SU1112297A1

SU1112297A1 - Measuring converter of average rectified value of ac voltage

Info

Publication number: SU1112297A1
Application number: SU833569254A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Громов; Александр Васильевич Тырышкин
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1984-09-07

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕВЫПРЯМЛЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два интегрирующих RC-звена, вход каждого из которых через последовательно включенные индивидуальный входной ключ, однополупериодный вьтр митель и выходную цепь соответствующего согласующего блока соединен с клеммами дл подключени источника измер емого напр жени , а выход зашунтирован индивидуальным разр дным ключом и подключен к входу того же согласующего блока и к одной из входных цепей селектора напр жени , отличающийс тем, что, с целью повьпиени быстродействи , в него введены полосовой фильтр, блок делени и блок умножени , причем вход полосового фильтра и один из входов блока делени соединены с клеммами дл подключени источника измер емого напр жени , другой вход блока (Л делени подключен к выходу полосового фильтра, а выход - к первому входу блока умножени , второй вход которого соединен с выходом селектора %: напр жени .MEASURING CONVERTER OF THE MEDIUM-DIRECT VALUE OF THE VARIABLE VOLTAGE, containing two integrating RC-links, the input of each of which through a series-connected individual input key, single-wavelength terminal device and the output circuit of the corresponding armature circuitry device, an armature circuit breaker circuit, an armature circuit breaker circuit and an output circuit breaker circuit. with a single key and connected to the input of the same matching unit and to one of the input circuits of the voltage selector, characterized in that Then, in order to improve the speed, a bandpass filter, a dividing unit and a multiplication unit were introduced into it, with the input of the bandpass filter and one of the inputs of the dividing unit connected to the terminals for connecting the measured voltage source, the other input of the unit (L dividing is connected to the output of the bandwidth) filter, and the output to the first input of the multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the selector%: voltage.

