RU206669U1 - Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения - Google Patents
Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU206669U1 RU206669U1 RU2021109968U RU2021109968U RU206669U1 RU 206669 U1 RU206669 U1 RU 206669U1 RU 2021109968 U RU2021109968 U RU 2021109968U RU 2021109968 U RU2021109968 U RU 2021109968U RU 206669 U1 RU206669 U1 RU 206669U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- voltage
- integrator
- division unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/02—Measuring effective values, i.e. root-mean-square values
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 для измерения переменного напряжения путем преобразования его в постоянное в широком диапазоне частот. Устройство содержит интегратор, блок деления, два амплитудных детектора, аналоговый перемножитель, инвертор, два квадратора, сумматор и блок извлечения квадратного корня, причем вход устройства соединен с входами первого квадратора и интегратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом устройства, первый вход аналогового перемножителя подключен к выходу блока деления, причем вход устройства соединен с входом первого амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом аналогового перемножителя, выход которого через инвертор соединен с входом второго квадратора, а выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, второй вход которого соединен со вторым входом блока деления.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия устройства. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения переменного напряжения путем преобразования его в постоянное в широком диапазоне частот.
Известно устройство, вычисляющее среднеквадратичное значение переменного напряжения, состоящее из последовательно соединенных квадратора, интегратора и схемы извлечения квадратного корня [Тимонтеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь, 1982. - с. 73, рис. 4.31].
Недостатком данного устройства является фиксированная постоянная времени интегратора для различных частот измеряемого напряжения. Так для обеспечения требуемой точности постоянная времени интегрирования выбирается намного больше периода нижней частоты входного сигнала рабочего диапазона частот, что приводит к значительному снижению быстродействия измерения.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является устройство для измерения действующего значения переменного напряжения [Патент на ПМ №165619 РФ, МПК G01R 19/00, опубл. 11.05.2016 г.], содержащее интегратор, два квадратора, усилитель с управляемым коэффициентом усиления, компаратор, преобразователь частота-напряжение, сумматор и блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом устройства, вход которого соединен с входами первого квадратора и компаратора, выход которого соединен с входом преобразователя частота-напряжение, причем выход интегратора соединен с входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с входом второго квадратора, выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого соединен с входом блока извлечения квадратного корня, а выход преобразователя частота-напряжение соединен с управляющим входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Перестраиваемая постоянная времени интегратора позволяет повысить быстродействие устройства по сравнению с аналогом. Однако недостатком данного устройства является низкое его быстродействие особенно в области низких частот, обусловленное применением в устройстве преобразователя частота-напряжение, в схеме которого на выходе используется фильтр нижних частот. При этом постоянная времени фильтра нижних частот выбирается достаточно большой исходя из обеспечения заданных пульсаций выходного напряжения на самой нижней частоте рабочего диапазона. Это приводит к значительному времени установления выходного напряжения преобразователя частота-напряжение, что предопределяет низкое быстродействие устройства в широком диапазоне частот.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для измерения действующего значения переменного напряжения, содержащее интегратор, первый и второй квадраторы, сумматор и блок извлечения квадратного корня, причем вход устройства соединен с входами первого квадратора и интегратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом устройства, дополнительно введены первый и второй амплитудные детекторы, блок деления, инвертор и аналоговый перемножитель, первый вход которого подключен к выходу блока деления, причем вход устройства соединен с входом первого амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом аналогового перемножителя, выход которого через инвертор соединен с входом второго квадратора, а выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, второй вход которого соединен со вторым входом блока деления.
Существенными отличиями предлагаемого устройства являются введение первого и второго амплитудных детекторов, блока деления, инвертора и аналогового перемножителя, а также новая организация связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышения быстродействия устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1-u6, uвых.
Устройство (фиг. 1) содержит интегратор 1, блок деления 2, амплитудные детекторы 3 и 4, аналоговый перемножитель 5, инвертор 6, квадраторы 7 и 8, сумматор 9 и блок извлечения квадратного корня 10.
Преобразователь работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока uвх=Um вхsinωt подается на входы интегратора 1
и амплитудного детектора 3. На выходе интегратора 1 формируется напряжение u1, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону отставания (фиг. 2)
где Um вх - амплитуда входного напряжения;
U1m - амплитуда выходного напряжения интегратора;
ω - круговая частота входного напряжения;
R - сопротивление резистора интегратора;
С - емкость конденсатора интегратора.
После деления выходного напряжение интегратора на его амплитуду U1m, формируемую амплитудным детектором 4, в блоке деления 2, на его выходе формируется напряжение u2=-cosωt с единичной амплитудой, которое поступает на первый вход аналогового перемножителя 3.
