RU2644612C1 - Measuring transducer of variable voltage into constant one - Google Patents

Measuring transducer of variable voltage into constant one Download PDF

Info

Publication number
RU2644612C1
RU2644612C1 RU2016140944A RU2016140944A RU2644612C1 RU 2644612 C1 RU2644612 C1 RU 2644612C1 RU 2016140944 A RU2016140944 A RU 2016140944A RU 2016140944 A RU2016140944 A RU 2016140944A RU 2644612 C1 RU2644612 C1 RU 2644612C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
converter
differentiator
integrator
Prior art date
Application number
RU2016140944A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Борисович Колесников
Original Assignee
Евгений Борисович Колесников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Борисович Колесников filed Critical Евгений Борисович Колесников
Priority to RU2016140944A priority Critical patent/RU2644612C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2644612C1 publication Critical patent/RU2644612C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/22Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of ac into dc

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: electrical measuring equipment.
SUBSTANCE: invention refers to electrical measuring equipment and can be used in order to measure the alternating sinusoidal voltage by means of converting it to the constant one in the wide frequency range. Converter contains the differentiator, integrator, multiplier, quadrator, summing device and square root extraction unit. Converter input is connected to the inputs of the differentiator, integrator and quadrator, the output of which is connected to the non-inverting input of the summing device, the output of which through the square root extraction unit is connected to the output of the converter. Output of the integrator is connected to the second input of the multiplier, the output of which is connected to the inverting input of the summing device, and the output of the differentiator is connected to the first input of the multiplier.
EFFECT: technical result in the implementation of the claimed invention is widening of the operating frequency range of the converter.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения переменного синусоидального напряжения путем преобразования его в постоянное в широком диапазоне частот.The invention relates to electrical engineering and can be used to measure an alternating sinusoidal voltage by converting it to constant in a wide range of frequencies.

Известен преобразователь эффективного напряжения [Авторское свидетельство СССР №822056, МПК G01R 19/22, опубл. 15.04.1981 г.], содержащий двухполупериодный выпрямитель, квадратор, два фильтра нижних частот, амплитудный детектор, вычитающее и суммирующее устройства, причем выходом фильтра нижних частот соединен с входом амплитудного детектора и с неинвертирующим входом вычитающего устройства, а выход амплитудного детектора соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства и с одним входом суммирующего устройства, выход вычитающего устройства соединен со входом дополнительного фильтра нижних частот, выход которого соединен с другим входом суммирующего устройства, выход которого соединен с фокальным входом квадратора и является выходом устройства.Known Converter effective voltage [USSR Author's Certificate No. 822056, IPC G01R 19/22, publ. 04/15/1981], containing a half-wave rectifier, a quadrator, two low-pass filters, an amplitude detector, subtracting and summing devices, the output of the low-pass filter is connected to the input of the amplitude detector and to the non-inverting input of the subtracting device, and the output of the amplitude detector is connected to the inverting the input of the subtracting device and with one input of the summing device, the output of the subtracting device is connected to the input of an additional low-pass filter, the output of which is connected to another input of the sum iruyuschego device whose output is connected to the input focal quad is the output device.

Недостатком данного преобразователя является невысокое быстродействие и точность измерения напряжения, обусловленная наличием фильтров нижних частот в цепях прохождения сигнала постоянного тока.The disadvantage of this converter is its low speed and accuracy of voltage measurement, due to the presence of low-pass filters in the DC signal path.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является 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.The closest analogue to the proposed utility model is a Measuring transducer of alternating voltage to constant [Patent PM PM No. 163230 of the Russian Federation, IPC G01R 19/22, publ. 07/10/2016], containing a phase shifter, a first and second quadrator, a summing device and a square root extraction unit, the input of the converter being connected to the inputs of the first quadrator and phase shifter, the output of which is connected to the input of the second quadrator, and the outputs of the first and second quadrators are connected, respectively to the first and second inputs of the summing device, the output of which through the square root extraction unit is connected to the output of the converter.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution is selected as a prototype.

Недостатком данного преобразователя является то, что наряду с высоким быстродействием и точностью его область применения ограничивается только измерением напряжения промышленной частоты, так как фазосмещатель 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.The disadvantage of this converter is that, along with high speed and accuracy, its scope is limited only by measuring the voltage of the industrial frequency, since the phase shifter provides a phase shift of 90 ° only at this frequency. At other frequencies, the converter does not fulfill its function, since its output voltage will have a significant variable component, commensurate with the constant.

Техническим результатом изобретения является расширение рабочего диапазона частот преобразователя.The technical result of the invention is to expand the operating frequency range of the Converter.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий квадратор, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя соединен с входом квадратора, выход которого соединен с неинвертирующим входом суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя, дополнительно введены дифференциатор, интегратор и блок умножения, причем вход преобразователя соединен с входами дифференциатора и интегратора, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, выход которого соединен с инвертирующим входом суммирующего устройства, а выход дифференциатора соединен с первым входом блока умножения.The specified technical result is achieved by the fact that in a known measuring transducer of alternating voltage to constant, containing a quadrator, a summing device and a square root extraction unit, the input of the converter connected to the input of a quadrator, the output of which is connected to a non-inverting input of the summing device, the output of which is through the square extraction unit the root is connected to the output of the transducer; in addition, a differentiator, an integrator, and a multiplication unit are introduced, moreover, the input of the transducer with is single with the inputs of the differentiator and integrator, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, the output of which is connected to the inverting input of the summing device, and the output of the differentiator is connected to the first input of the multiplication unit.