Description

Изобретение относитс к электроиз мерительной технике и предназначено дл использовани при реализации вольтметров, а также в компенсационньк стабилизаторах напр жени в качестве датчика сигнала обратной св зи . Известен измерительный преобразователь средневыпр мленного значени переменного напр жени , содержащий два интегрирующих RC-звена, вход каждого из которых через однополупериодный выпр митель соединен с клеммами дл подключени источника измер емого напр жени , а выход зашунтирован индивидуальным разр дным ключо и подключен к одной из входнь/х цепей селектора напр жени lj . Недостаток устройства заключаетс в низкой точности преобразовани , по скольку-при прин той схеме величина итогового напр жени на конденсаторах RC-звеньев отображает искомое средневыпр мленное значение измер емого напр жени лишь весьма приближенно . Наиболее близким к предлагаемому вл етс измерительный преобразователь средневыпр мленного значени пе ременного напр жени , содержащий два интегрирующих RC-звена, вход каждого из которых через последовательно включенные индивидуальный входной ключ, однополупериодный выпр митель и выходную цепь соответствующего согласующего блока соединен с клеммами дл подключени источника измер емого напр жени , а вькод зашунтирован разр дным ключом и подключен к входу того же согласующего блока и к одной из входных цепей селектора напр же ни 2 . Недостаток известного устройства про вл етс в низком быстродействии, ограниченном прежде всего частотой измер емого напр жени . При практическом применении известного преоб- . разовател не обеспечиваетс возможность получени информации о средневыпр мленном значении напр жени в каждый момент времени. Цель изобретени - повьшение быстродействи . Поставленна цель достигаетс тем что в измерительный преобразователь средневыпр мленного значени переменного напр жени , содержащий два интегрирующих RC-звена, вход каждого из которых через последовательно включенные индивидуальный входной ключ, однополупериодный выпр митель и выходную цепь соответствующего согласующего блока соединен с клеммами дл подключени источника измер емого напр жени , а выход зашунтирован индивидуальным разр дным ключом и подключен к входу того же блока согласовани и к одной из входных цепей селектора напр жени , введены полосовой фильтр, блок делени и блок умножени , причем вход полосового фильтра и один из .входов блока делени соединены с клеммами дл подключени источника измер емого напр жени , другой вход блока делени подключен к выходу полосового фильтра, а выход к первому входу блока умножени , второй вход которого соединен с выходом селектора напр жени . На фиг. 1 представлена функциональна схема измерительного преобразовател средневыпр мленного значени переменного напр жени ; на фиг. 2 временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его принцип действи , причем индексы при напр жени х соответствуют цифровым позици м блоков на фиг. 1. Устройство содержит два интегрирующих RC-звена, выполненных на резисторах 1 и 2 (фиг. 1) и конденсаторах 3 и 4, входные - ключи 5 и 6, однополупериодные выпр мители 7 и 8, согласующие блоки 9 и 10, разр дные ключи 11 и 12, селектор 13 напр жени , полосовой фильтр 14, блок 15 делени и блок 16 умножени . Позици ми 17, 18 на схеме обозначены клеммы дл получени источника измер емого напр жени . Вход интегрирующего RC-звена 1, 3 соединен с клеммами 17, 1.8 через последовательно включенные входной ключ 5, однополупериодный выпр митель 7 и выходную цепь согласующего блока 9, а вход интегрирующего RC-звена 2,4 - через последовательно включенные входной ключ 6, однополупериодный выпр митель 8 и выходную цепь согласующего блока 10. Выход интегрирующего RC-звена 1, 3 зашунтирован разр дным ключом 11 и подключен к входу согласующего блока 9 и к первой входной цепи селектора 13 напр жени . Выход интегрирующего RC-звена 2, 4 зашунтирован разр дным ключом 12 и подключен к входу согласующего блока 10 и к второй вход ной цепи селектора 13 напр жени . Вх полосового фильтра 14 и один из входов блока 15 делени соединены с кле мами 17 и 18, другой вход блока 15 делени подключен к выходу полосового фильтра 14, а выход - к первому входу блока 16 умножени , второй вхо которого соединен с выходом селектора 13 напр жени . Устройство работает следующим образом . Измер емое напр жение иц(фиг.2с1 определ емое выражением :Uv,,,., 1 - где f(t) - произвольно измен юща с во времени возмущающа функци , чере выпр мители 7 и 8, исключающие инвер ную проводимость входных ключей 5 и 6, и через согласующие блоки 9 и 10 поступает на КС-звень 1, 3 и 2, 4. Ключи 5 и 6 замыкаютс на врем одно го полупериода,-причем один из ключей , например 5, замыкаетс в четные полупериоды измер емого напр жени Vl-iM ДРУГОЙ ключ, например 6, в нечетные. При замыкании ключа 5 конденсатор 3 первого из RC-звеньев начинает зар жатьс . Ввиду того, что согласующий блок 9 имеет большое входное и малое выходное сопротивлени , напр жение на его выходе повтор ет напр жение на конденсаторе 3 и суммируетс с измер емым напр жением . По окончании полупериода ключ 5 размыкаетс , а конденсатор 3 остаетс зар женным в течение следующего полупериода. При этом величина напр жени Ug (фиг. 25) на конденсаторе 3, определ ема выражением где Т - период измер емого напр жени - номер произвольного периода; посто нна .