SU1170368A1 - Voltage root-mean-square value-to-constant voltage measuring converter - Google Patents
Voltage root-mean-square value-to-constant voltage measuring converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1170368A1 SU1170368A1 SU823510614A SU3510614A SU1170368A1 SU 1170368 A1 SU1170368 A1 SU 1170368A1 SU 823510614 A SU823510614 A SU 823510614A SU 3510614 A SU3510614 A SU 3510614A SU 1170368 A1 SU1170368 A1 SU 1170368A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- voltage
- input
- output
- beater
- low
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПР5ШЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий генератор треугольного напр жени , выход которогоподключен к первым входам двух ограничителей напр жени , фильтрующее устройство низкой частоты, выход которого св зан с выходной шиной и со вторым входом первого ограничител напр5гаени , второй вход второго ограничител напр жени соединен со входной шиной, отличающийс , тем, что, с целью повьшени точности и расширени динамического диапазона, в него дополнительно введен амплитудный выпр митель, вход которого подключен к входной шине, а выход - ко входу генератора треугольного напр жени , выполненного в виде генератора одно (Л пол рного напр жени и вычитающий . блок, включенный между выходами ограс ничителей напр жени и входом фильтрующего устройства низкой частоты.MEASURING CONVERTER OF MEDIUM SQUARE VALUES FOR DC CONSTANT VOLTAGE, containing a triangular voltage generator, the output of which is connected to the first inputs of two voltage limiters, a low-frequency filtering device, the output of which is connected to an output bus bar and a second piece of a beater, a beater, a beater, a beater, a low-speed beater, a low-frequency filtering device whose output is connected to an output bus bar and a second beater, and a beater is attached to a single-piece belay tool, a low-speed beater, a low-frequency filtering device, whose output is connected to an output bus and a second beater, and a second piece of a beater is attached. connected to the input bus, characterized in that, in order to increase accuracy and increase the dynamic range, it additionally introduces an amplitude rectifier whose input is connected to the input bus and an output to the input of a triangular voltage generator, made in the form of a single generator (L polar voltage and subtractive. unit, connected between the outputs of voltage regulators and the input of a low-frequency filtering device .
Description
I Изобретение относитс к электроиз мерительной технике и может быть использовано в вольтметрах среднеквадратичного значени напр жени . Известен линейный преобразователь среднеквадратичного значени напр жени в посто нное напр жение, содер жаний выпр мл ющее устройство, ампли тудный вьшр митель, генератор разнопол рного треугольного напр жени , два устройства сравнени , схему И, ключ и .интегратор 1Д . В известном преобразователе обеспечиваетс широкий диапазон входного напр жени , однако чувствительность его квадратора примерно в два раза ниже, чем у квадраторов с однопол р ным треугольным напр жением. Кроме того, преобразователю свойственна погрешность, вызванна пульсацией напр жени на выходе амплитудного выпр мител . Уровень пульсации этог напр жени зависит от посто нной разр да конденсатора амплитудного в пр митетел . Увеличение посто нной разр да приводит к увеличению переходного процесса при уменьшении амплитуды входного напр жени и, след вательно, к уменьшению быстродействи преобразовател . Рассмотрим вли ние пульсации выходного напр жени амплитудного выпр мител на погрешность преобразовани , счита входное напр жение си нусоидальным (и sincot), тогда дл выходного напр жени амплитудного выпр мител можно получить следующее приближенное выражение, справед ливое на полупериоде синусоидальног . сигнала (от одного максимума до дру гого максимума выпр мленной синусои ды) ) ..Среднее значение этого напр жени , которое принимаетс за амплиту ду треугольного напр жени , равно IT 2V , 2CUn-r. -T/2t-) f J идв) J 1 о с - посто нна времени амплитуд ного выпр мител ; Т - период синусоидального напр жени . Переменна составл юща выходного напр жени амплитудного выпр мител равна иАн)и,,и)-идв,р . Эта составл юща складываетс с входным вьтр нпенным напр жением (в данном случае синусоидальным), 8 озводитс в квадрат и дает отличное от нул посто нное смещение, которое и определ ет погрешность преобразовани . Определ ем его, m ,2. Jc(H4 nnWco5(oi-2 :JUftn(ilco6(oiJi- °.т/4 . |.|,.).и„.-№ и„с „ал-jfe (,-/«),U..o«ajt.. ЩJ ь и I- . . . Знак приблизительного равенства объ сн етс тем, что экспоненциальна функци разлагаетс в степенной р д. Относительна погрешность преобразовани определ етс по формуле с с« - 2Ус, . 