RU211214U1 - Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное - Google Patents
Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное Download PDFInfo
- Publication number
- RU211214U1 RU211214U1 RU2022107645U RU2022107645U RU211214U1 RU 211214 U1 RU211214 U1 RU 211214U1 RU 2022107645 U RU2022107645 U RU 2022107645U RU 2022107645 U RU2022107645 U RU 2022107645U RU 211214 U1 RU211214 U1 RU 211214U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- voltage
- converter
- phase shifter
- Prior art date
Links
- 241001442055 Vipera berus Species 0.000 claims abstract description 17
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 241001646071 Prioneris Species 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения переменного напряжения в широком диапазоне частот путем преобразования его в постоянное. Измерительный преобразователь содержит управляемый фазосмещатель, неуправляемый фазосмещатель, компаратор, счетный триггер, сумматор, усилитель-ограничитель, преобразователь частота-напряжение, источник задающего сигнала, перемножитель, интегратор и управляемый усилитель. Вход измерительного преобразователя подключен к входу управляемого фазосмещателя и входу неуправляемого фазосмещателя, выход которого соединен с входом компаратора, выход которого соединен с входом преобразователя частота-напряжение и входом счетного триггера, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя и с первым входом сумматора, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, выход перемножителя через интегратор соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазосмещателя, выход которого соединен с выходом измерительного преобразователя, а второй вход сумматора соединен с выходом источника задающего сигнала. Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия и точности преобразователя. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, и может быть использована для измерения переменного напряжения в широком диапазоне частот путем преобразования его в постоянное.
Известен измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное [Патент на ПМ №163230 РФ, МПК G01R 19/22, опубл. 10.07.2016 г.], содержащий фазосмещатель, первый и второй квадраторы, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя соединен с входами первого квадратора и фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго квадратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя.
Недостатком данного преобразователя является то, что наряду с высоким быстродействием и точностью его область применения ограничивается только измерением напряжения промышленной частоты, так как фазосмешатель обеспечивает фазовый сдвиг в 90° только на этой частоте. На других частотах преобразователь не выполняет своей функции, так как его выходное напряжение будет иметь значительную переменную составляющую, соизмеримую с постоянной.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное [Патент на ПМ №166785 РФ, МПК G01R 19/22, опубл. 10.12.2016 г.], содержащий управляемый фазосмещатель, первый и второй квадраторы, сумматор и блок извлечения квадратного корня, фазовый детектор, ПИ-регулятор и источник задающего сигнала, причем вход преобразователя соединен с входами первого квадратора и управляемого фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго квадратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя, вход и выход управляемого фазосмещателя соединены соответственно с первым и вторым входами фазового детектора, выход которого соединен с первым входом ПИ-регулятора, второй вход которого соединен с выходом источника задающего сигнала, а выход ПИ-регулятора присоединен к управляющему входу управляемого фазосмещателя.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком данного преобразователя является наличие в нем ПИ-регулятора, работа которого характеризуется временем регулирования, обусловленным наличием интегральной составляющей у ПИ-регулятора. В результате этого регулируемая величина достигает требуемого значения через некоторое время, называемое временем установления, и преобразователь обладает низким быстродействием. Кроме того, наличие переходного процесса снижает точность преобразователя в переходных режимах.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия и точности преобразователя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий управляемый фазосмещатель, вход которого подключен к входу измерительного преобразователя, источник задающего сигнала и сумматор, дополнительно введены неуправляемый фазосмещатель, компаратор, счетный триггер, усилитель-ограничитель, преобразователь частота-напряжение, перемножитель, интегратор и управляемый усилитель, причем вход измерительного преобразователя через неуправляемый фазосмещатель соединен с входом компаратора, выход которого соединен с входом преобразователя частота-напряжение и входом счетного триггера, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя и с первым входом сумматора, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, выход перемножителя через интегратор соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазосмещателя, выход которого соединен с выходом измерительного преобразователя, а второй вход сумматора соединен с выходом источника задающего сигнала.
