PL106302B1 - Elektroniczny uklad do wyznaczania sredniej wartosci kwadratowej sygnalu analogowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny uklad do [wyznaczania sredniej wartosci kwadratowej sygnalu analogowego sluzacy do usredniania za dowolny czas pomiaru analogowego sygnalu wej¬ sciowego podniesionego do kwadratu.

Dotychczasowe uklady wyznaczajace srednia wartosc kwadratowa mozna podzielic na kilka grup. Jednia z tych grup sa uklady wyznaczajace srednia wartosc kwadratowa przebiegu sinusoi¬ dalnego za pomoca przeskalowanego miernika magnetoelektrycznego z prostownikiem. Czas usred¬ niania jest tu zwiazany ze stala czasowa mecha¬ nizmu wychylowego.

Inna grupa sa mierniki termoelektryczne, w któ¬ rych wykorzystuje sie proporcjonalna zaleznosc mocy wydzielanej na elemencie oporowym do kwadratu napiecia lub pradu. Czais usredniania tych mierników zwiazany jest z bezwladnoscia termiczna elementu.

Duza czesc ukladów wyznaczajacych srednia wartosc kwadratowa bazuje na ksztaltowaniu fun¬ kcji kwadratowej przez wykorzystanie nieliniowej charakterystyki elementu czynnego., lub przez aproksymacje funkcji odcinkami liniowymi. Czas usredniania jest w tym przypadku scisle zwiazany ze stala czasowa integratora.

Dotychczasowe uklady wyznaczajace srednia wartosc kwadratowa usredniaja przebiegi za czas scisle zwiazany ze stalymi czasowymi mechaniz¬ mu wychylowego luib ukladu calkujacego integra- 26 tora. Nie daja mozliwosci wyznaczenia sredniej wartosci kwadratowej przebiegu za dowolny czas pomiaru. Metody ksztaltowania funkcji kwadrato¬ wej wykorzystujace nieliniowa charakterystyke elementu czynnego lub aproksymujace funkcje odcinkami liniowymi juz w 'zalozeniach nosza w sobie bledy aproksymacji rzutujace na ich do¬ kladnosc i wykazuja silna zaleznosc od tempera¬ tury.

Kompensacja zmian temperaturowych przez zasto¬ sowanie ukladów kompensujacych pociaga za soba komplikacje ukladowe.

Celem wynalazku jest opracowanie elektronicznego ukladu do wyznaczania sredniej wartosci kwadra¬ towej sygnalu rejestrowanego w zakresie dowol¬ nego czasu usredniania, w którym kwadrat sygna¬ lu wejsciowego uzyskuje siie wykorzystujac zalez¬ nosci definicyjne pozbawione bledu aproksymacji.

Dla osiagniecia tego celu postawiono zadanie opracowania ukladu, w którym wambosc zintegro¬ wanego kwadratu przebiegu badanego uzykuje sie w bloku integratora hybrydowego z modulacja czasowo-amplitudowa, zas usrednianie za czas po¬ miaru odbywa sie poprzez dzielenie analogowe w ukladzie wzmacniacza o zmiennym sprzezeniu zwrotnym sterowanym cyfrowo.

Uklad wedlug wynalazku posiada wejscie dla sygnalu analogowego polaczone z wejsciem ukladu fflpiulacji amplitudowo-czasowej. Wyjscie tego ukladu polaczone jest z wejsciem ukladu inte- 106 3023 106 302 4 gratara hybrydowego^ który posiada wyjscie ana¬ logowe i cyfrowe. Wyjscie analogowe polaczone jest bezposrednio z wejsciem wzmacniacza sumu¬ jacego, a wyjscie cyfrowe polaczone jest z reje¬ strem calki. Wyjscie cyfrowe rejestru calki pola¬ czone jesit z wejsciem wzmacniacza sumujacego poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy. Wzmac¬ niacz sumujacy posiada /w petli sprzezenia zwrot¬ nego siec rezystorów sterowanych z rejestru czasu pomiaru.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który jest sche¬ matem blokowym ukladu.

Sygnal wejscio^S^bodany jest na wejscie ukla¬ du modulacji amplAuliowo^czasoiwej 1. Na wyjisciu tego ukladu otrzymuje sie przebieg prostokatny o zmiennym wypelnieniu i zmiennej amplitudzie.

Sygnal ten je.sjt $astej>nie~ calkowany w ukladzie integratora hybrydowego 2. Po jego scalkowaniu otrzymuje sie sygnal proporcjonalny do calki z kwadratu przebiegu wejsciowego. Wartosc tej calki pamietana jest w postaci cyfrowej i analogowej, przy czym w rejestrze calki 3 zapamietana jest ilosc przekroczen napiecia proporcjonalnego do scisle okreslanej wartosci calki z kwadratu syg¬ nalu wejsciowego zas postac analogowa calki pa¬ mietana jest jako napiecie na wyjsciu czesci ana¬ logowej integratora hybrydowego, które jest na nim w momencie zakonczenia pomiaru.

Wyjscie analogowe integratora 2 polaczone jest bezposrednio z wejsciem wzmacniacza sumujace¬ go 4, zas wyjscie cyfrowe rejestru calki 3 pola¬ czone jest z wejsciem wzmacniacza sumujacego 4 poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy 5. W ob¬ wodzie sprzezenia zwrotnego wzmacniacza sumu- jacego 5 znajduje sie siec rezystorów 6 sterowa¬ na z rejestru czasu pomiaru 7.

Uklad wedlug wynalazku laczy w sobie do¬ kladnosc techniki cyfrowej z prostota realizacji ukladów analogowych. Wykorzystanie wlasnosci modulacja czasowo-amplitudowej pozwala na uzy¬ skanie kwadratu przebiegu wejsciowego' pozba¬ wionego bledów aproksymacji, oraz na znaczne uniezaleznienie od wplywów temperaturowych.

Zastosowanie wzmacniacza sumujacego o sterowa¬ nym wzmocnieniu pozwala na usrednianie za do¬ wolny czas pomiaru.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Elektroniczny uklad do wyznaczania sredniej wartosci kwadratowej sygnalu analogowego, w którym zintegrowany kwadrat sygnalu wejsciowe¬ go uzyskuje sie na scalkowaniu sygnalu z wyj¬ scia ukladu modulacji amplitudowo-czasowej, a usrednianie za dowolny czas pomiaru dokonywane jest w ukladzie wzmacniacza o zmiennym wzmoc¬ nieniu, znamienny tym, ze wejscie sygnalu mie¬ rzonego polaczone jest z wejsciem ukladu modu¬ lacji amplitudowo-czasowej (1), którego wyjscie polaczone jest z wejsciem ukladu integratora hy¬ brydowego (2), a wyjscie analogowe integratora (2) polaczone jest bezposrednio z wejsciem wzmacnia¬ cza sumujacego (4), zas wyjscie cyfrowe polaczone jest z wejsciem rejestru calki (3), którego wyjscie polaczone jest z wejsciem wzmacniacza sumuja¬ cego (4) poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy (5), a wzmacniacz sumujacy (4) posiada w petli sprzezenia zwrotnego siec rezystorów (6) sterowa¬ nych z rejestru czasu pomiaru (7). h o m