RU2032182C1 - Harmonic voltage amplitude meter - Google Patents
Harmonic voltage amplitude meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032182C1 RU2032182C1 SU4900498A RU2032182C1 RU 2032182 C1 RU2032182 C1 RU 2032182C1 SU 4900498 A SU4900498 A SU 4900498A RU 2032182 C1 RU2032182 C1 RU 2032182C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switch
- input
- output
- integrator
- voltage
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к вольтметрам, а более конкретно, к устройствам для измерения амплитуды гармонических напряжений и может быть использовано в автоматике, телемеханике и связи. The alleged invention relates to voltmeters, and more specifically, to devices for measuring the amplitude of harmonic voltages and can be used in automation, telemechanics and communications.
Известно устройство [1], предназначенное для контроля среднего значения переменного напряжения, содержащее усилитель-формирователь, селектор, ключи, генератор опорной частоты, счетчик, блок переноса кода, блок допускового контроля временных интервалов, интегратор, измерительный блок, анализатор, формирователь кода допуска и выходной логический блок. Усилитель-формирователь соединен с селектором, ключом. Селектор соединен со вторым ключом и со счетчиком, соединенным со вторым ключом и с блоком допускового контроля временных интервалов, соединенным с выходным логическим блоком, соединенным с анализатором, который соединен с блоком переноса кода, выходным логическим блоком, соединенным с блоком допускового контроля. Анализатор соединен с измерительным блоком, соединенным с селектором и с интегратором, соединенным с ключом. A device [1] is known for controlling the average value of an alternating voltage, comprising an amplifier driver, a selector, keys, a reference frequency generator, a counter, a code transfer unit, an admission control unit for time intervals, an integrator, a measurement unit, an analyzer, an admittance code generator, and output logic block. The amplifier-driver is connected to a selector, a key. The selector is connected to the second key and to the counter connected to the second key and to the time interval tolerance control unit connected to the output logic unit connected to the analyzer, which is connected to the code transfer unit, the output logical unit connected to the tolerance control unit. The analyzer is connected to a measuring unit connected to a selector and to an integrator connected to a key.
Данное устройство имеет низкую точность вследствие того, что измерение напряжения на выходе интегратора измерительным блоком характеризуется существенными погрешностями. This device has low accuracy due to the fact that the measurement of the voltage at the output of the integrator by the measuring unit is characterized by significant errors.
Известно устройство, предназначенное для допускового контроля среднего значения переменного напряжения, содержащее усилитель-формирователь, селектор, ключи, генератор опорной частоты, счетчик, блок переноса кода, блок допускового контроля временных интервалов, интегратор, измерительный блок, анализатор, формирователь кода допуска, выходной логический блок, источник образцового напряжения. Усилитель-формирователь соединен с селектором, соединенным с ключами, один из которых соединен с генератором опорной частоты и счетчиком, соединенным с селектором и блоком переноса кода, соединенным с блоком допускового контроля временных интервалов, соединенным с выходным логическим блоком, соединенным с формирователем кода допуска, соединенного с блоком допускового контроля временных интервалов. Формирователь кода допуска соединен с анализатором, соединенным с измерительным блоком, соединенным с селектором. Измерительный блок соединен с интегратором, соединенным с ключом, соединенным с источником образцового напряжения, соединенным со входом устройства. A device is known for tolerance control of the average value of AC voltage, comprising an amplifier driver, a selector, keys, a reference frequency generator, a counter, a code transfer unit, a tolerance control unit for time intervals, an integrator, a measuring unit, an analyzer, a tolerance code generator, an output logic unit, source of exemplary voltage. The driver amplifier is connected to a selector connected to the keys, one of which is connected to a reference frequency generator and a counter connected to a selector and a code transfer unit connected to an admission control unit for time intervals connected to an output logic unit connected to an admittance code generator, connected to the block tolerance control time intervals. The admittance code generator is connected to an analyzer connected to a measuring unit connected to a selector. The measuring unit is connected to an integrator connected to a key connected to a reference voltage source connected to the input of the device.