Существенными отличиями предлагаемого измерительного преобразователя являются введение неуправляемого фазосмещателя, компаратора, счетного триггера, усилителя-ограничителя, преобразователя частота-напряжение, перемножителя, интегратора, управляемого усилителя, а также организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение быстродействия и точности преобразователя.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема измерительного преобразователя, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1, u2, u3, u6, u9, u10 и uвых.
Измерительный преобразователь (фиг. 1) содержит управляемый фазосмещатель 1, неуправляемый фазосмещатель 2, компаратор 3, счетный триггер 4, сумматор 5, усилитель-ограничитель 6, преобразователь частота-напряжение 7, источник задающего сигнала 8, перемножитель 9, интегратор 10 и управляемый усилитель 11.
Измерительный преобразователь работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение uвх=Umвхsinωt с частотой ω=2πƒ подается на входы управляемого фазосмещателя 1 и неуправляемого фазосмещателя 2. На выходе неуправляемого фазосмещателя 2 формируется напряжение u1 с неизменной амплитудой Umвх, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону опережения u1=Umвхcosωt и подается на вход компаратора 3 (фиг. 2). Компаратор 3 преобразует это напряжение в напряжение u2 прямоугольной формы (фиг. 2), которое подается на входы преобразователя частота-напряжение 4 и вход счетного триггера 4 (фиг. 2). Счетный триггер 4 делит частоту его входного напряжения u2 на два, и на его выходе формируется напряжение u3 прямоугольной формы с частотой ƒ/2 (фиг. 2).
В сумматоре 5 напряжение u3 суммируется с отрицательным напряжением u4 от источника задающего сигнала 8, величина которого выбирается около половины амплитуды u3. В результате на выходе сумматора 5 формируется переменное напряжение u5 прямоугольной формы с частотой ƒ/2 и амплитудой близкой к 2,5 В, которое поступает на вход усилителя-ограничителя 6. Усилитель-ограничитель 6 формирует на своем выходе переменное напряжение u6 прямоугольной формы с фиксированным значением амплитуды, равным ±10 В. Это напряжение поступает на первый вход перемножителя 9, на второй вход которого поступает напряжение с выхода преобразователя частота-напряжение 7, пропорциональное частоте ƒ входного сигнала измерительного преобразователя. При этом коэффициент передачи KП1=U2/ƒ преобразователя частота-напряжение 7 выбирается таким образом, чтобы при максимальной рабочей частоте ƒmax измерительного преобразователя,
максимальное напряжение на втором входе перемножителя 9 не превышал 10 В, т.е. KП1=10/ƒmax.
В результате перемножения напряжений u6 и u7 в перемножителе 9, на его выходе и на входе интегратора 9 формируется прямоугольное напряжение, амплитуда которого U8m пропорциональна текущей частоте ƒ входного сигнала измерительного преобразователя:
где KП1=10/ƒmax - коэффициент передачи преобразователя частота-напряжение 7;
KП2=0,1 - коэффициент передачи перемножителя 9;
U6m=10 В - амплитуда выходного напряжения усилителя-ограничителя 6. Интегратор 10 преобразует его входное напряжение u8 прямоугольной формы в переменное напряжение треугольной формы, амплитуда которого определяется выражением:
где Т=1/ƒ - период входного сигнала измерительного преобразователя.
Так как амплитуда входного напряжения u7 интегратора 10 пропорциональна частоте ƒ, то выходное напряжение u9 интегратора 10 треугольной формы имеет стабильную амплитуду U10m=5 В и не зависит от частоты ƒ входного сигнала делителя частоты.