В аналоговом перемножителе 5 производится перемножение напряжения u2 с амплитудным значением входного напряжения Um вх, поступающим с амплитудного детектора 3, в результате на его выходе формируется напряжение u3=-Um вхcosωt, тем самым происходит восстановление амплитуды входного напряжения Um вх.
После инвертирования инвертором 6, на его выходе формируется напряжение u4=Um вхcosωt, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90°.
Напряжения uвх=Um вхsinωt и u4=Um вхcosωt подаются на входы соответственно квадраторов 7 и 8.
На выходах квадраторов 7 и 8 формируются противофазные напряжения u5 и u6, полученные после возведения в квадрат напряжений uвх и u4, которые пульсируют с двухкратной частотой входного сигнала 2 со и имеют постоянную составляющую:
После суммирования напряжений u5 и u6 в сумматоре 9 и преобразований, на его выходе имеем напряжение u7, не содержащее переменной составляющей:
После операции извлечения квадратного корня в блоке извлечения квадратного корня 10 на его выходе и на выходе устройства формируется напряжение uвых:
Выходное постоянное напряжение UВых устройства не содержит переменной составляющей, а его величина равна амплитуде измеряемого входного напряжения Um вх, то есть пропорционально действующему значению UBX.
Таким образом, исключение из устройства преобразователя частота-напряжение позволило избавиться от фильтра нижних частот на его выходе, тем самым достигнут технический результат - повышение быстродействие устройства.
При практической реализации предлагаемого устройства интегратор 1 можно выполнить по известной схеме на операционном усилителе (ОУ) с времязадающей RC-цепью. Блок деления 2 можно выполнить на ОУ, включив перемножитель напряжений на микросхеме КР525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи. При этом вход х перемножителя необходимо подключить к выходу ОУ, выход через резистор - к инвертирующему входу, а на вход у подать напряжение Um с выхода амплитудного детектора 4. Амплитудные детекторы 3 и 4 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). Аналоговый перемножитель 5 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3. Инвертор 6 представляет собой обычный инвертирующий усилитель на ОУ с единичным коэффициентом усиления. При построении квадраторов 7 и 8 можно использовать перемножители напряжений на микросхеме КР525ПС3, объединив входы х и у. Сумматор 9 представляет собой обычный сумматор на ОУ. В качестве блока извлечения квадратного корня 10 можно использовать схему на ОУ, включив квадратор в цепь его отрицательной обратной связи.
Claims (1)
- Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения, содержащее интегратор, первый и второй квадраторы, сумматор и блок извлечения квадратного корня, причем вход устройства соединен с входами первого квадратора и интегратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый и второй амплитудные детекторы, блок деления, инвертор и аналоговый перемножитель, первый вход которого подключен к выходу блока деления, причем вход устройства соединен с входом первого амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом аналогового перемножителя, выход которого через инвертор соединен с входом второго квадратора, а выход интегратора соединен с первым входом блока деления и входом второго амплитудного детектора, второй вход которого соединен со вторым входом блока деления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109968U RU206669U1 (ru) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109968U RU206669U1 (ru) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU206669U1 true RU206669U1 (ru) | 2021-09-21 |
Family
ID=77862198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021109968U RU206669U1 (ru) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU206669U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU211214U1 (ru) * | 2022-03-22 | 2022-05-25 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU163765U1 (ru) * | 2016-02-15 | 2016-08-10 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
RU166785U1 (ru) * | 2016-07-25 | 2016-12-10 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
RU168459U1 (ru) * | 2016-08-05 | 2017-02-03 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
RU2644612C1 (ru) * | 2016-10-18 | 2018-02-13 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
US10664554B2 (en) * | 2014-03-03 | 2020-05-26 | Daihen Corporation | Measurement apparatus and data processing method |
-
2021
- 2021-04-09 RU RU2021109968U patent/RU206669U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10664554B2 (en) * | 2014-03-03 | 2020-05-26 | Daihen Corporation | Measurement apparatus and data processing method |
RU163765U1 (ru) * | 2016-02-15 | 2016-08-10 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
RU166785U1 (ru) * | 2016-07-25 | 2016-12-10 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
RU168459U1 (ru) * | 2016-08-05 | 2017-02-03 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
RU2644612C1 (ru) * | 2016-10-18 | 2018-02-13 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU211214U1 (ru) * | 2022-03-22 | 2022-05-25 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU206669U1 (ru) | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения | |
RU168700U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU167707U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU189666U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
RU168459U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU187664U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU205166U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU166785U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU167006U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU168431U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU168701U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU222700U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU215007U1 (ru) | Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока | |
RU2644612C1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU163965U1 (ru) | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения | |
RU196115U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU222789U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
RU226073U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU206074U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU163230U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU163765U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU205068U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU214610U1 (ru) | Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока | |
RU165619U1 (ru) | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения | |
RU187663U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |