RU2153679C2 - Method for complex determination of alternating voltage or sinusoidal current parameters - Google Patents
Method for complex determination of alternating voltage or sinusoidal current parameters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2153679C2 RU2153679C2 RU97111398A RU97111398A RU2153679C2 RU 2153679 C2 RU2153679 C2 RU 2153679C2 RU 97111398 A RU97111398 A RU 97111398A RU 97111398 A RU97111398 A RU 97111398A RU 2153679 C2 RU2153679 C2 RU 2153679C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sinusoidal signal
- amplitude
- time
- period
- sinusoidal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в тех областях научной и промышленной деятельности, где необходимо знание параметра переменного синусоидального напряжения или тока. The present invention relates to the field of measuring technology and can be used in those areas of scientific and industrial activity where knowledge of the parameter of an alternating sinusoidal voltage or current is necessary.
Известен способ определения амплитуды напряжения или тока синусоидальной формы, заключающийся в том, что синусоидальный сигнал выпрямляют и подают на конденсатор, где сохраняют его в виде заряда, пропорционально которому отображают значение амплитуды. Через амплитудное значение определяют эффективное Uэф= 0,707 Um и среднее Uср = 0,637 Um значения синусоидального сигнала. (см. А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: Бином, 1994 г., с. 318 - 325).A known method for determining the amplitude of the voltage or current in a sinusoidal shape, which consists in the fact that the sinusoidal signal is rectified and fed to the capacitor, where it is stored in the form of a charge in proportion to which the amplitude value is displayed. Through the amplitude value, the effective U eff = 0.707 U m and the average U cf = 0.637 U m values of the sinusoidal signal are determined. (see A. J. Peyton, V. Walsh. Analog electronics on operational amplifiers. - M.: Binom, 1994, p. 318 - 325).
К недостаткам данного способа следует отнести невозможность одновременного определения временных и частотных характеристик синусоидального сигнала. The disadvantages of this method include the impossibility of simultaneously determining the time and frequency characteristics of a sinusoidal signal.
Известен также способ определения периода синусоидального сигнала, заключающийся в том, что синусоидальный сигнал преобразуют с помощью триггера Шмидта в последовательность прямоугольных импульсов с периодом следования T, равным периоду синусоидального сигнала, и из этой последовательности с помощью переключателя задают n периодов измерения, в течение которых счетчик числа импульсов подсчитывает N импульсов с известным периодом следования Tи, но таким, что Tи << T. По завершении счета определяют период синусоидального сигнала по формуле T = (TиN)/n. По периоду определяют частоту ν = 1/T и циклическую частоту ω = (2π)/T синусоидального сигнала (см. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники, т. 3. - М.: Мир, 1993 г., с. 294 - 298).There is also a method for determining the period of a sinusoidal signal, which consists in converting a sinusoidal signal using a Schmidt trigger into a sequence of rectangular pulses with a pulse repetition period T equal to the period of the sinusoidal signal, and from this sequence using the switch specify n measurement periods during which the counter the number of pulses is counted by N pulses with a known repetition period T and , but such that T and << T. Upon completion of the count, determine the period of the sinusoidal signal according to the formulas e T = (T and N) / n. The period determines the frequency ν = 1 / T and the cyclic frequency ω = (2π) / T of the sinusoidal signal (see P. Horowitz, W. Hill. The Art of Circuit Engineering, vol. 3. - M.: Mir, 1993, p. . 294 - 298).
Недостатком этого способа является невозможность определения амплитуды синусоидального сигнала. The disadvantage of this method is the inability to determine the amplitude of the sinusoidal signal.
Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей процесса измерения параметров синусоидального сигнала, выражающееся в определении периода и амплитуды синусоидального сигнала по результатам измерения интервалов времени. The aim of the present invention is to expand the functionality of the process of measuring the parameters of a sinusoidal signal, expressed in determining the period and amplitude of the sinusoidal signal from the results of measuring time intervals.