Отсюда следует, что для выбора параметров времязадающих элементов схемы интегратора 10 R и С необходимо выдержать следующее соотношение:
Выходное напряжение u9 интегратора 10 треугольной формы с частотой ƒ/2 подается на вход управляемого усилителя 11, на управляющий вход которого подается напряжение из прямоугольной формы с выхода счетного триггера 4. Это напряжение приводит к переключению полярности выходного напряжения u10 управляемого усилителя 11. Причем положительная полярность напряжение u3 приводит к изменению полярности выходного напряжения u9 интегратора 10 на противоположную, а отрицательная полярность - не изменяет полярность напряжения u9. Коэффициент передачи управляемого усилителя 11 выбран, равным единице, поэтому в первый полупериод выходного напряжения u3 счетного триггера 4 он работает как инвертор, а во второй - как повторитель (фиг. 2).
В результате на выходе управляемого усилителя 11 формируется переменное пилообразное напряжение амплитудой равной U10m=5 В и частотой ƒ. Это напряжение u10 подается на управляющий вход управляемого фазовращателя 1 (фиг. 2).
В устройстве применен управляемый фазосмещатель 1, который позволяет линейно изменять фазу ϕ входного сигнала от -180° до +180° при изменении величины управляющего напряжения от -5 В до +5 В (фиг. 2). Это пилообразное управляющее напряжение u7, воздействуя на управляемый фазосмещатель 1, изменяет фазу ϕ его входного сигнала от -180° до +180° с частотой ƒ входного напряжения uвх (фиг. 2).
В результате, учитывая то, что входное напряжение uвх отстает от выходного напряжения u5 интегратора со сбросом 6 на угол 90°, на выходе управляемого фазосмещателя 1 и на выходе измерительного преобразователя, формируется выходное напряжение uвых:
Из полученного выражения и временных диаграмм (фиг. 2) видно, что частота выходного напряжения uвых преобразователя равна нулю, то есть имеет место преобразование переменного напряжения в постоянное. При этом величина выходного постоянного напряжения uвых преобразователя равна амплитуде входного напряжения uвх и пропорциональна его действующему значению:
Таким образом, применение в измерительном преобразователе неуправляемого фазосмещателя 2, компаратора 3, счетного триггера 4, усилителя-ограничителя 6, преобразователя частота-напряжение 7, перемножителя 9, интегратоа 10 и управляемого усилителя 11 позволяет добиться требуемого технического результата - повышение быстродействия и точности преобразователя.
При практической реализации предлагаемого измерительного преобразователя управляемый фазосмещатель 1 можно выполнить по схеме (Патент на ПМ №206198 РФ, G01R 19/22. Управляемый фазовращатель, опубл. 30.08.2021 г.). Неуправляемый фазосмещатель 2 можно выполнить по схеме (Патент РФ №127554, Н03В 27/00. Формирователь квадратурных сигналов, опубл. 27.04.2013 г.). Компаратор 3 можно выполнить на микросхеме К554СА3. В качестве счетного триггера 4 можно использовать микросхему К561ТВ1. Сумматор 5 представляет собой неинвертирующий сумматор на ОУ. Усилитель-ограничитель 6 может быть выполнен по схеме (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 267, рис. 11.10). В качестве преобразователя частота-напряжение 7 можно использовать преобразователь на микросхеме КР1108ПП1. Источник постоянного напряжения 8 представляет собой обычный источник стабильного напряжения. Перемножитель 9 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3. Интегратор 10 можно выполнить по известной схеме на ОУ с времязадающей RC-цепью. Управляемый усилитель 11 можно выполнить по схеме управляемого усилителя (Патент на ПМ №168550 РФ, МПК G01R 25/00, опубл. 8.02.2017 г.).
