SU1087904A1 - Цифровой вольтметр действующего значени - Google Patents

Abstract

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР.flEftCtBYЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ,содержащий переключатель , выход которого соединен с входом преобразовател  напр жени  в частоту , два ключа, первый вход первого из которых соединен с выходом преобразовател  напр жени  в частог ту, регистр, выход которого соедит иен с входами цифрового отсчетнрго устройства и преобразовател  код напр жение , выход которогр соединен с первым входом переключател , второй вход которого соединен с входной шиной и с входом устройства управлени , первый, второй и третий выходы которого соединены соответстс венно с третьим входом переключател  , вторым входом первого ключа и первым входом регистра, множительноделительмое устройство, о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  и повьшени  быстродействи , в него введены сумматор и реверсивный счетчик, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом перво i го и второго ключей, а выход - с пер вым входом множительно-делительного (Л устройства, выход которого соединен : с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом регистра, а. выход - с вторым входом регистра и вторым входом множительно делительного устройства, третий вход которого соединен с четвертым выходом уйтройства управлени , п тый и шестой выходы которого соедаг00 нены соответственно с третьим входом реверсивного счетчика и первым вхосо дом второго ключа, второй вход котйрого соединен с выходом прробразовател  напр жени  в частоту.

Description

Изобретение относитс  к электроиз мерительной технике и предназначаете с  дл  цифрового измерени  действующего значени  переменного напр жени  с высокой тЬчностью и быстродействием . Известен преобразователь действующего значени  напр жени , содержащий два переключател , квадратичный преобразователь напр жени  в частоту вход и выход которого соединены с подвижными контактами первого и втог рого переключателей соответственно два счетчика, входы которых соедине ны с неподвижными контактами второго переключател , схему сравнени  кодов входы которой соединены с выходами счетчиков, формирователь компенсирукщего напр жени , вход которого соединен с выходом схемы сравнени  ко,-, доз, а выход - с одним неподвижным контактом переключател , другой неподвижный контакт которого соединен с источником измер емого напр жени  и с входом устройства управлени , выходы которого соединены с управл щими входами переключателей, второго счетчика и формировател  компенсиру ющего напр жени  ij . . . Недостатком преобразовател   вл с етс  низкое быстродействие. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  циф розой вольтметр действующего значени , содержащий переключатель, выход которого соединенс входом преобразовател  напр жени  в частоту, два ключа, первый вход первого из которых соединен с выходом преобразовател  напр жени  в частоту, регистр, выход которого соединен с входами цифрового отсчетного устройства и преобразовател  код - напр жение, выход которого соединен с первым вхо дом переключател , второй вход которого соединен с входной шиной и с входом устройства управлени , первый , второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим входом переключател , втррым входом первого, ключа и первым входом регистра, и множительно-делительное устройство j2. Недостаткаьш известйого устройств ва  вл ютс  низка  точность измере и  действующего значени  напр жеки  и низкое быстродействие. Цель изобретени  - повышение точности измерени  действующего значени  напр жени  и увеличение быстро- . г действи . . Поставленна  цель достигаетс  тем что в цифровой вольтметр действующего значени , содержащий переключатель , выход которого соединен с входом преобразовател  напр жени  в частоту , два ключа, первый вхоД первого из которых соединен с выходом преоб-i разовател  напр жени  в частоту, per Гистр, выход которого соединен с входами цифрового отсчетного устройства и преобразовател  код - напр жение , йыход которого соединен с пер вым входом переключател , второй вход которого соединен с входной шиной и с входом устройства управлени , первый, второД и третий выходы которого соединены соответственно с третьим входом переключател , вторым входом первого ключа и первым входом регистра, множитёльно-делитег льное устройство, введены сумматор и реверсивный счетчик.первый и вто рой входы которого соединены соответственно с выходом первого и второго ключей, а выход - с первым входом множительно-делительного устройства, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которо го соединен с выходом регистра, а выход - с вторым входом регистра и вторым входом множительно-делительного устройства, третий вход которого соединен с четвертым выходом устг ройства управлени , п тый и шестой выходы которого соединены соответственно с третьим входом реверсивног го счетчика и первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом преобразовател  напр жени  в частоту. На чер-теже показана блок-схема цифрового вольтметра действующего значени  переменного напр жени  Схема содержит переключатель I, квадратичный преобразователь 2 на пр жени  в частоту (ПНЧ , ключи 3 и 4, реверсивный счетчик 5, множительно-делительное устройство 6, комбинационный сумматор 7, регистр 8 преобразователь 9 код - напр жение (IIKHJ, устройство 10 управлени  и цифровое отсчетное устройство 11. Первый вход переключател  1 соединен с входной шиной, а выход с входом преобразовател  2 напр жени  в .частоту, выход которого соединен соответственно с входами первого 3 и второго 4 ключей, выходы которых соединены .с входами реверсивного счетчика 5, выход которого соединен с входом множительно-делительного устройства 6, выход которого соединен с первым входом сумматора 7, вто рой вход с выxo5 oм регистра 8 и входом преобразовател  9 код - напр жение , вход устройства 10 управлени  соединён с входной шиной, вход цифрового отсчетного устройства П соединен с входом преобразовател .9 код - напр жение. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы в регистр 8 преобразовател  9 код - напр жение (.ПКН) записываетс  код начального приближени  Zfl.Далее работа устройства происходит циклически, при этом каждый цикл состоит из следующих трех тактов. 1-й такт. По команде устройства 10 управлени  счетчик 5 сбрасываетс  в ноль; переключатель 1 в нижнем положении; ключ 4 замкнут, ключ 3 разомкнут . Выходное напр жение ПКН, определ емое кодом Z и записанным в регистр 8 ПКН, поступа  на вход квадратичного ПНЧ 2, преобразуетс  в частоту, котора  интегрируетс  счетчиком 5 в течение интервала врег мени Т. В результате, в.конце первого та та, на выходе счетчика получаем код YO, равньш. , to VK oV4i4 cii|zlat ,4 где ей - мультипликативна  погрешнос ПНЧ 2 и ключа }. Полученный код переписываетс  в мно жительно-делительное устройство, 2-й такт. Переключатель I пер водитс  в верхнее положение, ключ 3 замкнут, ключ 4 разомкнут, входно измер емое напр жение X(t), поступа на вход квадратичного ПНЧ 2, преобразуетс  в частоту, котора  интегри руетс  реверсивным счетчиком 5.в те чение того же интервала времени Т. В результате на выходе счетчика получаем -j--jVYx4 1 i oai4ucc .jx%Wt в этом же такте, одновременно с работой счетчика 5, множительно-делительное устройство 6 вычисл ет величину 2o/2Yo(T.e.Zo/2r(Z. 3-й такт. По команде блока 10 управлени  производитс  умножение кодов ( YO - УХ ) , полученных в конце Второго; такта. Найденное произведение - ( Yo Ух), поступа  на вычитающий вход комбинационного сумматора 7, вычитаетс  из Z и за:пнсывает в регистр 8;&КН,определ   тем самым новое улучшенное приближение Z j, Этот код 2 используетс  в следут ющем цикле вместо об. На этом один цикл работы устройства заканчиваетс . . В дальнейшем работа устройства протекает аналогично описанному. Через п циклов работы в регистре 3 будет получен равннй vz. / и,, соответственно, через (п+1)цикл получим ,;. - . ,«- 2ЩлЕ - -х. Таким образом, каждый дополнительный цикл работы устройства позвол ет получать все более точные . значени  измер емой величины. Количе ство, циклов работы, необходимьгх дл  получени  искомого значени  2 с заданной точностью, определ етс  скоростью убывани  погрешности за один цикл работы устройства, оценка которой получаетс  следующим . образом . Рассмотрим множитель Zn /2Г(2п) в выражении (1.): , 2п п 2 2(.l.lAi(1 2 Сноски Поскольку характеристика такта измерени  устройства равна Т 1 (1W 11 di С «tiZ., о . - и ее производна (Р(Х) 2(1«1.), то множитель Zn/2F(Zn) равен величине , обратной первой производной тракта, (2) 2FC rt 2CA46,Zv,РЧ-г-мУ