Устройство характеризуется низкой точностью поскольку интегратор в совокупности с измерительным блоком характеризуется высокими погрешностями. The device is characterized by low accuracy since the integrator in combination with the measuring unit is characterized by high errors.
Данное техническое решение взято автором в качестве прототипа. This technical solution was taken by the author as a prototype.
Целью предполагаемого изобретения является повышение точности измерения. The aim of the proposed invention is to improve the accuracy of measurement.
Указанная цель достигается тем, что известное устройство содержащее усилитель-формирователь, два ключа, счетчик, интегратор снабжают переключателем, инвертором, нуль-органом, дифференциатором, сравнивающим устройством, источником трех опорных напряжений, тремя резисторами, тремя регулируемыми резисторами, источником постоянного напряжения, коммутатором. Коммутатор соединен с переключателем, соединенным непосредственно и через инвертор с интегратором, соединенным с нуль-органом. Вход коммутатора соединен с дифференциатором, соединенным с коммутатором. Вход коммутатора соединен через усилитель-формирователь со счетчиком, соединенным с коммутатором и с интегратором. Источник трех опорных напряжений соединен со сравнивающим устройством, подключенным ко входу заявляемого устройства, являющемуся входом коммутатора и к переключателю. This goal is achieved by the fact that the known device comprising an amplifier-driver, two keys, a counter, an integrator is equipped with a switch, an inverter, a zero-organ, a differentiator, a comparative device, a source of three reference voltages, three resistors, three adjustable resistors, a constant voltage source, a switch . The switch is connected to a switch connected directly and through an inverter to an integrator connected to a null organ. The input of the switch is connected to a differentiator connected to the switch. The input of the switch is connected through an amplifier-former to a counter connected to the switch and to the integrator. The source of the three reference voltages is connected to a comparator connected to the input of the inventive device, which is the input of the switch and to the switch.
Источник трех опорных напряжений содержит три резистора и три регулируемых резистора, источник постоянного напряжения. Резисторы включены последовательно с регулируемыми резисторами и образуют три параллельные ветви, состоящие из резистора и регулируемого резистора. Средние точки параллельных ветвей соединены со сравнивающим устройством. Параллельные ветви подключены к источнику постоянного напряжения. The source of three reference voltages contains three resistors and three adjustable resistors, a constant voltage source. The resistors are connected in series with adjustable resistors and form three parallel branches, consisting of a resistor and an adjustable resistor. The midpoints of the parallel branches are connected to a comparator. Parallel branches are connected to a constant voltage source.
Коммутатор содержит два последовательно включенных ключа, первый из которых соединен со входом коммутатора и с дифференциатором, а второй - соединен с выходом коммутатора и со счетчиком. The switch contains two series-connected keys, the first of which is connected to the input of the switch and to the differentiator, and the second is connected to the output of the switch and to the counter.
Все элементы, входящие в состав заявляемого устройства известны и описаны в литературе. All elements that make up the inventive device are known and described in the literature.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: переключателем, инвертором, нуль-органом, дифференциатором, усилителем-формирователем, сравнивающим устройством, источником, трех опорных напряжений, коммутатором и их связями с остальными элементами схемы. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new elements: a switch, an inverter, a zero-organ, a differentiator, an amplifier-driver, a comparative device, a source, three reference voltages, a switch and their connections with other elements of the circuit.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные элементы известны. A comparison of the proposed solutions with other technical solutions shows that the newly introduced elements are known.
Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство вышеуказанные элементы проявляют новое свойство, а именно повышение точности измерения. However, when they are introduced in this connection with the rest of the circuit elements in the inventive device, the above elements exhibit a new property, namely, an increase in the measurement accuracy.
Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".
На чертеже изображена принципиальная схема устройства. The drawing shows a schematic diagram of a device.