2TU2 0|- где и - квадрат среднеквадратичного « значени синусоидального напр жени . Таким образом, погрешность от пульсации выходного напр жени амплитудного выпр мител получаетс большой , особенно при работе преобразовател на низких частотах, например 50 Гц, При погрешности преобразовани 1% о должно быть пор дка 1,3 с, что дл промьшшеннык преобразователей недопустимо , так как их врем установлени не должно превьппать 0,3-0,5 с. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс измерительный преобразователь среднеквадратичного значени напр жени в посто нное напр жение, содержащий генератор разнопол рного треугольного напр жени , соединенный с первыми входами двух ограничителей. Второй вход первого ограничител вл етс входом преобразовател . Выходы ограничителей св заны со входами суммирукмце- фильтрующего устройства низкой частоты, выход которого через ограничитель пол рности и модул тор соединен со вторым входом второго ограничител И Однако этому преобразователю присущи недостатки: мала чувствительность , котора снижаетс пропорционально квадрату среднеквадратичного значени входного напр жени и, в св зи с этим, узкий динамический диапазон и большие погрешности при работе с малыми напр жени ми. Действительно, выходное сруеднее значение напр жени (U .„ ) на выходе ограничител равно , (1) где Ux - СКЗ преобразуемого напр жени ; амплитуда треугольного напр жени . Из выражени (1) видно, что И уменьшаетс , при уменьшении Ux по квадратичному закону. Например, при уменьшении и у в 10 раз и уменьшаетс в 100 раз. Это приводит к тому , что резко возрастает погрешность от нестабильности нул суммирующего фильтрующего устройства. Можно получить с -&Р -™ Ар где f.p погрешность от дрейфа нул Если считать дрейф нул операцион ного усилител , равным 10 В/ С, предел преобразовани 1 В, коэффициент амплитуды входных напр жений, равным 2, при этом А 2В, то из выражени (2) можно вычислить относительную погрешность на 10°С при U)(0,1 В; дрд, 8%, котора соответствует приведенной погрешности 0,8%. Така погрешность не допус-тима в современных преобразовател х среднеквадратичного значени напр жени . Цель изобретени - повьш1ение точности преобразовани и расширение динамического диапазона преобразуе .мых напр жений. Поставленна цель достигаетс тем что в измерительный преобразователь, : среднеквадратичного значени напр жени в посто нное напр жение, содер жащий генератор треугольного напр же ни -, выход которого подключен к первым входам двух ограничителей напр жени , фильтрующее устройство низкой частоты, выход которого св зан с выходной шиной и со вторым входом первого ограничител напр жени , второй вход второго ограничител напр жени соединен с входной шиной, дополнительно содержит амплитудный выпр митель , вход которого подключен к вход ной шине, а выход - ко входу генератора треугольного напр жени , вьшолненного в виде генератора однопол р- ного напр жени и вычитающий блок. включенный между выхрдами ограничителей напр жени и входом фильтрующего Устройства низкой частоты. На фиг,. 1 приведена структурна схема преобразовател ; на фиг. 2 эпюры напр жений в характерных точках преобразовател . ./ Измерительный преобразователь среднеквадратичного значени напр жени в посто нное напр жение содержит генератор треугольного напр жени 1, выход которого подключен к первым входам двух ограничителей напр жени 2 и 3, фильтрующее устройство низкой:частоты 4, выход .которого св зан с выходной шиной и со вторым входом первого ограничител напр жени 2, второй вход второго ограничител напр жени 3 соединен со входной шиной. В преобразователь дополнительно введен амплитудный выпр митель 5, вход которого подключен к входной шине, а выход - ко входу генератора треугольного напр жени 1. Генератор треугольного напр жени 1 выполнен в виде генератора однопол рного напр жени . Вычитающий блок (не показан) включен между выходами ограничителей напр жени 2 и 3 и Фильтрующим устройством низкой частоты 4. - Измерительньй преобразователь среднеквадратичного значени напр жени в посто нное напр жение работает следующим образом. После подачи на вход .преобразовател преобразуемого напр жени И (t) на выходах ограничителей напр жени 2 и 3 формируютс напр жени соответственно Uv(t)7r-. U4.(t)ff- ; (3) 2А 2А л Ад -среднеквадратичное значение входного напр жени ; -выходное посто нное напр жение; - амплитуда треугольного напр жени . Напр жение на выходе фильтрующего стройства низкой частоты 4, котоое вл етс выходным посто нным напр жением преобразовател , равно (t)-U3(t)Ujy, .