В силу этого выражение (1/ , поло;  сенное в основу работы предлагаемого устройства, примет следук ций эквива лентшой вид

mr2ir,(Z«VY..i 3)

Как следует из выражени  (2) , введение множител  2n/2F(Zh) позвол ет оценивать в каждом цикле работы погрешность об тракта измерени  и учитывать ее величину при получейии искомого результатаZ , т.е.

i F4ZH

-(4lfJ±i.4z -Т « V рЧ

ип Подставл   в данное выражение пе вую и вторую производные , ; (),р(2;н«2(14сй ; получим. , --г.4г|т7 й;; -г/и после делени  этих частей на 2( имеем: , Выражение (4) определ ет скорость убывани  относительной погрешности за один цикл работы устройства. Если начальна  погрешность (Zg ,f) равна 20%, то один цикл работы устройства даст ( )(4) (0,02/- 0,02 т.е. уменьшает погрешность измерени в 10 раз. Еще один цикл работы устр йства уменьшит относительную погреш ность до 0,02% ()()« Ч0,02)« 0,02%.

Таким образом, всего два цикла работы предлагаемого устройства дозвол ют получить результат с точностью 0,02% при начальной погрешности 20%. Така  же высока  скорость сходимости имеет место и при других значени х начальной погрешности (см.таблицу). Высока  скорость сходимости позвол ет предлагаемому устройству обходитьс  всего двум  циклами работы в широком диапазоне начальных погрешностей (0-50%). Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет получить более высокое быстродействие по сравнению с известным путем сокращени . числа циклов работы устройства, а также (путем сокращени  длительности каждого цикла, и более высокую точность, так как сокращение времени измерений уменьшает составл ющую погрешности , вызванную нестабильностью узлов и блоков измерительного тракта. .

Claims (1)

1. ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР.ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ,содержащий переключатель, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения в частоту, два ключа, первый вход первого из которых соединен с выходом преобразователя напряжения в частот ту, регистр, выход которого соедитг нен с входами цифрового отсчетного устройства и преобразователя код напряжение, выход которого соеди нен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с входной шиной и с входом устройства управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответсте венно с третьим входом переключателя, вторым входом первого ключа и первым входом регистра, множительноделительное устройство, отличавши й с я тем, что, с целью повы шения точности измерения и повышения быстродействия, в него введены сумматор и реверсивный счетчик, первый и второй входы которого соеди нены соответственно с выходом первого и второго ключей, а выход - с первым входом множительно-делительного устройства, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом регистра, а. выход - с вторым входом регистра и вторым входом множительноделительного устройства, третий вход которого соединен с четвертым выходом устройства управления, пятый и шестой выходы которого соедийены соответственно с третьим входом реверсивного счетчика и первым входом второго ключа, второй вход κοτόрого соединен с выходом преобразователя напряжения в частоту. '