Заявляемое устройство содержит коммутатор 1, соединенный с переключателем 2, который соединен напрямую и через инвертор 3 с интегратором 4, соединенным с нуль-органом 5. Коммутатор 1, дифференциатор 6, усилитель-формирователь 7 соединены со входом устройства, дифференциатор 6 соединен с коммутатором 1, усилитель-формирователь 7 соединен со счетчиком 8, соединенным с коммутатором 1 и интегратором 4. Переключатель 2 соединен со сравнивающим устройством 9, соединенным с источником трех опорных напряжений 10. Вход устройства соединен со сравнивающим устройством 9. Коммутатор 1 содержит два ключа 11 и 12, соединенных последовательно, ключ 11 соединен со входом устройства и дифференциатором 6, ключ 2 соединен с пересчетным устройством 8 и переключателем 2. Источник трех опорных напряжений 10 содержит три резистора 13, 14, 15 и три регулируемых резистора 16, 17, 18. Резисторы включены последовательно с регулируемыми резисторами и образуют три параллельные ветви, состоящие из резистора 13 и регулируемого резистора 16, резистора 14 и регулируемого резистора 17, резистора 15 и регулируемого резистора 18. Средние точки параллельных ветвей соединены со сравнивающим устройством 19. Параллельные ветви подключены к источнику постоянного напряжения 19. The inventive device includes a switch 1 connected to a switch 2, which is connected directly and through an inverter 3 with an integrator 4 connected to a null organ 5. Switch 1, a differentiator 6, an amplifier-shaper 7 are connected to the input of the device, a differentiator 6 is connected to a switch 1 , the amplifier-driver 7 is connected to the counter 8 connected to the switch 1 and the integrator 4. The switch 2 is connected to the comparison device 9 connected to the source of three reference voltages 10. The input of the device is connected to the comparison device 9. The switch 1 contains two keys 11 and 12 connected in series, the key 11 is connected to the input of the device and the differentiator 6, the key 2 is connected to the recounting device 8 and the switch 2. The source of the three reference voltages 10 contains three resistors 13, 14, 15 and three adjustable resistors 16, 17, 18. Resistors are connected in series with adjustable resistors and form three parallel branches, consisting of a resistor 13 and an adjustable resistor 16, a resistor 14 and an adjustable resistor 17, a resistor 15 and an adjustable resistor 18. The average e points of parallel branches are connected to the comparator 19. Parallel branches are connected to a constant voltage source 19.
Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.
На вход подают синусоидальное напряжение
U = Um . sin ( ωt+Ψ ); где Um - амплитуда;
ω - круговая частота;
t - время;
Ψ - начальная фаза.A sinusoidal voltage is applied to the input.
U = U m . sin (ωt + Ψ); where U m is the amplitude;
ω is the circular frequency;
t is the time;
Ψ is the initial phase.
При возрастании измеряемого напряжения U на выходе дифференциатора 6 имеется положительный сигнал, поступающий на ключ 11 и открывающий его. На выходе счетчика 8 имеется положительное напряжение, открывающее ключ 12. На переключатель 2 поступает напряжение U, подаваемое также на сравнивающее устройство 9. При достижении входным напряжением U первого опорного напряжения U1, выдаваемого источником трех опорных напряжений 10, т.е.With increasing measured voltage U at the output of the differentiator 6 there is a positive signal that enters the key 11 and opens it. At the output of the counter 8 there is a positive voltage that opens the key 12. A voltage U is applied to the switch 2, which is also supplied to the comparison device 9. When the input voltage U reaches the first reference voltage U 1 provided by the source of three reference voltages 10, i.e.
Um . sin ( ωt1+Ψ ) = U1, (1) где t1 - момент времени, в который выполняется данное равенство, сравнивающее устройство 9 выдает сигнал подключающий напрямую к интегратору 4 измеряемое напряжение U с помощью переключателя 2.U m . sin (ωt 1 + Ψ) = U 1 , (1) where t 1 is the point in time at which this equality holds, the comparative device 9 generates a signal that connects the measured voltage U directly to the integrator 4 using switch 2.
При достижении входным напряжением U второго опорного напряжения U2, выдаваемого источником трех опорных напряжений 10, т.е.When the input voltage U reaches the second reference voltage U 2 provided by the source of the three reference voltages 10, i.e.