(4) де KU - коэффициент усилени фильтр щего устройства 4. Подставим в вьфажении (4) соотношение (3) получаем UjtlL Uia- Цж« 2А„ 2А„, Отсюда .1Т бых . u,K.. Знак равенства выполн етс с погрещ HocTi io меньшей 0,01% уже при Кц 300 : Таким образом, выходное посто нн напр жение пр мо пропорционально среднеквадратическому значению вход ного напр жени . Оценим относительную погрешность вызванную дрейфом нул фильтрующего устройства 4, , . тогда р .5A.i. 5 - - - - АГи КА « .Ug,, ft где и.,.. ,,„., максимальное значение ох махе . - коэффициент амплитуды входного напр жени ; К - коэффициент пропорциомальности преобразован амплитуды входного напр жени в амплитуду треугольного напр жени Оцениваем значение погрешности в предлагаемом преобразовании при тех же услови х, что и в прототипе, счита Ki 1,1 (соответствует уровн пульсации, равной 10%), в том случа др 0,8% 1,1 0,9%. Это соответствует приведенной по грешности 0,1%. В измерительном преобразователе отсутствует погрешность, вызьгеаема пульсацией выходного напр жени амплитудного выпр мител . Это видно из эпюр напр жений на выходе отдель ных блоков преобразовател , приведе ных на фиг. 2. Так как в преобразователе треугольное напр жение однопол рное U(i(t), то нулевой уровень треугольного Напр жени не подвергаетс амплитудной модул ции выходным напр жением амплитудного выпр мител . На выходе ограничителей и U).(t)J выдел етс разностное напр жение между ) и (t); Ua(t) и Up;((t). Как видно из эпюр напр жений ) и U(t)J f оно не зависит от пульсации выходного напр жени амплитудного выпр мител , т.е. точность преобразовани не зависит от пульсации напр жени ). Благодар тому, что амплитуда треугольного напр жени А измен етс пропорционально уровню входного напр жени 3д (t) между изменени ми уровн входного напр жени Ug(t) и его квадратом, как следует из соотношений (3), существует пропорциональна зависимость. По этой причине измерительный преобразователь имеет расширенный динамический диапазон и значительно уменьшенную погрешность преобразовани , особенно при малых уровн х входного напр жени . Таким образом, использование предлагаемого генератора треугольного напр жени с возможностью формировани однопол рного напр жени с амплитудой , пропорциональной амплитуде входного напр жени , при посредстве амплитудного выпр мител , а также выполнение фильтрук цего устройства .с возможностьк) вычитани его входных сигналов позвол ют расширить динамический диапазон преобразовател и повысить точность преобразовани . Дл обеспечени преобразовани разнопол рного напр жени , его можно подать на вход преобразовател через любой из известных двухполупериодных измерительных выпр мителей.I The invention relates to electrical measuring equipment and can be used in voltmeters of the rms voltage. A linear converter of the rms voltage to a constant voltage, the contents of a rectifier, an amplitude converter, a generator of a different polarity triangular voltage, two comparison devices, the AND circuit, the key, and the 1D integrator are known. In the known converter, a wide input voltage range is provided, however, the sensitivity of its quad is approximately two times lower than that of quadrants with a single-pole triangular voltage. In addition, the converter is characterized by an error caused by a voltage ripple at the output of the amplitude rectifier. The ripple level of this voltage depends on the constant discharge of the amplitude capacitor in the system. An increase in the constant discharge leads to an increase in the transient process with a decrease in the amplitude of the input voltage and, consequently, to a decrease in the speed of the converter. Consider the effect of the amplitude rectifier output voltage ripple on the conversion error, considering the input voltage to be sinusoidal (and sincot), then for the output voltage of the amplitude rectifier you can get the following approximate expression that is sinusoidal for a half period. signal (from one maximum to another maximum of the rectified sine wave)). The average value of this voltage, which is taken as the amplitude of the triangular voltage, is IT 2V, 2CUn-r. -T / 2t-) f J idv) J 1 o s is the time constant of the amplitude rectifier; T is the period of sinusoidal voltage. The variable component of the output voltage of the amplitude rectifier is in) i, i) -idv, p. This component is added to the input voltage input voltage (in this case, sinusoidal), 8 is squared and gives a non-zero constant displacement, which determines the conversion error. We define it, m, 2. Jc (H4 nnWco5 (oi-2: JUftn (ilco6 (oiJi- °. T / 4. |. |,.). And „.