RU167006U1 - AC VOLTAGE TRANSMITTER - Google Patents

Abstract

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй квадраторы, сумматор и блок извлечения квадратного корня, причем выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя, отличающийся тем, что в него дополнительно введен формирователь квадратурных сигналов, вход которого соединен с входом преобразователя, а первый и второй выходы формирователя квадратурных сигналов соединены с входами соответственно первого и второго квадраторов.A measuring transducer of alternating voltage to DC, containing the first and second quadrators, the adder and the square root extraction unit, the outputs of the first and second quadrators connected respectively to the first and second inputs of the adder, the output of which is connected through the square root extraction unit to the output of the converter, characterized in that it additionally includes a quadrature signal driver, whose input is connected to the converter input, and the first and second outputs of the quadrature driver s signals are connected to the inputs of the first and second quadrators, respectively.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения переменного напряжения путем преобразования его в постоянное в широком диапазоне частот.The utility model relates to electrical engineering and can be used to measure alternating voltage by converting it to constant over a wide range of frequencies.

Известен преобразователь эффективного напряжения [авторское свидетельство СССР № 822056 МПК G01R 19/22, опубл. 15.04.1981 г.], содержащий двухполупериодный выпрямитель, квадратор, два фильтра нижних частот, амплитудный детектор, вычитающее и суммирующее устройства, причем выход фильтра нижних частот соединен с входом амплитудного детектора и с неинвертирующим входом вычитающего устройства, а выход амплитудного детектора соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства и с одним входом суммирующего устройства, выход вычитающего устройства соединен со входом дополнительного фильтра нижних частот, выход которого соединен с другим входом суммирующего устройства, выход которого соединен с фокальным входом квадратора и является выходом устройства.The known converter of effective voltage [USSR copyright certificate No. 822056 IPC G01R 19/22, publ. 04/15/1981], containing a half-wave rectifier, a quadrator, two low-pass filters, an amplitude detector, subtracting and summing devices, the output of the low-pass filter is connected to the input of the amplitude detector and to the non-inverting input of the subtracting device, and the output of the amplitude detector is connected to the inverting the input of the subtracting device and with one input of the summing device, the output of the subtracting device is connected to the input of an additional low-pass filter, the output of which is connected to another input of the sums uyuschego device whose output is connected to the input focal quad is the output device.

Недостатком данного преобразователя является невысокое быстродействие и точность измерения напряжения, обусловленная наличием фильтров нижних частот в цепях прохождения сигнала постоянного тока.The disadvantage of this converter is its low speed and accuracy of voltage measurement, due to the presence of low-pass filters in the DC signal path.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное [патент на ПМ № 163230 РФ, МПК G01R 19/22, опубл. 10.07.2016 г.], содержащий фазосмещатель, первый и второй квадраторы, суммирующее устройство и блок извлечения квадратного корня, причем вход преобразователя соединен с входами первого квадратора и фазосмещателя, выход которого соединен с входом второго квадратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам суммирующего устройства, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя.The closest analogue to the proposed utility model is a measuring transducer of alternating voltage to constant [patent for PM No. 163230 of the Russian Federation, IPC G01R 19/22, publ. 07/10/2016], containing a phase shifter, a first and second quadrator, a summing device and a square root extraction unit, the input of the converter being connected to the inputs of the first quadrator and phase shifter, the output of which is connected to the input of the second quadrator, and the outputs of the first and second quadrators are connected, respectively to the first and second inputs of the summing device, the output of which through the square root extraction unit is connected to the output of the converter.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution is selected as a prototype.

Недостатком данного преобразователя является то, что наряду с высоким быстродействием и точностью его область применения ограничивается только измерением напряжения промышленной частоты, так как фазосмещатель обеспечивает фазовый сдвиг в 90° только на этой частоте. На других частотах преобразователь не выполняет своей функции, так как его выходное напряжение будет иметь значительную переменную составляющую, соизмеримую с постоянной.The disadvantage of this converter is that, along with high speed and accuracy, its field of application is limited only by measuring the voltage of the industrial frequency, since the phase shifter provides a phase shift of 90 ° only at this frequency. At other frequencies, the converter does not fulfill its function, since its output voltage will have a significant variable component, commensurate with the constant.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение рабочего диапазона частот преобразователя.The technical result of the claimed utility model is to expand the operating frequency range of the converter.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй квадраторы, сумматор и блок извлечения квадратного корня дополнительно введен формирователь квадратурных сигналов, вход которого соединен с входом преобразователя, а первый и второй выходы формирователя квадратурных сигналов соединены с входами соответственно первого и второго квадраторов.The specified technical result is achieved by the fact that in the known measuring transducer of alternating voltage to constant, containing the first and second quadrators, the adder and the square root extraction unit, a quadrature signal shaper is additionally introduced, the input of which is connected to the input of the converter, and the first and second outputs of the quadrature signal shaper are connected with inputs of the first and second quadrants, respectively.

