SU1170364A1 - Устройство дл измерени амплитуды синусоидального напр жени низкой частоты - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащее компаратор , первый вход которого соединен с входной клеммой устройства, а эторой - с источником нулевого потенциала , первый и второй реверсивные счетчики, элемент сравнени , аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с входной клеммой устройства, и генератор импульсов, отличающеес  тем, что с целью повьппени  точности измер-ени  при наличии в измер емом напр жении посто нной составл ющей и обеспечени  возможности определени  наличи  посто нной составл ющей и ее знака в измер емом напр жении , в него введены счетньм триггер, логический элемент НЕ, четыре логических элемента И, логический элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки, сумматор, первый и второй регистры, блок индикации , причем выход компаратора соединен с первым входом первого логического элемента И, входами логического элемента НЕ и счетного триггера, выход которого соединен tSfc СК- :- Я(, . (У и. с входом генератора импульсов и управл юпщми входами первого и второго реверсивных счетчиков, счетный вход последнегЪ соединен с выходом второго логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента НЕ, выход генератора импульсов соеди .нен с вторыми входами второго и первого логических элементов И, выход последнего соединен с информационным входом первого реверсивного счетчика, вьгход которого со& .динен с входом первого элемента заi держки и первым входом логического элемента ИЛИ, выход логического эле (Л мента ИЛИ соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразовател , выход KOTOpoi o соединен с. первым входом сумматора, выход сумматора соединен с первыми входами четвертого и третьего элементов И, второй вход последнего соединен с вывыходом первого элемента задержки, а выход - с входом первого регистра, 00 Од выход которого соединен с первым входом блока индикации, первым входом элемента сравнени  и вторым входом 4 сумматора, выход второго реверсивного счетчика соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ и . входом второго элемента задержки, выход которого соединен с вторым входам четвертого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом второго регистра,выход второго регистра соединен с вторымвходом блока индикации и вторым входом элемента сравнени ,выход которого соединен с третьим входом блока индикации.

Description

1 Изобретение относитс  к цифровой измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  амплитуды синусоидального напр жени  низкой частоты. Известно устройство дл  измерени  амплитуды синусоидального напр жени  низкой частоты, содержащее вольтметр, вход которого чере ключ подключен к входу устройства, соединенному также с входом нуль-о гана, первый выход которого подклюV Л чен К;-входу генератора импульсов, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика, управл ющий вход которого подключен к второму выходу нуль-органа, а выход к управл ющему входу ключа (I Недостатком данного устройства  вл етс  невысока  точность измерени  амплитуды синусоидального напр жени  низкой частоты при наличии посто нной составл ющей напр жени , а также невозможность определени  е наличи  в измер емом напр жении. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  амплитуды синусоидального напр жени  низкой частоты, содержащее компаратор, пер вый вход которого соединен с входно клеммой устройства и входом аналого цифрового преобразовател , второй вход - с источником нулевого потенциала , а выход - с управл ющими вхо дами первого и второго реверсивных счетчиков, выходы которых соединены с входами элемента сравнени , выход которого подключен к управл ю щему входу запуска аналого-цифрового преобразовател , выход которого подключен к выходной клемме устройства , генератор импульсов, выход которого подключен к входу первого счетчика и через делитель частоты на два - к входу второго счетчика 2. Недостатком данного устройства  вл етс  невысока  точность измереьга  амплитуды синусоидального напр жени  низкой частоты при наличии посто нной составл ющей напр жени , а также невозможность опреде лени  ее наличи  в измер емом напр  жении. Цель изобретени  - повышение точности измерени  при наличии в из мер емом напр жении посто нной сос4 тавл ющей и обеспечение возможности определени  наличи  посто нной составл ющей и ее знака в измер емом напр жении. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  амплитуды синусоидального напр жени  низкой частоты, содержащее компаратор , первый вход которого соединен с входной клеммой устройства, а второй - с источником нулевого потенциала , первый и второй реверсивные счетчики, элемент сравнени , аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с входной клеммой устройства, и генератор импульсов , введены счетный триггер, логический элемент НЕ, четьфе логических элемента И, логический элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки, сумматор, первый и второй регистры и блок индикации, причем выход компара тора соединен с первым входом первого логического элемента И, входами логического элемента НЕ и счетного триггера, выход которого соединен с входом генератора импульсов и управл ющими входами первого и второго реверсивных счетчиков, счетный вход последнего соединен с выходом второго логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента НЕ, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами второго и первого логических эле- ментов И, выход последнего соединен с информационным входом первого реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом первого элемента задержки,и первым входом логического элемента ИЛИ, выход логического элемента ИЛИ соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразовател , выход которого соединен с первым входом сумматора, выход сумматора соединен с первыми входами четвертого и третьего элементов И, второй вход последнего соединен с выходом первого элемента задержки, а выход - с входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом блока индикации, первым входом элемента сравнени  и вторым входом сумматора, выход второго реверсивного счетчика соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ и входом второго элемента за.держки , выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход четвертого элемента И соедиjHeH с входом второго регистра, выход

второго регистра соединен с вторым входом блока индикации и вторым входом элемента сравнени , выход которого соединен с третьим входом блока индикации.