Поставленная цель достигается тем, что в способе определения параметров переменного напряжения (или тока) синусоидальной формы, заключающемся в измерении интервала времени между тремя последовательными переходами напряжения (или тока) через некоторое пороговое напряжение (или ток), устанавливают два одинаковых по величине, но противоположных по знаку пороговых напряжений Uп (или тока), заведомо меньших амплитуды синусоидального сигнала, и измеряют последовательно время t1 между первыми двумя последовательными переходами двух пороговых напряжений (или токов) и время t2 от момента второго перехода порогового напряжения (или тока) до момента следующего третьего последовательного перехода того же порогового напряжения (или тока), а период колебаний синусоидального сигнала T и его амплитуду Um определяют по формулам:
T = 2(t1 + t2),
В предлагаемом способе комплексного определения параметров переменного напряжения или тока синусоидальной формы период колебаний и его амплитуду определяют по результатам последовательного измерения двух интервалов времени: времени между первыми двумя последовательными переходами двух пороговых напряжений (или токов) и времени от момента второго перехода порогового напряжения (или тока) до момента следующего третьего последовательного перехода того же порогового напряжения. В то время как в известном способе период синусоидального сигнала определяют по числу прямоугольных импульсов, с длительностью много меньшей величины измеряемого периода синусоидального сигнала, укладывающихся в задаваемом числе периодов синусоидального сигнала, задаваемых прямоугольными импульсами, период следования которых равен периоду синусоидального сигнала, а определение амплитуды синусоидального сигнала невозможно.This goal is achieved by the fact that in the method for determining the parameters of an alternating voltage (or current) of a sinusoidal shape, consisting in measuring the time interval between three consecutive transitions of voltage (or current) through a certain threshold voltage (or current), two equal in magnitude, but opposite by the sign of the threshold voltages U p (or current), obviously lower than the amplitude of the sinusoidal signal, and measure the time t 1 between the first two consecutive transitions of two thresholds x voltages (or currents) and time t 2 from the moment of the second transition of the threshold voltage (or current) until the next third sequential transition of the same threshold voltage (or current), and the oscillation period of the sinusoidal signal T and its amplitude U m are determined by the formulas:
T = 2 (t 1 + t 2 ),
In the proposed method for the complex determination of the parameters of an alternating voltage or sinusoidal current, the oscillation period and its amplitude are determined by the results of a sequential measurement of two time intervals: the time between the first two consecutive transitions of two threshold voltages (or currents) and the time from the moment of the second transition of the threshold voltage (or current ) until the next third consecutive transition of the same threshold voltage. While in the known method the period of the sinusoidal signal is determined by the number of rectangular pulses, with a duration much shorter than the measured period of the sinusoidal signal, which fit into the specified number of periods of the sinusoidal signal specified by rectangular pulses, the repetition period of which is equal to the period of the sinusoidal signal, and the determination of the amplitude of the sinusoidal signal is impossible.
Теоретическим обоснованием предлагаемого способа являются следующие положения. Если для синусоидального сигнала (фиг. 1) установить два пороговых уровня |+Uп| = |-Uп| = Uп, так что Un < Um, то относительно этих уровней можно ввести три интервала времени: t1, t2 и t3. В силу симметричности синусоидального сигнала относительно оси времени t1 = t3 и t1 = t1/2 + t1/2. Тогда период синусоидального сигнала может быть представлен следующим образом:
T = 2(t1/2 + t2 + t3/2) = 2(t1 + t2). (1)
Из уравнения синусоидального сигнала U = Umsinωt следует, что (см. фиг. 1):
(2)
Так как ω = 2π/T = 2π/[2(t1+t2)] = π/(t1+t2), то равенство (2) будет иметь вид
Т. о. из уравнений (1) и (3) следует, что для того, чтобы определить период синусоидального напряжения (или тока) и его амплитуду при заданном пороговом напряжении (или токе), достаточно замерить интервал времени t1 и t2 в соответствии с обозначениями на фиг. 1.The theoretical rationale for the proposed method are the following provisions. If for a sinusoidal signal (Fig. 1) set two threshold levels | + U p | = | -U p | = U p , so that U n <U m , then with respect to these levels, three time intervals can be introduced: t 1 , t 2 and t 3 . Due to the symmetry of the sinusoidal signal relative to the time axis t 1 = t 3 and t 1 = t 1/2 + t 1/2 . Then the period of the sinusoidal signal can be represented as follows:
T = 2 (t 1/2 + t 2 +
From the equation of the sinusoidal signal U = U m sinωt it follows that (see Fig. 1):
(2)
Since ω = 2π / T = 2π / [2 (t 1 + t 2 )] = π / (t 1 + t 2 ), equality (2) will have the form
T. about. from equations (1) and (3) it follows that in order to determine the period of the sinusoidal voltage (or current) and its amplitude at a given threshold voltage (or current), it is enough to measure the time interval t 1 and t 2 in accordance with the notation on FIG. 1.
На фиг. 1 представлен график изменения напряжения по синусоидальному закону с показом пороговых напряжений и измеряемых интервалов времени. In FIG. 1 shows a graph of voltage changes according to a sinusoidal law with a threshold voltage and measured time intervals.
На фиг. 2 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. In FIG. 2 presents a block diagram of a device that implements the proposed method.
На фиг. 3 представлена диаграмма сигналов в соответствующих точках устройства. In FIG. 3 is a signal diagram at corresponding points of the device.