времени RC-звена. через селектор 13 напр жени проходи на блок 16 умножени . В конце период напр жение на конденсаторе 3 обнул етс разр дным ключом 11 и процесс повтор етс . Второе КС-звено работае аналогично. На конденсаторе 4 формируетс напр жение (фиг. 2 В ) со сдвигом во времени на полупериоде измер емого напр жени U . Таким образом , на выходе селектора.-1 3 формируетс идеально сглаженное напр жение и (фиг. 27. ), величина которого пропорциональна среднему значению напр жени U у,щ . Полосовой фильтр 14, выполненный, например, в виде резонансного контура, включенного последовательно с резистором , выдел ет из измер емого напр жени и у,т,дд первую гармонику к U sinut (фиг. 2g), где К - коэффициент передачи фильтра 14 на частоте первой гармоники. Блок 15 делени осуществл ет операцию делени напр жени ) на выделенную первую гармонику . На выходе блока 15 делени вырабатываетс сигнал и;|5-(фиг. 2е), пропорциональньй возмущающей функции , 5Aricot Kt) cot Блок 16 умножени производит операцию перемножени напр жений U и U;(5, поступающих с выходов селектора 13 и блока 15 делени , в результате lero образуетс напр жение и(фиг.), рпредел емоё как i(i I Ui,- - . « 1 .. Таким образом, на выходе блока перемножени и всего устройства в целом формируетс напр жение, пропорциональное средневыпр мленному значению напр жени в каждый момент времени . Иными словами учет возмущающей функции f(t) позвол ет фактически получать информацию не о среднем за полупериода напр жении, а о том, какую величину имело бы средневыпр мленное значение, если бы измер емый сигнал был синусиодальным и его текущее значение бьто бы равно в данный момент мгновенному значению. Предлагаемый измерительный преобразователь имеет быстродействие на два пор дка выше, чем известные устройства аналогичного назначени . С его использованием обеспечиваетс возможность создани стабилизаторов средневыпр мленного значени напр жени с синусоидальной формой выходного сигнала, т.е. стабилизаторов мгновенного значени переменного напр жени .The invention relates to electrical measuring equipment and is intended for use in the implementation of voltmeters, as well as in compensatory voltage stabilizers as a feedback signal sensor. The known transmitter of the average voltage of alternating voltage contains two integrating RC-links, the input of each of which is connected to the terminals for connecting the source of the measured voltage through a single-wave rectifier and connected to one of the inputs / x voltage selector circuits lj. The drawback of the device lies in the low conversion accuracy, since, in accordance with the adopted scheme, the magnitude of the total voltage on the capacitors of the RC links displays the desired average value of the measured voltage only very approximately. The closest to the present invention is a measuring transmitter of a medium voltage alternating voltage, containing two integrating RC-links, the input of each of which through a series-connected individual input key, full-wave rectifier and output circuit of the corresponding matching unit is connected to the terminals for connecting the measuring source voltage, and the code is shunted with a bit switch and connected to the input of the same matching unit and to one of the input circuits of the selector neither 2. A disadvantage of the prior art device manifests itself in low speed, primarily limited by the frequency of the voltage being measured. In the practical application of the well-known The developer is not provided with the possibility of obtaining information on the mean voltage value of the voltage at each time point. The purpose of the invention is to increase the speed. The goal is achieved by the fact that the measuring transducer has a mean voltage value of alternating voltage, containing two integrating RC-links, the input of each of which is connected via a series-connected individual input key, full-wave rectifier and output circuit of the corresponding matching unit voltage, and the output is shunted by an individual bit key and connected to the input of the same matching unit and to one of the input circuits of the village voltage, a bandpass filter, a dividing unit and a multiplication unit are inserted, the input of the bandpass filter and one of the inputs of the dividing unit are connected to the terminals for connecting the source of the measured voltage, the other input of the dividing unit is connected to the output of the bandpass filter, and the output to the first the input of the multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the voltage selector. FIG. Figure 1 shows the functional diagram of the measuring transducer of the average voltage of the alternating voltage; in fig. 2 are timing diagrams of signals illustrating its principle of operation, with the indices under voltages corresponding to the digital positions of the blocks in FIG. 1. The device contains two integrating RC-links, made on resistors 1 and 2 (Fig. 1) and capacitors 3 and 4, input - switches 5 and 6, half-wave rectifiers 7 and 8, matching blocks 9 and 10, bit switches 11 and 12, a voltage selector 13, a band-pass filter 14, a division block 15 and a multiplication unit 16. The positions 17, 18 in the diagram denote the terminals for obtaining