RU222700U1

RU222700U1 - Измеритель частоты гармонического сигнала

Info

Publication number: RU222700U1
Application number: RU2023126939U
Authority: RU
Inventors: Евгений Борисович Колесников
Original assignee: Евгений Борисович Колесников
Filing date: 2023-10-18
Publication date: 2024-01-17

Abstract

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована в измерительных устройствах, средствах автоматического контроля и управления. Измеритель частоты содержит блок дифференцирования, первый и второй амплитудные детекторы и блок деления, причем вход измерителя соединен с входами блока дифференцирования и первого амплитудного детектора, выход которого соединен с первым входом блока деления, выход которого является выходом измерителя, а выход блока дифференцирования через второй амплитудный детектор соединен со вторым входом блока деления. Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия измерителя частоты. 1 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 соединенных 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. Кроме того, устройство не позволяет производить автоматических сигналов различной амплитуды, т.к. в блоке деления амплитуда входного сигнала задается, а не измеряется.

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 и блок деления, дополнительно введены первый и второй амплитудные детекторы, причем вход измерителя соединен с входами блока дифференцирования и первого амплитудного детектора, выход которого соединен с первым входом блока деления, выход которого является выходом измерителя, а выход блока дифференцирования через второй амплитудный детектор соединен со вторым входом блока деления.

Существенными отличиями предлагаемого устройства является введение двух амплитудных детекторов и организация новых связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышения быстродействия измерения частоты.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.

На фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя частоты.

Измеритель частоты содержит (фиг. 1) блок дифференцирования 1, первый и второй амплитудные детекторы 2 и 3 и блок деления 4.

Устройство работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока с частотой со подается на входы блока дифференцирования 1 и второго амплитудного детектора 3.

На выходе блок дифференцирования 1 формируется напряжение u₁ с амплитудой, зависящей от частоты и амплитуды входного напряжения и сдвинутое по фазе относительно u_вх на угол 90° в сторону опережения:

где R_д - сопротивление резистора блока дифференцирования 1;

С_д - сопротивление резистора блока дифференцирования 1;

R_дС_д - постоянная времени блока дифференцирования 1.

Первый амплитудный детектор 2 выделяет из напряжения u₁ его амплитудное значение, которое подается на первый вход блока деления 4:

В блоке деления 4 это напряжение делится на амплитуду входного напряжения формируемую на выходе второго амплитудного детектора 3, и на его выходе формируется постоянное напряжение u_вых, пропорциональное частоте со входного напряжения:

В полученном выражении отсутствует амплитуда входного напряжения в результате чего выходное напряжение u_вых измерителя зависит пропорционально частоте со входного напряжения

Таким образом, за счет исключения из схемы фильтра нижних частот, входящего в состав усилителя с автоматической регулировкой усиления, достигается технический результат - повышение быстродействия измерителя частоты.

При практической реализации предлагаемого устройства блока дифференцирования 1 можно выполнить по известной схеме на операционном усилителе (ОУ) с времязадающей RC-цепью. Амплитудные детекторы 2 и 3 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 4 можно выполнить на ОУ, включив перемножитель напряжений на микросхеме К525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи.

Claims

Измеритель частоты гармонического сигнала, содержащий блок дифференцирования и блок деления, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первый и второй амплитудные детекторы, причем вход измерителя соединен с входами блока дифференцирования и первого амплитудного детектора, выход которого соединен с первым входом блока деления, выход которого является выходом измерителя, а выход блока дифференцирования через второй амплитудный детектор соединен со вторым входом блока деления.