RU196223U1 - Измеритель частоты гармонического сигнала - Google Patents
Измеритель частоты гармонического сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU196223U1 RU196223U1 RU2019141470U RU2019141470U RU196223U1 RU 196223 U1 RU196223 U1 RU 196223U1 RU 2019141470 U RU2019141470 U RU 2019141470U RU 2019141470 U RU2019141470 U RU 2019141470U RU 196223 U1 RU196223 U1 RU 196223U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- unit
- output
- subtraction
- meter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована в измерительных устройствах, средствах автоматического контроля и управления. Устройство содержит амплитудный детектор, блок деления, квадратор, источник опорного сигнала, два блока вычитания, блок извлечения квадратного корня, два блока выделения модуля, блок дифференцирования и фильтр нижних частот, причем вход измерителя соединен с первым входом блока деления, входом амплитудного детектора и входом первого блока выделения модуля, выход амплитудного детектора соединен со вторым входом блока деления, выход которого через квадратор присоединен ко второму входу первого блока вычитания, выход источника опорного сигнала соединен с первым входом первого блока вычитания, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого блока выделения модуля, выход второго блока вычитания через блок дифференцирования соединен с входом второго блока выделения модуля, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого является выходом измерителя.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия измерителя частоты. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована в измерительных устройствах, средствах автоматического контроля и управления.
Известно устройство для измерения частоты и амплитуды гармонического сигнала [Авторское свидетельство СССР №1023246 МПК8 G01R 23/00, опубл. 15.06.1983 г.], содержащее три последовательно соединенные с входом устройства блока дифференцирования, два блока умножения, два блока вычитания, два блока деления, два блока возведения в квадрат и два блока извлечения квадратного корня.
Недостатком данного устройства является большая погрешность, вызванная значительным ослаблением входного сигнала в процессе тройного дифференцирования.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является измеритель частоты гармонического сигнала [Авторское свидетельство СССР №1160327 МПК8 G01R 23/00, опубл. 07.06.1985 г.], содержащий квадратор, два последовательно соединенные блока дифференцирования, последовательно соединенные умножитель, блок вычитания, блок деления, блок извлечения квадратного корня, индикатор и усилитель с автоматической регулировкой усиления, первый вход которого соединен с входной шиной, выход соединен с его вторым входом, с первым входом умножителя и с входом первого блока дифференцирования, выход которого соединен с входом квадратора, выход второго блока дифференцирования соединен со вторым входом умножителя, выход квадратора соединен со вторым входом блока вычитания.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком данного измерителя является низкое быстродействие, обусловленное применением усилителя с автоматической регулировкой усиления, схема которого, как правило, содержит детектор и фильтр нижних частот в цепи его отрицательной обратной связи. При этом, постоянная времени фильтра нижних частот выбирается достаточно большой, исходя из обеспечения заданных пульсаций напряжения управления на самой нижней частоте рабочего диапазона, что предопределяет низкое быстродействие устройства во всем рабочем диапазоне частот.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия измерителя частоты.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный измеритель частоты гармонического сигнала, содержащий блок дифференцирования, блок деления, первый блок вычитания, блок извлечения квадратного корня и квадратор, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, дополнительно введены амплитудный детектор, первый и второй блоки выделения модуля, источник опорного сигнала, второй блок вычитания и фильтр нижних частот, причем вход измерителя соединен с первым входом блока деления, входом амплитудного детектора и входом первого блока выделения модуля, выход амплитудного детектора соединен со вторым входом блока деления, выход которого присоединен к входу квадратора, выход источника опорного сигнала соединен с первым входом первого блока вычитания, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого блока выделения модуля, выход второго блока вычитания через блок дифференцирования соединен с входом второго блока выделения модуля, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого является выходом измерителя.
Существенными отличиями предлагаемого устройства является введение дополнительно амплитудного детектора, двух блоков выделения модуля, источника опорного сигнала, второго блока вычитания, фильтра нижних частот и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение быстродействия измерителя частоты.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя частоты, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1-u8 и uвых.