the source of the voltage being measured. The input of the integrating RC link 1, 3 is connected to terminals 17, 1.8 through a series-connected input switch 5, a half-wave rectifier 7 and the output circuit of the matching unit 9, and the input of the integrating RC link 2.4 via a series-connected input switch 6, half-wave the rectifier 8 and the output circuit of the matching unit 10. The output of the integrating RC link 1, 3 is shunted by the discharge switch 11 and connected to the input of the matching unit 9 and to the first input circuit of the voltage selector 13. The output of the integrating RC link 2, 4 is shunted by the bit switch 12 and connected to the input of the matching unit 10 and to the second input circuit of the voltage selector 13. Bx bandpass filter 14 and one of the inputs of dividing unit 15 are connected to terminals 17 and 18, the other input of dividing unit 15 is connected to the output of bandpass filter 14, and the output is connected to the first input of multiplication unit 16, the second input of which is connected to the output of selector 13 eg wives The device works as follows. The measured voltage of the eggs (fig.2c1 is defined by the expression: Uv ,,,., 1 - where f (t) is a randomly varying in time disturbing function, than rectifiers 7 and 8, which exclude the inverse conductivity of the input keys 5 and 6, and through matching blocks 9 and 10 enters the CS link 1, 3 and 2, 4. The keys 5 and 6 are closed for the time of one half period, with one of the keys, for example 5, being closed into even half periods of the measured voltage VL-iM OTHER key, for example, 6, in odd. When the key 5 is closed, the capacitor 3 of the first of the RC-links begins to charge. The reading unit 9 has a large input and a small output impedance, the voltage at its output repeats the voltage on the capacitor 3 and is added to the measured voltage. At the end of the half-period, the switch 5 opens and the capacitor 3 remains charged during the next half-period. Thereby, the voltage Ug (Fig. 25) on the capacitor 3 is defined by the expression where T - the period of the measured voltage - the number of an arbitrary period; constant RC time. pass through voltage selector 13 to multiply block 16. At the end of the period, the voltage on the capacitor 3 is zeroed by the discharge key 11 and the process is repeated. The second KS link is similar. On the capacitor 4, a voltage is formed (Fig. 2B) with a shift in time on the half-period of the measured voltage U. Thus, at the output of the selector. -1 3 an ideally smoothed voltage u is formed (Fig. 27.), the value of which is proportional to the average value of the voltage U y, sch. A band-pass filter 14, made, for example, in the form of a resonant circuit connected in series with a resistor, extracts from the measured voltage and y, t, dd the first harmonic to U sinut (Fig. 2g), where K is the transmission coefficient of the filter 14 on frequency of the first harmonic. Dividing unit 15 performs a voltage division operation) on the selected first harmonic. At the output of dividing unit 15, a signal is generated and | 5- (Fig. 2e), proportional to the disturbing function, 5Aricot Kt) cot Multiplication unit 16 performs an operation of multiplying the voltages U and U; (5, coming from the outputs of the selector 13 and dividing unit 15 , as a result, the voltage is generated by lero and (fig.), defined as i (i I Ui, - -. "1 .. Thus, the output of the multiplication unit and the device as a whole produces a voltage proportional to the mean value of the voltage at any time. In other words, taking into account the perturbing function f (t) allows To obtain information not about the average half-period voltage, but about what value the mean value would have if the measured signal were sinusiodal and its current value would be equal to the instantaneous value at the moment. order higher than the known devices of similar purpose. With its use it is possible to create stabilizers of the mean value of the voltage with a sinusoidal output signal, i.e. instantaneous variable voltage regulators.

Фиг. 1FIG. one

ЛГLH

ЩU

ОABOUT

4 о4 o

1/131/13

ОABOUT

щ оu o

1one

%%

оabout

t t

Фиг. 2FIG. 2

Claims

A MEASURED VARIABLE VARIABLE VARIABLE TRANSMITTER CONVERTER containing two integrating RC-links, the input of each of which is connected via an individual input key, a half-wave rectifier and the output circuit of the corresponding matching unit is connected to the terminals for connecting the measured voltage source, and the output is connected to an individual voltage switch, and the output is connected to the input of the same matching unit and to one of the input circuits of the voltage selector, characterized in that, with In order to improve performance, a bandpass filter, a division unit and a multiplication unit are introduced into it, and the input of the bandpass filter and one of the inputs of the division unit are connected to the terminals for connecting the measured voltage source, the other input of the division unit is connected to the output of the bandpass filter, and the output to the first the input of the multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the voltage selector.

SU ... "1112297>