Claims (1)
- Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий управляемый фазосмещатель, вход которого подключен к входу измерительного преобразователя, источник задающего сигнала и сумматор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены неуправляемый фазосмещатель, компаратор, счетный триггер, усилитель-ограничитель, преобразователь частота-напряжение, перемножитель, интегратор и управляемый усилитель, причем вход измерительного преобразователя через неуправляемый фазосмещатель соединен с входом компаратора, выход которого соединен с входом преобразователя частота-напряжение и входом счетного триггера, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя и с первым входом сумматора, выход которого через усилитель-ограничитель соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, выход перемножителя через интегратор соединен с входом управляемого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазосмещателя, выход которого соединен с выходом измерительного преобразователя, а второй вход сумматора соединен с выходом источника задающего сигнала.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU211214U1 true RU211214U1 (ru) | 2022-05-25 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215007U1 (ru) * | 2022-09-21 | 2022-11-24 | Евгений Борисович Колесников | Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203772944U (zh) * | 2014-01-16 | 2014-08-13 | 贵州省计量测试院 | 自动识别信号类型的真有效值交直流电压测量装置 |
RU163965U1 (ru) * | 2016-03-24 | 2016-08-20 | Евгений Борисович Колесников | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения |
RU168459U1 (ru) * | 2016-08-05 | 2017-02-03 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
CN105652074B (zh) * | 2014-12-03 | 2018-08-10 | 万国半导体(开曼)股份有限公司 | 电压检测电路及检测电压变化的方法 |
RU205166U1 (ru) * | 2021-04-09 | 2021-06-29 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
RU206669U1 (ru) * | 2021-04-09 | 2021-09-21 | Евгений Борисович Колесников | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения |
JP7072184B2 (ja) * | 2018-01-12 | 2022-05-20 | 日本圧着端子製造株式会社 | 圧接コネクタ |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN203772944U (zh) * | 2014-01-16 | 2014-08-13 | 贵州省计量测试院 | 自动识别信号类型的真有效值交直流电压测量装置 |
CN105652074B (zh) * | 2014-12-03 | 2018-08-10 | 万国半导体(开曼)股份有限公司 | 电压检测电路及检测电压变化的方法 |
RU163965U1 (ru) * | 2016-03-24 | 2016-08-20 | Евгений Борисович Колесников | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения |
RU168459U1 (ru) * | 2016-08-05 | 2017-02-03 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
JP7072184B2 (ja) * | 2018-01-12 | 2022-05-20 | 日本圧着端子製造株式会社 | 圧接コネクタ |
RU205166U1 (ru) * | 2021-04-09 | 2021-06-29 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
RU206669U1 (ru) * | 2021-04-09 | 2021-09-21 | Евгений Борисович Колесников | Устройство для измерения действующего значения переменного напряжения |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215007U1 (ru) * | 2022-09-21 | 2022-11-24 | Евгений Борисович Колесников | Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока |
RU225928U1 (ru) * | 2024-02-09 | 2024-05-15 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного тока в постоянный |
RU226073U1 (ru) * | 2024-03-01 | 2024-05-21 | Евгений Борисович Колесников | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU211214U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU211821U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU197065U1 (ru) | Делитель частоты гармонического сигнала | |
RU222351U1 (ru) | Регулируемый измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU226232U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU215007U1 (ru) | Преобразователь активной мощности в напряжение постоянного тока | |
RU222350U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU226073U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU196044U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов | |
RU214462U1 (ru) | Измеритель коэффициента мощности | |
RU212274U1 (ru) | Фазочувствительный измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU206287U1 (ru) | Утроитель частоты | |
RU206323U1 (ru) | Делитель частоты гармонического сигнала | |
RU227883U1 (ru) | Формирователь сигнала треугольной формы | |
RU212189U1 (ru) | Управляемый умножитель частоты гармонического сигнала | |
RU212993U1 (ru) | Управляемый гармонический умножитель частоты | |
RU195861U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного тока в постоянный | |
RU2587545C1 (ru) | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения | |
RU206322U1 (ru) | Делитель частоты гармонического сигнала | |
RU225745U1 (ru) | Делитель частоты гармонического сигнала | |
RU215529U1 (ru) | Утроитель частоты | |
RU213443U1 (ru) | Измеритель коэффициента мощности | |
RU213672U1 (ru) | Управляемый делитель частоты гармонического сигнала | |
RU205166U1 (ru) | Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное | |
RU206074U1 (ru) | Устройство сдвига фазы на 90 градусов |