Измеритель частоты содержит (фиг. 1) амплитудный детектор 1, блок деления 2, квадратор 3, источник опорного сигнала 4, два блока вычитания 5 и 8, блок извлечения квадратного корня 6, два блока выделения модуля 7 и 10, блок дифференцирования 9 и фильтр нижних частот 11.
Устройство работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока uвх=Um вxsinωt (фиг. 2) с частотой ω подается на входы амплитудного детектора 1 и блока деления 2. После деления входного напряжение на его амплитуду Um вх, формируемую амплитудным детектором 1, в блоке деления 2, на его выходе формируется напряжение u1=sinωt с единичной амплитудой, которое поступает на вход квадратора 3. На выходе квадратора 3 формируется напряжение u2, полученное после возведения в квадрат напряжения u1 (фиг. 2):
После вычитания полученного напряжение u2, из единичного сигнала, вырабатываемого источником опорного сигнала 4, согласно известному тригонометрическому уравнению, на его выходе формируется напряжение u3 (фиг. 2):
u3=1-sin2ωt=cos2ωt.
После операции извлечения квадратного корня в блоке извлечения квадратного корня 6, на его выходе формируется напряжение u6 (фиг. 2):
При этом на выходе первого блока выделения модуля 7 формируется напряжение u5 (фиг. 2):
Напряжения u4 и u5 имеют форму напряжения двухполупериодного выпрямления, сдвинутые друг относительно друга на угол 90° (фиг. 2).
Напряжения u4 и u5 подаются соответственно на второй и первый входы блока вычитания 8, на выходе которого после операции вычитания u5 из u4 формируется переменное напряжение u6, имеющее форму близкую к треугольной (фиг. 2).
В результате дифференцирования блоком дифференцирования 9 напряжения u6 на его выходе формируется переменное напряжение u7, по форме близкое к прямоугольной (фиг. 2).
После выпрямления переменного напряжения u7 во втором блоке выделения модуля 10, на его выходе формируется постоянное напряжение ив, содержащее незначительные пульсации, которые эффективно сглаживаются фильтром нижних частот 11, имеющим небольшую постоянную времени (фиг. 2).
В результате на выходе фильтра нижних частот 11 и на выходе устройства формируется постоянное напряжение uвых, которое не содержит переменной составляющей, а его величина пропорциональна измеряемой частоте со входного синусоидального напряжения uвх.
Таким образом, коэффициент пульсаций напряжения u10 на выходе второго блока выделения модуля 10 предлагаемого измерителя значительно ниже, чем на выходе детектора усилителя с автоматической регулировкой усиления прототипа. Это позволило применить фильтр нижних частот 11 со значительно меньшей постоянной времени, что привело к повышению быстродействия измерителя более, чем в три раза.
При практической реализации предлагаемого измерителя амплитудный детектор 1 можно выполнить по одной из известных схем (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 292, рис. 11.17; стр. 304, рис. 11.29). Блок деления 2 можно выполнить на операционном усилителе (ОУ), включив перемножитель напряжений на микросхеме К525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи. В качестве квадратора 3 можно использовать перемножитель сигналов на микросхеме К525ПС3, объединив при этом ее информационные входы х и у. В качестве источника опорного сигнала 4 можно использовать интегральный стабилизатор напряжения с прецизионным делителем. Блоки вычитания 5,8 представляют собой обычный параллельный сумматор на операционном усилителе (ОУ). В качестве блока извлечения квадратного корня 6 можно использовать схему на ОУ, включив квадратор на микросхеме перемножителя напряжений К525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи. Блоки выделения модуля 7, 10 можно выполнить по схеме двухполупериодного выпрямителя на ОУ (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 315, рис. 11.37). Блок дифференцирования 9 представляет собой дифференциатор, выполненный по известной схеме на ОУ с времязадающей RC-цепью. Фильтр нижних частот 12 можно выполнить по схеме фильтра нижних частот первого порядка на ОУ (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 105, рис. 6.10).
