Цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения

Цифровой измеритель амплитуды переменного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и970676 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 16. 04. 81 (2t) 3280954/18-21 с присоединением заявки № (23) ПриоритетОпубликовано 30.1082. Бкзллетеиь ¹ 40.

Р М К з

Н 03 К 13/02

6 01 к 17/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 325 (088. 8).

Дата опубликования описания 30. 10. 82 (71) Заявитель

AH Украинской ССР (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУД ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

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

Известен способ для измерения амплитуды переменного напряжения и тока 1).

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 преобраэуемого сигнала и входом формирователя, а второй вхрд — 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, первый вход кото.рого соединен с шиной преобразуемого сигнала и входом формирователя, а второй вход - c выходом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами устройства управления, введены ячейка памяти, линия задержки и три триггера, первые входы 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 которого соединен с вторым входом третьего триггера„ первым входом устройства управления и через линию задержки — с первым входом ячей» ки памяти и третьим входом второго триггера, четвертый вход которого соединен с выходом третьего триггера„

30 третий вход которого подключен к

970676 выходу первого триггера, второй вход ячейки памяти соединен с выходом нуль-органа,a выход — с вторым входом устройства управления.

На фиг. 1 дано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - временные диаграммы. устройство содержит ФоРмирователь

1, три триггера 2-4, линию 5 задержки, устройств б управления, преобразователь 7, нуль-орган 8, ячейку 9 tQ памяти.

При измерении амплитуды переменпого напряжения, период которого значительно больше времени переходных процессов цифро-аналогового преобра- у эователя (измерительного делителя напряжения) и устройства управления (ту к лд@)

Устройство работает следующим образом (фиг. 2) ° 20

Перед началом измерения триггер

2 устанавливается в нулевое состояние, а триггерЫ 3 и 4 — в единичное.

Формирователь 1 преобразует входное переменное напряжение н прямоугольную форму определенной амплиту« ды. Первый же спад напряжения на выходе формирователя 1 перебрасывает триггер 4 из единичного состояния в нулевое. Получившийся на прямом вы- 30 ходе триггера 4 спад напряжения установит триггер 3 в нулевое состояние, а также, поступая на устройство б управления, установит на выходе цифро-аналогового преобразователя 3S (Ю П) 7 первое значение компенсирующего напряжения. С выхода линии

5 задержки спад напряжения, задержанный на время, равное или большее времени переходных процессов, в уст- 40 ройстве б управления б и ЦАП 7 (Т > Г„в ), устанавливает триггер 4 в единичное состояние, а ячейку 9 памяти в состояние "перекомпенсация". Спад напряжения на втоРом входе триггера 2 устанавливает его в единичное состояние. Фронтом напряжения с выхода формирователя 1 триггер 2 установится в нулевое состояние ° Перепад напряжения на выходе триггера 2 установит триггер 3 вединичное состояние, За интервал времени, равный положительной полуволне входного напряжения, на нуль-орган 8 произведется сравнение входного напряжения с компенсирующим напряжением55

В случае, если в какой-то момент входное напряжение было больше компен-, сирующего, то сигналом с выхода нульоргана 8 ячейка 9 памяти установится в состояние "Недокомпенсация" ° По 60 завершении положительной полуволны измеряемого напряжения триггер 4 спадом напряжения с выхода Формирователя 1 устанавливается в нулевое состояние, а триггер 3 по спаду на пря- 65 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 появлении спада напряжения на выходе линии 5 задержки триггер 4 установится в единичное состояние, ячейка памяти в состояние

"Перекомиенсация" и т.д.

Таким образом, при Тз,Р Сда изменение компенсирующего найряжения производится с каждым периодом входного напряжения.

Рассмотрим, например случай, когда ТВ„ t„ (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 U8 и UK „ очень близки, и причем Ug> ) Цж д, 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 триг-, 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 6 управления осуществляется лишь тогда, когда после появления спада на выходе линии 5 задержки, свидетельствующего о завершении процесса установления значения U,<> q на втором входе, нуль-органа 8, на первый вход нуль970676 органа 8 поступит целая положительная полуволна измеряемого напряжения. Таким образом, при данном соотношении Т „ и Г спады напряжения, по которым производится переключение разрядов устройства б управления поступают не с каждым периодом входного напряжения, а через один.

При соотношении Т с С„ работа предлагаемого устройства отличается от Второго случая (Tgy Т"р g ) лишь тем, что пропускается большее число периодов входного напряжения (фиг.4).

Итак период поступления импульсов на устройство 6 управления при 35

Т „ )Т равен периоду входного напряжения, à с повышением частоты входного напряжения начинает сказываться действие линии 5 задержки, он остается большим, чем Гд независимо 20 от того, насколько высока частота измеряемого напряжения. Таким образом, используя линию задержки с Г 1 времени переключения устройства управления и ЦАП, можно измерять амплиту- 25 ду переменного напряжения до очень высоких частот, ограниченных только быстродействием формирователя триггеров 2-4, ячейки 9 памяти и нульоргана 8, но не зависящих от быстродействия устройства управления и ЦАП, а время отработки одного разряда будет автоматически уменьшаться и стремиться в пределе к 1".„,, 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 входс выхОдом цифро-аналогового преобразователя, входы которого соединены с выходами устройства управления, отличающийся тем,что, с целью расширения диапазона частот измеряемого переменного напряжения, в него введены ячейка памяти, линия задержки и три триггера, первые вы ходы 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 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, третий вход которого подключен к выходу первого триггера, второй вход 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

Р 145661, кл. G 01 R 17/02, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР.

Р 126191, кл. G 01 R 16/02, 1960 (прототип).

970676 авиа 2

Составитель В, Махнанов

Техред I(.Мыцьо Корректор М. Коста

Редактор H. Ковалева

Заказ 8424/75 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4