Um . sin ( ωt2+Ψ) = U2, (2) где t2 - момент времени, в который выполняется данное равенство, сравнивающее устройство 9 выдает сигнал, подключающий измеряемое напряжение U через инвертор 3 к интегратору 4 с помощью переключателя 2. В момент равенства измеряемого напряжения U третьему опорному напряжению U3, т.е.U m . sin (ωt 2 + Ψ) = U 2 , (2) where t 2 is the point in time at which this equality holds, the comparator 9 generates a signal connecting the measured voltage U through inverter 3 to integrator 4 using switch 2. At the moment the equality of the measured voltage U to the third reference voltage U 3 , i.e.
Um . sin ( ωt3+Ψ ) = U3, (3) где t3 - момент времени, в который выполняется данное равенство, переключатель 2 отключает измеряемое напряжение U от интегратора 4.U m . sin (ωt 3 + Ψ) = U 3 , (3) where t 3 is the point in time at which this equality holds, switch 2 disconnects the measured voltage U from integrator 4.
Из выражений (1), (2), (3) следует
t1= · arcsin - , (4)
t2= · arcsin - , (5)
t3= · arcsin - , (6)
Тогда в промежутке времени от t1 до t2 интегратор 4 интегрирует измеряемое напряжение U, а от t2 до t3 то же напряжение U, но с обратным знаком. В результате одного такта интегрирования на выходе интегратора 4 получают напряжение
ΔU4= K4 Udt - K Udt, где К4 - коэффициент вносимый интегратором 4.From the expressions (1), (2), (3) it follows
t 1 = Arcsin - , (4)
t 2 = Arcsin - , (5)
t 3 = Arcsin - , (6)
Then, in the time interval from t 1 to t 2, the integrator 4 integrates the measured voltage U, and from t 2 to t 3 the same voltage U, but with the opposite sign. As a result of one integration cycle at the output of the integrator 4 receive voltage
ΔU 4 = K 4 Udt - K Udt, where K 4 is the coefficient introduced by the integrator 4.
Количество тактов интегрирования задается счетчиком 8, на вход которого поступают импульсы от усилителя-формирователя 7. Через n периодов измеряемого напряжения U счетчик 8 выдает напряжение, которое сбрасывает напряжение интегратора 4 n Δ U4 до нуля. Затем процесс начинается снова. Регулировкой опорных напряжений добиваются нулевого показания нуль-органа 5. При этом
Udt = Udt или
· cos (ωt+ω) = cos(ωt+Ψ) Подставляя выражения (4), (5), (6), получают
- =
= -
Откуда после преобразований получают
Um= Поскольку
U1 = K1E, U2 = K2E, U3 = K3E, где К1, К2, К3 - коэффициенты передачи делителей напряжения, образованные элементами 13, 14, 15, 16, 17, 18,
Е - выходное напряжение источника постоянного напряжения 19, то
Um= E (7)
Поскольку значение постоянного напряжения Е и коэффициенты К1, К2 и К3, кроме того, интегрирование характеризуются высокой точностью, то максимальное значение напряжения Um измеряется с высокой точностью. Расчет Um по выражению (7) как и уравновешивание заявляемого устройства могут быть легко автоматизированы.The number of integration clocks is set by counter 8, the input of which receives pulses from the amplifier-former 7. After n periods of the measured voltage U, counter 8 generates a voltage that resets the integrator 4 n Δ U 4 voltage to zero. Then the process begins again. By adjusting the reference voltages, a zero reading of the zero-organ is achieved 5. In this case,
Udt = Udt or
Cos (ωt + ω) = cos (ωt + Ψ) Substituting expressions (4), (5), (6), we obtain
- =
= -
From where after the transformations get
U m = Because the
U 1 = K 1 E, U 2 = K 2 E, U 3 = K 3 E, where K 1 , K 2 , K 3 are the transmission factors of the voltage dividers formed by elements 13, 14, 15, 16, 17, 18,
E is the output voltage of the constant voltage source 19, then
U m = E (7)
Since the constant voltage value E and the coefficients K 1 , K 2 and K 3 , in addition, the integration is characterized by high accuracy, the maximum voltage value U m is measured with high accuracy. The calculation of U m by the expression (7) as well as balancing the inventive device can be easily automated.