Существенными отличиями предлагаемого преобразователя являются введение дифференциатора, интегратора и блока умножения. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - расширение рабочего диапазона частот преобразователя.Significant differences of the proposed Converter are the introduction of a differentiator, integrator and multiplication unit. The combination of elements and the relationships between them ensure the achievement of a positive effect - the expansion of the operating frequency range of the Converter.

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1-u4 и uвых.In FIG. 1 is a functional diagram of a converter; FIG. 2 - time diagrams of voltages u in , u 1 -u 4 and u out .

Преобразователь (фиг. 1) содержит дифференциатор 1, интегратор 2, блок умножения 3, квадратор 4, суммирующее устройство 5 и блок извлечения квадратного корня 6.The converter (Fig. 1) contains a differentiator 1, an integrator 2, a multiplication unit 3, a quadrator 4, an adder 5 and a square root extraction unit 6.

Преобразователь работает следующим образом. Измеряемое напряжение переменного тока uвх=Um вхsinωt подается на входы дифференциатора 1, интегратора 2 и квадратора 4.The converter operates as follows. The measured AC voltage u in = U m in sinωt is supplied to the inputs of the differentiator 1, integrator 2 and quadrator 4.

На выходе дифференциатора 1 формируется напряжение u1, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону опережения (фиг. 2):At the output of the differentiator 1, a voltage u 1 is formed , which is shifted in phase relative to u in by an angle of 90 ° in the direction of advance (Fig. 2):

Figure 00000001
Figure 00000001

где Um вх - амплитуда измеряемого входного напряжения;where U m I - the amplitude of the measured input voltage;

ω - круговая частота входного напряжения;ω is the circular frequency of the input voltage;

R1 - сопротивление резистора дифференциатора;R1 is the resistance of the differentiator resistor;

С1 - емкость конденсатора дифференциатора.C1 - capacitor of the differentiator.

На выходе интегратора 2 формируется напряжение u2, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону отставания (фиг. 2):2 at the integrator output voltage u 2 is formed, shifted in phase relative to u Rin at 90 ° towards lag (figure 2.):

Figure 00000002
Figure 00000002

где Um вх - амплитуда измеряемого входного напряжения;where U m I - the amplitude of the measured input voltage;

ω - круговая частота входного напряжения;ω is the circular frequency of the input voltage;

R2 - сопротивление резистора интегратора;R2 is the resistance of the integrator resistor;

С2 - емкость конденсатора интегратора.C2 - capacitor of the integrator capacitor.

При перемножении напряжений u1 и u2 в блоке умножения 3 на его выходе формируется напряжение u3:When multiplying voltages u 1 and u 2 in the multiplication unit 3, voltage u 3 is formed at its output:

Figure 00000003
Figure 00000003

При выборе параметров компонентов дифференциатора и интегратора R1=R2=R, С1=С2=С, имеем (фиг. 2):When choosing the parameters of the components of the differentiator and integrator R1 = R2 = R, C1 = C2 = C, we have (Fig. 2):

Figure 00000004
Figure 00000004

Напряжение

Figure 00000005
подается на инвертирующий вход суммирующего устройства 5, на неинвертирующий вход которого подается напряжение
Figure 00000006
с выхода квадратора 4. В результате на выходе суммирующего устройства формируется напряжение u5 (фиг. 2):Voltage
Figure 00000005
fed to the inverting input of the summing device 5, to the non-inverting input of which voltage is applied
Figure 00000006
from the output of the quadrator 4. As a result, the voltage u 5 is formed at the output of the summing device (Fig. 2):

Figure 00000007
которое не содержит переменной составляющей.
Figure 00000007
which does not contain a variable component.

После извлечения квадратного корня в блоке извлечения квадратного корня 6 на его выходе и на выходе преобразователя имеем постоянное напряжение uвых, равное Um вх, то есть пропорциональное действующему значению входного переменного напряжения Uвх.After extracting the square root in the square root extraction unit 6 at its output and at the output of the converter, we have a constant voltage u o equal to U m in , that is, proportional to the actual value of the input AC voltage U in .

Таким образом, выходное постоянное напряжение uвых преобразователя не содержит переменной составляющей, а его величина пропорциональна действующему значению входного напряжения Uвх.Thus, the output constant voltage u of the output converter does not contain a variable component, and its value is proportional to the effective value of the input voltage U in .