Claims (1)
- Измеритель частоты гармонического сигнала, содержащий блок дифференцирования, блок деления, первый блок вычитания, блок извлечения квадратного корня и квадратор, выход которого соединен со вторым входом первого блока вычитания, отличающийся тем, что в него дополнительно введены амплитудный детектор, первый и второй блоки выделения модуля, источник опорного сигнала, второй блок вычитания и фильтр нижних частот, причем вход измерителя соединен с первым входом блока деления, входом амплитудного детектора и входом первого блока выделения модуля, выход амплитудного детектора соединен со вторым входом блока деления, выход которого присоединен к входу квадратора, выход источника опорного сигнала соединен с первым входом первого блока вычитания, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого блока выделения модуля, выход второго блока вычитания через блок дифференцирования соединен с входом второго блока выделения модуля, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого является выходом измерителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141470U RU196223U1 (ru) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Измеритель частоты гармонического сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019141470U RU196223U1 (ru) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Измеритель частоты гармонического сигнала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU196223U1 true RU196223U1 (ru) | 2020-02-19 |
Family
ID=69626779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019141470U RU196223U1 (ru) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Измеритель частоты гармонического сигнала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU196223U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU212147U1 (ru) * | 2022-04-22 | 2022-07-08 | Евгений Борисович Колесников | Измеритель частоты гармонического сигнала |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1160327A1 (ru) * | 1983-12-30 | 1985-06-07 | Войсковая Часть 33872 | Измеритель частоты гармонического сигнала |
US6820017B1 (en) * | 1999-07-19 | 2004-11-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for determining the amplitude and phase angle of a measuring signal corresponding to a current or voltage of an electrical power supply network |
RU2456624C1 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-07-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения" "СПбГУКиТ" | Устройство для измерения гармонических искажений электрического сигнала и его производных |
WO2017044011A1 (ru) * | 2015-09-12 | 2017-03-16 | Андрей Викторович ШПИТАЛЬНЫЙ | Способ обработки гармонического сигнала. |
RU187664U1 (ru) * | 2018-09-24 | 2019-03-14 | Евгений Борисович Колесников | Измеритель частоты гармонического сигнала |
-
2019
- 2019-12-12 RU RU2019141470U patent/RU196223U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1160327A1 (ru) * | 1983-12-30 | 1985-06-07 | Войсковая Часть 33872 | Измеритель частоты гармонического сигнала |
US6820017B1 (en) * | 1999-07-19 | 2004-11-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for determining the amplitude and phase angle of a measuring signal corresponding to a current or voltage of an electrical power supply network |
RU2456624C1 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-07-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения" "СПбГУКиТ" | Устройство для измерения гармонических искажений электрического сигнала и его производных |
WO2017044011A1 (ru) * | 2015-09-12 | 2017-03-16 | Андрей Викторович ШПИТАЛЬНЫЙ | Способ обработки гармонического сигнала. |
RU187664U1 (ru) * | 2018-09-24 | 2019-03-14 | Евгений Борисович Колесников | Измеритель частоты гармонического сигнала |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU212147U1 (ru) * | 2022-04-22 | 2022-07-08 | Евгений Борисович Колесников | Измеритель частоты гармонического сигнала |
RU212580U1 (ru) * | 2022-05-04 | 2022-07-29 | Евгений Борисович Колесников | Измеритель частоты гармонического сигнала |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU168373U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
RU189666U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
RU196223U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU167707U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU196115U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU168701U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU212580U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU187664U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU162209U1 (ru) | Измерительный преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное | |
RU212147U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU189717U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
RU222789U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU223943U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU168459U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU163765U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU195861U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного тока в постоянный | |
RU163230U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU168431U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU169243U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU167006U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU189665U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
RU222700U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU196044U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU190694U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
RU204749U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201213 |