Известен цифровой вольтметр ⌀ 230, предназначенный для измерения напряжения переменного тока [4]. Недостатком является высокая погрешность измерения. Known digital voltmeter ⌀ 230, designed to measure AC voltage [4]. The disadvantage is the high measurement error.
Использование введенных в заявляемое устройство элементов переключателя, инвертора, нуль-органа, дифференциатора, сравнивающего устройства, источника трех опорных напряжений, коммутатора приводит к повышению точности измерения, что обусловлено использованием метода уравновешивания (сравнения) при измерении переменного тока. Заявляемое устройство позволяет сравнивать напряжение постоянного тока и амплитуду переменного тока и амплитуду переменного тока с помощью операций, характеризующихся высокой точностью: сравнения, интегрирования, уравновешивания. The use of elements of a switch, an inverter, a zero-organ, a differentiator, a comparative device, a source of three reference voltages, and a switch introduced into the inventive device leads to an increase in measurement accuracy, which is due to the use of the balancing (comparison) method for measuring alternating current. The inventive device allows you to compare the DC voltage and the amplitude of the alternating current and the amplitude of the alternating current using operations characterized by high accuracy: comparison, integration, balancing.
Сложность пересчетной формулы не является препятствием для достаточного быстродействия прибора, вследствие простой автоматизации пересчета с помощью современной вычислительной техники. The complexity of the recalculation formula is not an obstacle to the sufficient performance of the device, due to the simple automation of recalculation using modern computer technology.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4900498 RU2032182C1 (en) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | Harmonic voltage amplitude meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4900498 RU2032182C1 (en) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | Harmonic voltage amplitude meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2032182C1 true RU2032182C1 (en) | 1995-03-27 |
Family
ID=21554447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4900498 RU2032182C1 (en) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | Harmonic voltage amplitude meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2032182C1 (en) |
-
1991
- 1991-01-08 RU SU4900498 patent/RU2032182C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1224734, кл. G 01R 19/04, 1984. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104267244B (en) | A kind of integration ratio circuit and the impedance measurement method based on integration ratio circuit | |
| US5256979A (en) | Method and apparatus for measuring an unknown voltage, and power meter employing the same | |
| CN109188074A (en) | A kind of biradical standard is mutual to examine circuit, method and electric energy computation chip | |
| Svensson et al. | A measuring system for calibration of power analyzers | |
| Chen | A two-stage solution procedure for digital power metering according to IEEE standard 1459-2010 in single-phase system | |
| RU2032182C1 (en) | Harmonic voltage amplitude meter | |
| RU2022284C1 (en) | Method of determination of complex parameters of shf devices | |
| RU2008690C1 (en) | Method for measuring of electric capacitance and inductance | |
| RU2282201C1 (en) | Method for determination of current electric parameters of power line for construction of its adaptive model | |
| CN117741239A (en) | Simplified power measurement device and method based on two-path quantum voltage | |
| JP3289961B2 (en) | Circuit element constant measuring device | |
| GB2093292A (en) | Apparatus and methods for analogue-to-digital conversion and for deriving in-phase and quadrature components of voltage and current in an impedance | |
| US4181949A (en) | Method of and apparatus for phase-sensitive detection | |
| CN114236454A (en) | Error calibration method and device of broadband resistor divider | |
| RU2038604C1 (en) | Apparatus for measuring capacitance and inductance values | |
| RU2120623C1 (en) | Capacitance proximate moisture meter | |
| SU949539A1 (en) | Conductometric pickup resistance meter | |
| SU765760A1 (en) | Device for measuring symmetrical voltage components of three-phase circuit | |
| SU1629880A1 (en) | Digital capacitance, inductance and resistance meter | |
| Ida et al. | Fast balancing method for an AC bridge based on a novel phase matching technique | |
| SU798631A1 (en) | Method of measuring complex-impedance components | |
| Burbelo | Universal quasi-balanced bridges for measuring the parameters of four-element two-terminal networks | |
| SU998964A1 (en) | Multi-purpose digital instrument | |
| RU2143701C1 (en) | Process determining energy consumption in a c circuits and device for its implementation | |
| SU1064227A1 (en) | Device for measuring sine voltage phase shift angle |