U(t) = У +.1/о, в зависимости от знака постоянной составляющей, пре55 образуется во временной интервал, который заполняется импульсами высокой частоты генератора 6. Таким образом, с выхода преобразователя 5 на счетчики 7 и 8 поступает число им пульсов:

60 х„=з (u. +u,), где р — число, обратное дискретности преобразования напряжения в цифровой

65 код.

242507

15 г0

5

Управляющий импульс V> возвращает триггер 19 в исходное состояние и опрокидывает триггер 21, который повторно открывает вентиль 28, и импульсы с генератора б снова начинают поступать на счетчик 12. Но теперь уже импульс переполнения Р„" появляется на выходе счетчика 12 через промежуток времени:

At

fo что соответствует моменту времени t„" на основании (2) .

Импульс V „" выполняет следующие операции: — вторично запускает преобразователь 5, но теперь уже для измерения мгновенного значения напряжения в момент отрицательного максимума U(t) = Um+ 1о; — опрокидывает триггер 18, а тот, в свою очередь, триггер 17, закрывая вентиль 25; — возвращает триггер 21 в исходное состояние, закрывая вентиль 28; — устанавливает счетчик 8 с помощью триггера 10 в режим вычитания.

С выхода преобразователя аналог — код (5 и б) число импульсов: х„" = 1 (и+ Uo) (8) поступает в счетчик 7 на суммирование, а в счетчик 8 — на вычитание.

При завершении цикла измерения счетчик 7 зафиксирует амплитудное значение, а счетчик 8 — величину посгоянной составляющей измеряемого напряжения.

Но режим работы счетчи à 8 зависит от знака /о. .при Uo)0 число импульсов х = U +U, поступает на суммирование, а i„=U — Uo— на вычитание. Так как состояние триггера 11 не изменяется в процессе измерений, то лампочкой 81 будет индицироваться знак «+».

Если же У,(0, то х = с1 — U, поступает на суммирование, а число х„" = U — Uo — на вычитание. Но так как х (х", то, если не принимать специальных мер, в счетчике 8 число

x = — 2фСО будет зафиксировано в обратном коде. Для получения числа х > — — — 2(Uo в прямом коде с учетом знака служат схема «И» 9 и триггер 11. Тогда при х =х" счетчик 8 проходит через нулевое состояние, в результате чего сработает схема «И» 9, которая своим выходным импульсом опрокидывает триггеры

10 и 11. Первый из них устанавливает счетчик 8 в режим суммирования, а второй подает потенциал на лампочку 82 для индикации знака « †». Таким образом, после завершения цикла измерений в счетчике 8 будет зафиксирована величина xg=2(Up, но со знаком « — ».

Результаты, записанные в счетчиках 7 и 8 и

Х, пропорциональные амплитуде Um= и поЭ

Л; стоянной составляющей Uo= —, выдаются на гз регистрирующие устройства, в качестве которых могут использоваться световая индш ацпя и цифропечатающее устройство, Прибор имеет три режима работы, устанавливаемых с помощью переключателя 88 «режим работы»: ручной, автоматический и ждущий, от программного устройства.

В первом случае после измерения амплитуды и постоянной составляющей измерения прекращаются до прихода следуюшего импульса пуска от кнопки 84 «пуск» в блоке управления 4. Предварительно кнопкой 85 «сброс» необходимо установить схему прибора в исходное состояние.

Во втором случае после нажатия кнопки 84

«пуск» происходит автоматический сброс и запуск схемы устройства выходным сигналом триггера 18, который поступает через схему

«ИЛИ» 87 на сброс, а через схему «ИЛИ» 86— на запуск прибора.

И, наконец, третьим режимом является работа прибора от внешнего программного устройства.

Предмет изобретения

Устройство для измерения амплитуды и постоянной составляющей синусопдальных напряжений, содержащее преобразователь напряжения во временной интервал, выход когорого подсоединен к арифметическому устройству, один из входов подключен к генератору,,а второй объединен со входами нуль-органов, выходы которых подключены ко входам триггеров управления, подключенных к схеме управления, а выходы триггеров — к управляющим входам вентилей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения схемы, оно содержит суммирующий и вычитающий счетчики и делитель частоты, причем суммирующий и вычптающпй счетчики объединены поразрядно через вентили и подключены: первый — непосредственно, а второй через делитель частоты к генератору через вентили, а выход суммирующего счетчика подключен к триггерам управления, арифметическому устройству и преобразователю напряжения во временной интервал.

°,б

242507

Составитель Ы. P. Штильман

Редактор Б. С. Нанкина Тсхред Л. К. Малова Корректор T. П. Лаврухина

Заказ 2141!15 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2