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит компаратор 1, первый вход которого соединен с входной клеммой устройства, второй вход - с источником нулевого потенциала, а выход - с входом счетного триггера 2 и входом элемента НЕ 3, генератор 4 импульсов, вход которого соединен с выходом триггера 2, а выход - с вторыми входами логических элементов И 5 и 6, выходы которых соединены соответственно со счетными входами реверсивных счетчиков 7 и 8, выходы переносов которых соединены с входами логического элемента ИЛИ 9, вход триггера 2 соединен с первым входом элемента ИЗ, а выход - с управл ющими входами счетчиков 7 и 8, выход элемента НЕ 3 соединен с лервым входом элемента И 6, выходы переносов счетчиков 7 и 8 соединены соответственно с входами элементов 10 и 11 эадержки, ана лого-цифровой преобраэователь (АЦП) 12, вход которого соединен с входной клеммой устройства, вход запуска -. с выходом элемента ИЛИ 9, а выход - с первым входом сумматора 13 выход которого соединен с первыми входами логических элементов И 14 и 15v вторые входы которых соединены соответственно с выходами элементов 10 и 11 эадержки, а выходы - с входами регистров 16 и 17, выход регистра 16 сое цинен с вторым входом сумматора 13, первым входом блока 18 индикации, к второму входу которого подключен выход регистра 17, и первым входом элемента 19 сравнени , к второму входу которого подключен выход регистра 17, а к выходу - тре .тий вход блока 18 индикаци .

Устройство работает следующим образом.

Измер емое напр жение и поступае на компаратор 1 и аналого-цифровой

преобразователь 12. На другой вход компаратора 1 поступает нулевой потенциал . В момент перехода и„ чере нуль напр жение на выходе компаратора и измен етс : во врем  положительной части синусоиды U равно напр жению 1, а во врем  отрицательной части синусоиды - напр жению О Импульсы с выхода компаратора 1 поступают на вход счетного триггера 2, I состо ние которого измен етс  по фронту импульсов и. Следовательно, в течение первого и последующих не|Четньгх периодов входного напр жени  Ugjj напр жение 1 на выходе счетного триггера равно напр жению 1, а в течение второго и последующих четных периодов - напр жению О. Напр жение 1, поступа  на управл ющие входы реверсивных счетчиков 7 и В, подготавливает их дл  сложени  импульсов, поступающих на их счетные входы, поступа  на вход генератора 4, включает в нем делительный каскад, так что импульсы с образцовой частотой f во врем  первой (и последзпощих нечетных) положительной части синусоиды напр жением U с выхода компаратора пропускаютс  через логический элемент И 5 на счетный вход реверсивного счетчика 7. .

Во врем  первой (и последующих нечетных) отрицательной части си- . нусоиды напр жением U, с выхода логического элемента НЕ 3 импульсы с частотой f пропускаютс  через логический элемент И 6 на счетный вход реверсивного счетчика 8. Во втором периоде входного напр жени  в момент перехода через нуль возрастающего Ug фронтом U счётный триггер 2 переключаетс  так, что на его выходе устанавливаетс  напр жение О, которое настраивает реверсивные счетчики 7 и 8 на вычитание , а в генераторе 4 отключает делительный каскад, так что на счетный вход реверсивного счетчика 7 во врем  четных положительных, а на счетный вход реверсивного счетчика 8 во врем  четных отрицательных частей синусоиды поступают импульсы с частотой 2f, которые вычитаютс  из записанных там чисел, пропорциональных длительност м соответственно положительной и отрицательной частей предьщущего периода синусоиды.

Ввиду того, что вь читание производитс  с вдвое большей частотой, а форма положительной и отрицательной частей синусоиды симметрична относительно своих максимумов, обнуление реверсивных счетчиков происходит в моменты времени, соответствующие серединам положительной и отрица:тельной частей синусоиды, когда входное напр жение достигает экстремальных значений U и U.. В эти моменты на выходах переносов реверсивных счетчиков 7 и 8 формируютс  импульсы через логический эле (мент ИЛИ 9j запускающие А1Щ 12. Первый из них (с выхода реверсивного счетчика 7) запускает А1Щ 12 в момент , когда напр жение Ug на его информационном входе достигает экстре 1ального значени  ,, .

