Аналого-цифровой преобразовательт::;;;;:ч^^- :\пehbaiiji'^ila

 

370222

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. H ОЗЙ 13/20

Заявлено 07.XII.1970 (№ 1498385/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.II.1973. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 7Л I.1973

Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Мииистров

СССР

УДК 681.325(088.8) Авторы изобретения

Э. К, Шахов, В. М. Шляндин, В. Г. Овчинников и С. М. Телегин

Пензенский политехнический институт

Заявитель

БГ" CCl0ll. .::

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯ)КЕНИЯ

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано при электроизмерениях.

Известный аналого-цифровой преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий блок управления, селектор периода, генератор образцовой частоты, управляемый делитель частоты, ключи, счетчик, в котором производится преобразование квадрата мгновенного значения измеряемого напряжения в частоту и последующая обработка ЧМ-сигнала, сложен и имеет невысокую точность.

В предлагаемом аналого-цифровом преобразователе упрощение устройства и повышение точности преобразования достигается тем, что он содержит реверсивный счетчик, триггер, переключатель и квадратичный преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, вход которого через переключатель соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ, управляемый селектором периода, подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход последнего соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход через триггер — с управляющим входом второго ключа, через который выход генератора образцовой частоты подключен ко входу счетчика, и с управляющим входом третьего ключа, через который выход квадратичного преобразователя напряжения в частоту следования импульсов подключен ко входу управляемого делителя частоты.

5 На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — блок-схема квадратичного преобразователя напряжения в частоту (ПНЧ); на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу указанного

10 преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь действующего значения переменного напряжения содержит: переключатель 1; селектор 2 периода входного сигнала; блок 8 управления;

15 квадратичный ПНЧ 4; первый ключ 5; второй ключ б; третий ключ 7; четвертый ключ 8; счетчики 9, 10 цифрового управляемого делителя Il частоты с системой импульсно-потенциальных кчючей; реверспвный счетчик 12;

20 счетчик 18; схему «ИЛИ» 14; триггер 15; генератор lб образцовой частоты. Вход квадратичного ПНЧ 4 через переключатель 1 соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ 5 управляемый селекто25 ром 2 периода входного сигнала, подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 12. Вычитающий вход этого счетчика соединен с выходом управляемого делителя 11 частоты, а выход — через триггер 15 с уп30 равляющчм входом второго ключа б, через

370722 который выход генератора Iб образцовой частоты подключен ко входу счетчика 18, и с управляющим входом третьего ключа 7, через который выход квадратичного ПНЧ 4 подключен ко входу управляемого делителя

11 часто гы. Квадратичный ПНЧ 4 содержит (см. фиг. 2) дифференциальный усилитель 17 постоянного тока; блоки 18, 19 сравнения; триггер 20; электронный переключатель 21; интегрирующую цепь, состоящую из резистора 22 и конденсатора 23.

В случае, если выходной величиной ПНЧ 4 считать частоту выходн ых импульсов, то функция преобразования будет иметь вид:

f (t) = Ро — е(О 1 где S — постоянный коэффициент, определяемый параметрами ПНЧ;

Up — постоянное образцовое напряжение;

e(t) — входное напряжение.

Пусть в некоторый момент времени t> (см. фиг. 3) на вход ПНЧ 4 подано входное напряжение e(f) (на фиг. 3 оно представлено как постоянное, так как выходная частота

ПНЧ на несколько порядков выше частоты входного сигнала и входное напряжение на протяжении нескольких периодов выходного напряжения ПНЧ можно считать практически постоянным) . Сигнал с выхода дифференциального усилителя 17 постоянного тока вызывает срабатывание блока 19 сравнения, который через триггер 20 и переключатель 21 подключит на вход интегрирующей цепи из резистора 22 и конденсатора 28 положительное образцовое напряжение +По. При этом конденсатор 23 начнет заряжаться и в некоторый момент времени напряжение на нем сравняется с входным напряжением. Дифференциальный усилитель 17 не чувствителен к оинфазной составляющей напряжений на его входах, поэтому в этот момент его выходное напряжение соответствует нулевому сигналу на входе. При дальнейшем заряде конденсатора 23 в момент времени t> выходной сигнал дифференциального усилителя достигает величи ны U„, (на фиг. 3 U, „приведенная ко входу усилителя величина U„.. ), при которой срабатывает блок 18 сравнения и на вход интегрирующей цепи подается отрицательное образцовое напряжение Up. Конденсатор 28 начинает разряжаться, и как только разность напряжения на конденсаторе 23 и входного достигнет величины UoÄ, снова изменится знак образцового напряжения. Таким образом, частота генерируемых колебаний будет следующей:

f (6 = (Up — е(1)*) =

2Uo UonRooCqq

= S (Up — е(Я, (>) где К вЂ” коэффициент усиления дифференциального усилителя 17;

R» —:величина сопротивления резистора 22;

С» — величина емкости конденсатора 28.

= SUpT — S Jе(/) А. (3) о

Во втором цикле по окончании селектированного периода входного сигнала по команде с блока управления переключатель 1 подключает на вход ПНЧ 4 нулевой потенциал, триггер 15 устанавливается в положение, отпирающее ключ 7. При этом на счетчик 9 управляемого делителя 11 частоты начинают поступать импульсы частоты

fo — — : 10, (4) а с выхода схемы ИЛИ» 14 управляемого делителя 11 частоты на вычитающий вход счетчика 12 — импульсы с частотой

1 т

f, = fo. о

40 а с учетом условий (2) и (3) (5) о где No — емкость счетчика 9 или 10.

45 Импульсы частоты fä поступают на вход счетчика 12 до момента его обнуления, когда соответствующ|ий импульс возвращает триггер 15 в исходное состояние, закрывая, тем самым, ключ 7. Время, в течение которого ключ 7 открыт, равно

И=

fg или, после подстановки выражений (3) и (5), 55 т

SUoT — $ (е (/) dt

И=

Уз 8 2 о

60 т

>(— (е (/)Ч/.

Т .) о

В течение этого времени через ключ б, управ65 ляемый триггером 15, на счетчик 18 поступит о Л о

У AN2

Аналого-цифровой преобразователь действующего значения переменного напряжения работает в два цикла. В первом измеряют период входного сигнала и подсчитывают выходные импульсы ПНЧ в течение этого периода. По команде с блока 3 управления селектор 2 формирует импульс, длительность которого равна периоду Т входного сигнала.

На это время открываются ключи 5 и 8, и на счетчик 10 с генератора Iб образцовой частоты проходит число импульсов образцовой частоты f3, равное 1т.— 7 f> ° (2)

На суммирующий вход реверсивного счетчика 12 через ключ 5 поступает число импульсов частоты f(t), равное т т т

N = (f(t) dt = S (JUpdt — Ie(t) dt =

20 О О О

370722 (6) Эиг. /

Рог.2 число импульсов образцовой частоты, равное

Таким образом, прои соответствующем выборе емкости счетчика 18 отсчет, снимаемый с него в обратном коде, прямо пропорционален квадрату действующего значения измеряемого напряжения и не зависит от частоты измеряемого напряжения. Отсчет действующего значения обеспечивается при любой форме измеряемого напряжения.

Предмет изобретения

Аналого-цифровой преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий блок управления, селектор периода, генератор образцовой частоты, управляемый делитель частоты, ключи, счетчик, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства н повышения точности, он содержит реверсивный счетчик, триггер, переключатель iH квадратичный преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, вход которого через переключатель соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ, управляемый селектором периода, подключен к суммирующему входу. реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход — через триггер — с управляющим ходом второго ключа через который выход генератора образцовой частоты подключен ко входу счетчика, и с управляющим входом третьего ключа, через который выход квадратичного преобразователя напряжения в частоту следования импульсов подключен ко входу управляемого делителя частоты.

370722

+ a Г1г Г

) е(Z) 4 4) ) ) l l l I I l

I l l l 11

l l I l

g ) 3 и

)1 l I

Выло У

ПНЧ

Фиг.5

Составитель Г. Челей

Редактор А. Батыгии

Техред Т. Курилко

Корректор Е. Талалаева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1621/6 Изд. № 467 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5