- No. and„ with „al-jfe (, - /“), U .. o "ajt .. SchJb and I-... The sign of approximate equality is explained by the fact that the exponential function decomposes into a power series. The relative error of the transformation is determined by the formula with c" - 2Us, 2TU2 0 | - where - squared rms "value of sinusoidal voltage. Thus, the ripple error from the output voltage of the amplitude rectifier is large, especially when the converter is operated at low frequencies, for example 50 Hz. When the error is 1% o should be on the order of 1.3 s, which is unacceptable for industrial converters, since their establishment time should not exceed 0.3-0.5 s. The closest to the technical essence of the invention is a measuring converter of rms value a constant voltage, containing a generator of a triangular polarized voltage, connected to the first inputs of the two limiters. The second input of the first delimiter is the input of the converter. The outputs of the limiters are connected to the inputs of a low-frequency sum-filtering device, the output of which through the polarity limiter and the modulator is connected to the second input of the second limiter AND However, this converter has inherent disadvantages: low sensitivity, which decreases in proportion to the square of the root-mean-square value of the input voltage and, in therefore, narrow dynamic range and large errors when working with low voltages. Indeed, the output average value of the voltage (U. „) At the output of the limiter is (1) where Ux is the RMS of the voltage to be converted; triangular amplitude. From the expression (1) it is seen that And decreases, with decreasing Ux according to a quadratic law. For example, with decreasing and y by 10 times and decreasing by 100 times. This leads to the fact that dramatically increases the error of the instability of the zero summing filtering device. It can be obtained from - & P - ™ Ap where fp is the error due to drift zero. If we consider the zero drift of the operational amplifier to be 10 V / C, the conversion limit is 1 V, the amplitude coefficient of the input voltages is 2, while A 2B, From expression (2), the relative error of 10 ° C at U) (0.1 V; drd, 8%, which corresponds to a reduced error of 0.8%) can be calculated. Such an error is not permissible in modern rms voltage converters The purpose of the invention is to improve the accuracy of conversion and expansion of dynamic Converted voltage range. The goal is achieved by the fact that, in the measuring transducer,: rms voltage to constant voltage, containing a triangular voltage generator - the output of which is connected to the first inputs of two voltage limiters, the filtering device is low the frequency, the output of which is connected to the output bus and to the second input of the first voltage limiter, the second input of the second voltage limiter is connected to the input bus, additionally contains amplitude output DC converter having an input connected to the input hydrochloric bus, and an output - to the input of the generator of a triangular voltage generator vsholnennogo a uni-p- Nogo voltage and the subtracting unit. connected between the outputs of the voltage limiters and the input of the low-frequency filtering device. In FIG. 1 shows a flowchart of a converter; in fig. 2 voltage diagrams at characteristic points of the converter. ./ The rms voltage to DC voltage measuring converter contains a triangular voltage generator 1, the output of which is connected to the first inputs of two voltage limiters 2 and 3, a low-pass filtering device of frequency 4 whose output is connected to the output bus and with the second input of the first voltage limiter 2, the second input of the second voltage limiter 3 is connected to the input bus. An amplitude rectifier 5 is added to the converter, the input of which is connected to the input bus and the output to the input of the triangular voltage generator 1. The triangular voltage generator 1 is made in the form of a unipolar voltage generator. A subtraction unit (not shown) is connected between the outputs of voltage suppressors 2 and 3 and the Low-frequency Filtering device 4. - The RMS voltage-to-voltage measuring transducer operates as follows. After supplying the transformable voltage I (t) to the input of the transformer, voltage taps 2 and 3 are formed at the outputs of voltage limiters 2 and 3, respectively, Uv (t) 7r-. U4. (T) ff-; (3) 2А 2А l Hell is the root-mean-square value of the input voltage; - output constant voltage; - the amplitude of the triangular voltage. The voltage at the output of the low-frequency filtering device 4, which is the output DC voltage of the converter, is (t) -U3 (t) Ujy, (4) de KU is the gain of the filtering device 4. Substitute in the output (4 a) relation (3) we obtain UjtlL Uia-ЦЖ «2А„ 2А „, From here .1Т бых. u, K .. The equal sign is satisfied with the error HocTi io less than 0.01% already at Cc 300: Thus, the output constant voltage is directly proportional to the rms value of the input voltage. Let us estimate the relative error caused by the drift zero of the filtering device 4,,. then p .5A.i. 5 - - - - AGi KA ".Ug ,, ft where and., .. ,,„., The maximum value oh max. - coefficient of input voltage amplitude; K - proportionality factor converted the amplitude of the input voltage to the amplitude of the triangular voltage. We estimate the error value in the proposed transformation under the same conditions as in the prototype, Ki 1.1 (corresponds to the ripple level of 10%), in that case 0.8% 1.1 0.9%. This corresponds to a given error of 0.1%. There is no error in the measuring transducer caused by the ripple of the output voltage of the amplitude rectifier. This can be seen from the plots of voltages at the output of the individual converter blocks shown in FIG. 2. Since in the converter the triangular voltage is unipolar U (i (t), the zero level of the triangular voltage is not subjected to amplitude modulation by the output voltage of the amplitude rectifier. At the output of the limiters and U). (T) J is the difference difference voltage between) and (t); Ua (t) and Up; ((t). As can be seen from the voltage plots) and U (t) J f, it does not depend on the ripple of the output voltage of the amplitude rectifier, i.e. conversion accuracy does not depend on voltage ripple). Due to the fact that the amplitude of the triangular voltage A varies in proportion to the input voltage level 3d (t) between the changes in the input voltage level Ug (t) and its square, as follows from relations (3), the relationship is proportional to. For this reason, the measuring transducer has an extended dynamic range and a significantly reduced conversion error, especially at low input voltage levels. Thus, the use of the proposed triangular voltage generator with the possibility of generating a unipolar voltage with an amplitude proportional to the amplitude of the input voltage through an amplitude rectifier, as well as the filtering of its device, allows one to expand the dynamic range converter and improve conversion accuracy. In order to ensure the conversion of the bipolar voltage, it can be fed to the input of the converter through any of the known full-wave measuring rectifiers.
(ft(t}(ft (t}
s s
f(nf (n
))
4 / four /
иг.2 ,(t) ig.2, (t)
-5-five
U8t,x(t) (/r(t) .U8t, x (t) (/ r (t).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823510614A SU1170368A1 (en) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | Voltage root-mean-square value-to-constant voltage measuring converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823510614A SU1170368A1 (en) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | Voltage root-mean-square value-to-constant voltage measuring converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1170368A1 true SU1170368A1 (en) | 1985-07-30 |
Family
ID=21035390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU823510614A SU1170368A1 (en) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | Voltage root-mean-square value-to-constant voltage measuring converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1170368A1 (en) |
-
1982
- 1982-11-09 SU SU823510614A patent/SU1170368A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. За вка FR № 2298111, кл. G 01 R 19/02, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР 533876, кл. G 01 R 19/02, 06.05.74 (прототип). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3112449A (en) | Converter for converting alternating current signals to proportional constant polarity signals including compensating diode feedback | |
KR960011534B1 (en) | Negative sequence detector for a continuous wave frequency transducer | |
SU1170368A1 (en) | Voltage root-mean-square value-to-constant voltage measuring converter | |
US3942095A (en) | AC-to-DC converter system | |
GB1458475A (en) | Ac to dc conversion systems | |
US3436643A (en) | Solid-state d-c to a-c converter | |
GB1433581A (en) | Dynamic rms converter | |
SU609097A1 (en) | Effective voltage value- to-permanent voltage converter | |
GB790578A (en) | Improvements relating to electrical computing apparatus | |
SU1522116A1 (en) | Instrument transducer of power | |
SU1114961A1 (en) | Ac-to-dc voltage converter | |
SU1608588A1 (en) | Method of converting alternating symmetric voltage | |
SU731581A1 (en) | Functional voltage -to-code converter | |
SU832701A1 (en) | Ac-to-dc voltage converter | |
SU1307361A1 (en) | A.c.voltage-to-d.c.voltage instrument transducer | |
JPS6034716Y2 (en) | Working radius detection device | |
SU1140058A1 (en) | Clr parameter meter | |
US3417338A (en) | Phase-sensitive gated switching means | |
JPS55159109A (en) | Capacity type displacement converter | |
SU978312A1 (en) | Harmonic signalgenerator | |
SU1095373A1 (en) | Pulse voltage converter | |
SU1453334A1 (en) | Device for measuring power in three-wire symmetric networks | |
SU957119A1 (en) | Amplitude value converter | |
SU661377A1 (en) | Measuring convereter | |
SU1287038A1 (en) | Device for measuring frequency |