Устройство (фиг. 2) содержит компараторы 1 и 2, неинвертирующий и инвертирующий входы которых подсоединены к общему входу. Выход компаратора 1 соединен с входом формирователя импульсов по срезу 3, выход которого соединен с входом "Стоп" измерителя интервалов времени 4, вход "Пуск" которого соединен с выходом формирователя импульсов по срезу 5, вход которого соединен с выходом компаратора 2. The device (Fig. 2) contains
Реализация предлагаемого способа приведенным устройством осуществляется следующим образом. На вход устройства (см. фиг. 2) подают синусоидальный сигнал, положительные полуволны которого по достижении порогового значения +Uп создают на выходе компаратора 1 прямоугольные импульсы длительностью t2, а отрицательные полуволны по достижении порогового напряжения -Uп создают на выходе компаратора 2 прямоугольные импульсы той же длительности t2 (см. фиг. 3). Эти последовательности импульсов подают на входы формирователей импульсов по срезу 3 и 5, на выходах которых формируются импульсы длительностью много меньшей t2, фронты которых совпадают по срезам импульсов, поступающих на их входы. Короткие импульсы с выхода формирователя импульсов по срезу 5 подают на вход "Пуск" измерителя интервалов времени 4 и запускают его. Короткие импульсы с выхода формирователя импульсов по срезу 3 подают на вход "Стоп" измерителя интервалов времени 4 и останавливают его. В результате измеритель интервалов времени измеряет время (t1 + t2), по которому и определяют период и амплитуду исследуемого синусоидального сигнала.Implementation of the proposed method with the above device is as follows. A sinusoidal signal is fed to the input of the device (see Fig. 2), the positive half-waves of which, upon reaching the threshold value + U p, create rectangular pulses of t 2 duration at the output of the comparator 1, and the negative half-waves, when the threshold voltage -U p is reached, compose at the output of the
Claims (1)
T = 2(t1 + t2),
Method complex determination parameters alternating voltage of sinusoidal form, which consists in measuring the time interval between the three successive transitions of the voltage after a certain threshold voltage, characterized in that mounted two identical magnitude but opposite in sign to the threshold voltage U n, smaller magnitude of the amplitude of the measured sinusoidal signal and successively measure the time t 1 between the first and second two successive transitions of identical magnitude but protivop false sign of threshold voltages, and time t 2 between the second and third consecutive transitions of one of two identical in magnitude but opposite in sign to the threshold voltages and the oscillation period T of the sinusoidal signal and its amplitude U m is determined by the formulas
T = 2 (t 1 + t 2 ),
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97111398A RU2153679C2 (en) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | Method for complex determination of alternating voltage or sinusoidal current parameters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97111398A RU2153679C2 (en) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | Method for complex determination of alternating voltage or sinusoidal current parameters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97111398A RU97111398A (en) | 1999-06-20 |
RU2153679C2 true RU2153679C2 (en) | 2000-07-27 |
Family
ID=20194973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97111398A RU2153679C2 (en) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | Method for complex determination of alternating voltage or sinusoidal current parameters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2153679C2 (en) |
-
1997
- 1997-07-03 RU RU97111398A patent/RU2153679C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. Т3. - М.: Мир, 1993, с.294-298. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0058050A1 (en) | Measuring method | |
RU2153679C2 (en) | Method for complex determination of alternating voltage or sinusoidal current parameters | |
JPS63191970A (en) | Continuous period-voltage converter | |
US4181949A (en) | Method of and apparatus for phase-sensitive detection | |
RU2032884C1 (en) | Integrating meter of ratio of two time intervals | |
SU1479886A1 (en) | Method and apparatus for determining active and reactive power | |
SU648916A1 (en) | Arrangement for measuring parameters of two-element resonance electric circuits | |
KR840002376B1 (en) | Electronic electric-energy meter | |
SU761961A1 (en) | Digital milliteslameter | |
SU1100578A1 (en) | Method of measuring harmonic signal phase shift | |
SU1757095A1 (en) | Method for comparation of alternating current from root-mean-square value | |
SU441521A1 (en) | Measuring device for sawtooth voltage non-linearity | |
SU703888A1 (en) | Frequency multiplier | |
SU1262399A2 (en) | Method for measuring amplitude of sine voltage | |
SU1046693A1 (en) | Sine voltage amplitude checking device | |
RU2235336C1 (en) | Uhf power measuring device | |
RU2028628C1 (en) | Method of and device for measuring frequency of low-frequency oscillations | |
RU2533746C2 (en) | Digital power meter | |
SU880224A1 (en) | Device for measuring electric pulse signals | |
SU1059659A1 (en) | Digital frequency discriminator | |
SU1026101A1 (en) | Aggregating magnetic amplifire core checking method | |
SU1661684A1 (en) | Method of determining rectangular pulse durations within periodic sequence | |
SU1185251A1 (en) | Apparatus for automatic selection of measuring limits | |
SU813272A1 (en) | Method of measuring pulse amplitude changes | |
SU1636783A1 (en) | Digital pulse voltage converter |