SU920537A1

SU920537A1 - Device for measuring ac voltage rms value

Info

Publication number: SU920537A1
Application number: SU802951267A
Authority: SU
Inventors: Семен Григорьевич Камлет; Альберт Рахмильевич Шпигель
Original assignee: Одесский Отдел Центрального Научно-Исследовательского Института Связи
Priority date: 1980-07-04
Filing date: 1980-07-04
Publication date: 1982-04-15

Description

() УСТРОЙСТВО дл ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ() DEVICE FOR MEASURING THE MEDIUM SQUADRATIC VALUE OF THE VARIABLE VOLTAGE

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и предназначено дл использовани при контроле напр жени произвольной.формы (с различными функци ми распределени веро тностей мгновенных значений). Известно устройство дл изменени среднёквадратического значени переменного напр жени , содержащее подклю ченный к источнику контролируемого напр жени , детектор среднёквадратичес кого значени , выход которого соединен с вольтметром посто нного Недостаток известного устройства, градуируемого при синусоидальной форме входного сигнала, заключаетс в низкой точности измерени в услови х отклонени формы контролируемого напр жени от синусоида. Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл измерени среднёквадратического значени пере- менного напр жени , содержащее подключенный к источнику контролируемого , напр жени .детектор среднёквадратического значени , выход которого через делитель напр жени соединен с вольтметром посто нного тока, зашунтированным конденсатором 2. В указанномустройстве при выборе соотношени плеч делител напр жени с учетом заданной формы контролируемого напр жени обеспечиваетс соответствие выходного сигнала среднеквадратическому значению напр жени на входе устройства дл р да функций распределени входного сигнала. Однако фиксированное соотношение плеч делител все же ограничивает область возможных функций распределени . При широких вариаци х формы напр жени на входе устройства погрешность измерени его среднёквадратического значени оказываетс весьма ощутимой. Цель изобретени - повышение точности измерительного устройства при контроле напр жени произвольной формы.The invention relates to electrical measuring equipment and is intended for use in controlling voltage of an arbitrary form (with various functions of the probability distribution of instantaneous values). A device for changing the mean square value of an alternating voltage containing a detector of a mean square value connected to a source of controlled voltage, the output of which is connected to a constant voltmeter, is known. The disadvantage of the known device calibrated with a sinusoidal input signal is in low accuracy of measurement in conditions deviation of the shape of the controlled voltage from the sinusoid. The closest to the invention is a device for measuring the mean square value of an alternating voltage, containing connected to a controlled source, a voltage detector of a mean square value, the output of which is connected to a DC voltmeter, bypass capacitor 2 through a voltage divider the choice of the ratio of the shoulders of the voltage divider, taking into account the specified shape of the controlled voltage, ensures that the output signal is equal to the rms th value of the voltage at the input for a range of input signal distribution functions. However, the fixed ratio of the shoulders of the divider still limits the range of possible distribution functions. With wide variations in the form of the voltage at the input of the device, the error in measuring its mean square value is quite noticeable. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the measuring device when monitoring the voltage of an arbitrary shape.

Поставленна цель достигаетс тем что в устройство дл измерени среднеквадратического значени переменного напр жени , содержащее подключенный к источнику контролируемого напр жени детектор среднеквадратического значени , выход которого через основной делитель напр жени соединен с вольтметром посто нного тока, зашунтированным конденсатором, введены детекторы пикового и средневып э мительного значений, два дополнительных делител напр жени , компаратор и фильтр нижних частот, , основной и один из дополнительных делителей напр жени выполнены управл емыми , входы детекторов пикового и средневыпр мленного значений подключены к выходу источника контролируемого напр жени , а их выходы через дополнител1 ные делители напр жени - ко входам компаратора, вход фильтра нижних частот соединен с выходом компаратора, а выход - со входами управлени управл емых делителей напр жени .The goal is achieved by the fact that a mean square value detector connected to a monitored voltage source is connected to a device for measuring the rms value of an alternating voltage, the output of which is connected to a DC voltmeter, bypass capacitor through a main voltage divider values, two additional voltage dividers, a comparator and a low-pass filter,, the main one and one of the additional dividers the connectors are controllable, the inputs of the peak and average value detectors are connected to the output of the monitored voltage source, and their outputs are connected to the comparator inputs via additional voltage dividers, the low-pass filter input is connected to the comparator output, and the output is connected to the control inputs controlled voltage dividers.