Двоичный код напр жени  выхода А1Щ 12 поступает на сумматор 13, где складываетс  с нулем, поскольку на другой вход сумматора поступает информаци  с предварительно обнуленного регист ра 16. Импульс с реверсивного счетчика 7 через элемент 10 задержки поступает на логический элемент И 14, разреша  запись в регистр 16 двоичного кода напр жени  и . Импульс с выхода реверсивного счетчика 8 запускает АЦП 12 в момент когда напр жение и„ на его информационном входе достигает экстремального значени  U,. Двоичный код напр жени  Уд. с выхода АЦП 12 складываетс  на сумматоре с кодом U, хран щимс  на регистре 16, Полученна  сумма и + и тем же импульсом с реверсивного счетчика 8 через врем  f, равное задержке распространени  сигнала через элемент 11 задержки , пропускаетс  через логически элемент И 15 дл  запоминани  на регистре 17. Дл  того, чтобы в регистре 1 7 получить амплитудное значение переменной составл ющей синусоидального сигнала, равное , передача информации из сумматбра 13 в регистр 17 производитс  со сдвигом на 1 разр д в сторону младших разр дов кода, что эквивалентно делению полученной суммы на два. Дл  riopмального функционировани  устройства длительность задержки распространени  сигналов через элементы 10 и 11 задержки должны быть не менее суммарного времени преобразовани  сигнала аналого-цифровым преобразователем 12 и задержки распространени  сигнала через логический элемент liJIH 9 и сумматор 13. Кроме того, перед каждым измерением реверсивные счетчики 7 и 8, регистр 16 и счетный триггер 2 должны быть обнулены. Дл  определени  наличи  пес -олниой составл ющей и ее знака информаци  с регистров 16 и 17 подаетс  на элемент 19 сравнени . Если содержимое регистров равно по величине, то посто нна  составл юща  отсутствует. Если содержимое регистра 16 U бoльшe

содержимого регистра 17 .то

2.

посто нна  составл юща  отрицательна , если же содержимое регистра 16 меньше содержимого регистра. 17, то посто нна  составл юща  положительна Регистры 16 и 17, а также 19 сравнени  св заны с блоком индикации дл  визуального наблюдени  за амплитудой синусоидального напр жени , амплитудой положительной части синусоиды и результатом их сравнени . Величина посто нной составл ющей может быть определена как разность показаний регистров 16 и 17. .

Устройство позвол ет повысить точность измерени  амплитуды синусоидального напр жени  при наличии в измер емом напр жении посто нной составл ющей, а также определ ть факт наличи  и знак посто нной составл ющей в измер емом напр жении.

г

€

J

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Амплитуда СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащее компаратор, первый вход которого соединен с входной клеммой устройства, а второй - с источником нулевого потенциала, первый и второй реверсивные счетчики, элемент сравнения, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с входной клеммой устройства, и генератор импульсов, отличающееся тем, что с целью повышения точности измер-ения при наличии в измеряемом напряжении постоянной составляющей и обеспечения возможности определения наличия постоянной составляющей и ее знака в измеряемом напряжении, в него введены счетный триггер, логический элемент НЕ, четыре логических элемента И, логический элемент ИЛИ, первый и второй элементы задержки, сумматор, первый и второй регистры, блок индикации, причем выход компаратора соединен с первым входом первого логического элемента И, входами логического элемента НЕ и счетного триггера, выход которого соединен с входом генератора импульсов и управляющими входами первого и второго реверсивных счетчиков, счетный вход последнего соединен с выходом второго логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента НЕ, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами второго и первого логических элементов И, · выход последнего соединен с информационным входом первого реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом первого элемента задержки и первым входом логического В элемента ИЛИ, выход логического элемента ИЛИ соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход сумматора соединен с первыми входами четвертого и третьего элементов И, второй вход последнего соединен с вывыходом первого элемента задержки, а выход - с входом первого регистра, выход которого соединен с первым входом блока индикации, первым входом элемента сравнения и вторым входом сумматора, выход второго реверсивного счетчика соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ и . входом второго элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом второго регистра,выход второго регистра соединен с вторымвходом блока индикации и вторым входом элемента сравнения,выход которого соединен с третьим входом блока индикации.