При практической реализации предлагаемого устройства дифференциатор 1 и интегратор 2 можно выполнить на операционном усилителе (ОУ) с времязадающей RC-цепью. При построении блока умножения 3 и квадратора 4 можно использовать перемножители напряжений на микросхеме КР525ПС3. Суммирующее устройство 5 представляет собой параллельный (дифференциальный) сумматор на ОУ. В качестве блока извлечения квадратного корня 6 можно использовать схему на ОУ, включив квадратор в цепь его отрицательной обратной связи.In the practical implementation of the proposed device, the differentiator 1 and integrator 2 can be performed on an operational amplifier (op-amp) with a time-varying RC circuit. When building the multiplication block 3 and quadrator 4, you can use voltage multipliers on the KR525PS3 microcircuit. The adder 5 is a parallel (differential) adder on the op-amp. As a block for extracting the square root of 6, you can use the op amp circuit by including the quad in its negative feedback circuit.

Claims (1)

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащее квадратор, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя соединен с входом квадратора, выход которого соединен с неинвертирующим входом суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя, отличающийся тем, что в него дополнительно введены дифференциатор, интегратор и блок умножения, причем вход преобразователя соединен с входами дифференциатора и интегратора, выход которого соединен со вторым входом блока умножения, выход которого соединен с инвертирующим входом суммирующего устройства, а выход дифференциатора соединен с первым входом блока умножения.An AC to DC measuring transducer comprising a quadrator, a summing device and a square root extraction unit, the input of the converter being connected to a quad input, the output of which is connected to a non-inverting input of the summing device, the output of which is connected to the output of the converter through a square root extraction unit, characterized in that a differentiator, an integrator and a multiplication unit are additionally introduced into it, and the input of the converter is connected to the inputs of the differentiator and a tegrarator whose output is connected to the second input of the multiplication unit, the output of which is connected to the inverting input of the summing device, and the output of the differentiator is connected to the first input of the multiplication unit.
RU2016140944A 2016-10-18 2016-10-18 Measuring transducer of variable voltage into constant one RU2644612C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016140944A RU2644612C1 (en) 2016-10-18 2016-10-18 Measuring transducer of variable voltage into constant one

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016140944A RU2644612C1 (en) 2016-10-18 2016-10-18 Measuring transducer of variable voltage into constant one

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2644612C1 true RU2644612C1 (en) 2018-02-13

Family

ID=61226816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016140944A RU2644612C1 (en) 2016-10-18 2016-10-18 Measuring transducer of variable voltage into constant one

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2644612C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206669U1 (en) * 2021-04-09 2021-09-21 Евгений Борисович Колесников DEVICE FOR MEASURING ACTUAL VALUE OF AC VOLTAGE
RU213442U1 (en) * 2022-06-27 2022-09-13 Евгений Борисович Колесников POWER FACTOR TO VOLTAGE CONVERTER

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096901C1 (en) * 1996-06-05 1997-11-20 Вячеслав Васильевич Самокиш Ac-to-dc voltage changer (options)
RU2334345C1 (en) * 2007-05-07 2008-09-20 Новосибирский государственный технический университет Converter of ac potential into constant one with 9-fold frequency of pulsation
US8035369B2 (en) * 2007-06-14 2011-10-11 Sma Solar Technology Ag Method for detecting an isolated network
US20140152110A1 (en) * 2011-07-08 2014-06-05 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Electric power converter for combined power generation system
RU2589030C1 (en) * 2014-12-23 2016-07-10 Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Ac into dc voltage converter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096901C1 (en) * 1996-06-05 1997-11-20 Вячеслав Васильевич Самокиш Ac-to-dc voltage changer (options)
RU2334345C1 (en) * 2007-05-07 2008-09-20 Новосибирский государственный технический университет Converter of ac potential into constant one with 9-fold frequency of pulsation
US8035369B2 (en) * 2007-06-14 2011-10-11 Sma Solar Technology Ag Method for detecting an isolated network
US20140152110A1 (en) * 2011-07-08 2014-06-05 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Electric power converter for combined power generation system
RU2589030C1 (en) * 2014-12-23 2016-07-10 Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Ac into dc voltage converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206669U1 (en) * 2021-04-09 2021-09-21 Евгений Борисович Колесников DEVICE FOR MEASURING ACTUAL VALUE OF AC VOLTAGE
RU213442U1 (en) * 2022-06-27 2022-09-13 Евгений Борисович Колесников POWER FACTOR TO VOLTAGE CONVERTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU168373U1 (en) DEVICE FOR MEASURING FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE
RU2644612C1 (en) Measuring transducer of variable voltage into constant one
RU168459U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU167006U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU168700U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU189666U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE
RU166785U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU187663U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU168431U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU163765U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU196044U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU187664U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER
RU163230U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU205166U1 (en) AC / DC MEASURING CONVERTER
RU168701U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER
RU163965U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE ACTUAL VALUE OF VARIABLE VOLTAGE
RU206669U1 (en) DEVICE FOR MEASURING ACTUAL VALUE OF AC VOLTAGE
RU196115U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER
RU189717U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE FREQUENCY OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE
RU223943U1 (en) HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER
RU222700U1 (en) HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER
RU205068U1 (en) 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE
RU212580U1 (en) HARMONIC FREQUENCY METER
RU169439U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU213443U1 (en) POWER FACTOR METER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201019