На чертеже представлена функциональна схема предложенного устройства дл измерени среднеквадратического значени переменного напр жени . В устройство вход т детектор пикового значени 1, делитель напр жени 2, компаратор 3, детектор средневыпр мленного значени k, управл емый делитель напр жени 5, фильтр нижних частот 6, детектор среднеквадратическрго значени 7, управл емый делитель напр жени 8, конденсатор 9, вольтметр посто нного тока 10. На схеме показан также источник контролируемого напр жени 11.The drawing shows the functional diagram of the proposed device for measuring the rms value of the alternating voltage. The device includes a peak value detector 1, voltage divider 2, comparator 3, detector k average, k, controlled voltage divider 5, low pass filter 6, root mean square detector 7, controlled voltage divider 8, capacitor 9, DC voltmeter 10. The diagram also shows the source of the monitored voltage 11.

Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.

При выработанном соотношении плеч де 1тел напр жени 8 выходное напр жение устройства UQ соответствует среднеквадратическому значению контролируемого напр жени Ug лишь дл определенного р да функций распределени входного сигнала. В случае значительного изменени формы контролируемого напр жени величины UQ уже не соответствует искомому среднеквадратичесКому значению Ug,j. Погрешност измерени можно исключить, измен соотношение плеч делител напр жени 8.When the ratio of the shoulders of de 1-voltage 8 is developed, the output voltage of the device UQ corresponds to the rms value of the monitored voltage Ug only for a certain number of functions of the distribution of the input signal. In the case of a significant change in the shape of the controlled voltage, the value of UQ no longer corresponds to the sought rms value of Ug, j. Measurement error can be eliminated by changing the ratio of the shoulders of the voltage divider 8.

Оценка формы входного сигнала производитс путем сравнени его пиковоГО и средневыпр мленного значений, выдел емых детекторами 1 и 4. Сравнение указанных значений осуществл етс в компараторе 3- ПредварительноEvaluation of the input signal is performed by comparing its peak and mean values measured by detectors 1 and 4. Comparison of these values is carried out in comparator 3

с помощью делителей напр жени 2 и 5 на обоих входах компаратора 3 дл заданной формьг входного сигнала (например синусоидальной) устанавливают с равные напр жени . При этом на .using voltage dividers 2 and 5 at both inputs of the comparator 3 for a given input signal form (for example, sinusoidal), they are set to equal voltages. With this on.

выходе компаратора 3 среднее значение напр жени оказываетсй равным нулю. Режим делител напр жени 8 подбираетс таким образом, чтобы выходное напр жение устройства соответствовало среднеквадратическому значению .Ujj, При отклонении формы входного сигнала от заданной на выходе компаратора 3 по вл ютс импульсы, среднее значение и пол рность которых определ ет, управл ющее напр жение на выходе фильтра нижних частот 6. Это напр жение воздействует на вход управлейи делител напр жени 5 до тех пор, пока разность напр жений на входах компаратора 3 не окажетс на нулевом уровне. Одновременно это управл ющее напр жение, действу на управл емый делитель напр жени 8,. измен ет напр жение на его выходе Ug до соответстви новому среднеквадратическому значению контролируемого напр жени UftxПри наличии идеального компаратора 3 в котором знак выходного напр жени определ етс только знаком разности напр жений на его входах, напрджение управлени делител ми 5 и 8 не зависит от уровн входного сигнала , а определ етс только соотношением между его средневыпр мпенным и пиковым значени ми, т.е. зависит от формы контролируемого напр жени . Всв зи с этим создаютс предпосылки дл обеспечени высокой точности измерени среднеквадратического значени контролируемого напр жени при любой его форме.the output of comparator 3, the average value of the voltage is zero. Voltage divider mode 8 is adjusted so that the output voltage of the device corresponds to the root-mean-square value. Ujj. When the input signal deviates from the output signal of the comparator 3, pulses appear, the average value and polarity of which determines the control voltage the output of the low pass filter 6. This voltage affects the control input of voltage divider 5 until the voltage difference at the inputs of comparator 3 is zero. At the same time, this control voltage acts on a controlled voltage divider 8 ,. changes the voltage at its output Ug to correspond to the new rms value of the controlled voltage Uftx. If there is an ideal comparator 3 in which the sign of the output voltage is determined only by the sign of the difference of voltages at its inputs, the voltage control of the dividers 5 and 8 does not depend on the input level signal, and is determined only by the ratio between its mean and peak values, i.e. depends on the form of controlled voltage. Therefore, the prerequisites are created to ensure high accuracy in measuring the rms value of the monitored voltage in any form.

Claims

Invention Formula

A device for measuring the rms value of an alternating voltage, containing a rms detector connected to a monitored voltage source, the output of which is connected to a DC voltmeter through a main voltage divider.