Существенными отличиями предлагаемого преобразователя являются введение формирователя квадратурных сигналов. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - расширение рабочего диапазона частот преобразователя.Significant differences of the proposed Converter are the introduction of the shaper of quadrature signals. The combination of elements and the relationships between them ensure the achievement of a positive effect - the expansion of the operating frequency range of the Converter.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. приведена функциональная схема преобразователя.The essence of the utility model is illustrated in the drawing. In FIG. The functional diagram of the converter is shown.

Преобразователь (фиг.) содержит формирователь квадратурных сигналов 1, квадраторы 2, 3, сумматор 4 и блок извлечения квадратного корня 5.The converter (Fig.) Contains a quadrature signal former 1, quadrants 2, 3, an adder 4 and a square root extraction unit 5.

Преобразователь работает следующим образом. Измеряемое напряжение переменного тока u_вх подается на вход формирователя квадратурных сигналов 1, на первом и втором выходах которого формируются квадратурные напряжения соответственно u₁ и u₂, сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 90°:The converter operates as follows. The measured AC voltage u _Rin is input to the quadrature signal generator 1, the first and second outputs which are formed respectively quadrature voltage u ₁ and u _2, are shifted in phase relative to each other at an angle of 90 °:

где U_{m вх} - амплитуда измеряемого входного напряжения.where U _{m I} - the amplitude of the measured input voltage.

Напряжения u₁ и u₂ поступают на входы соответственно квадраторов 2, 3, на выходах которых формируются напряжения u₃, u₄, полученные после возведения в квадрат напряжений u₁ и u₂.The voltages u ₁ and u ₂ are supplied to the inputs of the quadrants 2, 3, respectively, at the outputs of which the voltages u ₃ , u _{4 are formed} , obtained after squaring the voltages u ₁ and u ₂ .

После суммирования напряжений u₃ и u₄ сумматоре 4 и преобразований на его выходе получается постоянное напряжение u₄ After summing the voltages u ₃ and u _{4 of the} adder 4 and the transformations at its output, a constant voltage u _{4 is} obtained

После операции извлечения квадратного корня в блоке извлечения квадратного корня 5 на выходе преобразователя формируется напряжение U_вых After the operation of extracting the square root in the block extracting the square root 5 at the output of the Converter voltage U _output

В результате выходное напряжение U_вых преобразователя не содержит переменной составляющей, а его величина равна амплитуде измеряемого входного напряжения U_{m вх}, то есть пропорционально действующему значению u_вх.As a result, the output voltage U of the _output converter does not contain a variable component, and its value is equal to the amplitude of the measured input voltage U _{m in} , that is, in proportion to the effective value of u _in .

Напряжения u₁ и u₂ на выходах формирователя квадратурных сигналов 1 сдвинуты по фазе относительно друг друга на угол 90° во всем рабочем диапазоне частот, в результате чего напряжения u₃, u₄ на выходах квадраторов 2, 3 всегда находятся в противофазе и взаимно компенсируются в сумматоре 4.Voltages u ₁ and u ₂ at the outputs of the quadrature signal former 1 are phase-shifted relative to each other by an angle of 90 ° in the entire operating frequency range, as a result of which the voltages u ₃ , u ₄ at the outputs of the quadrants 2, 3 are always out of phase and mutually compensated in the adder 4.

При практической реализации предлагаемого преобразователя в качестве формирователя квадратурных сигналов 1 можно использовать известные схемы (патент РФ № 2553434 МПК Н03В 27/00, опубл. 10.06.2015 г.; патент на ПМ РФ № 127554 МПК Н03В 27/00, опубл. 27.04.2013 г.). При построении квадраторов 2, 3 можно использовать перемножители сигналов на микросхеме К525ПС3, объединив при этом ее информационные входы x и y. Сумматор 4 представляет собой обычный сумматор на операционном усилителе. В качестве блока извлечения квадратного корня 5 можно использовать схему на операционном усилителе, включив квадратор в цепь его отрицательной обратной связи.In the practical implementation of the proposed Converter as a shaper of quadrature signals 1, you can use well-known schemes (RF patent No. 2553434 IPC Н03В 27/00, publ. 06/10/2015; patent for PM RF № 127554 IPC Н03В 27/00, publ. 27.04. 2013). When constructing squares 2, 3, it is possible to use signal multipliers on the K525PS3 chip, combining its information inputs x and y. The adder 4 is a conventional adder on an operational amplifier. As the block extracting the square root 5, you can use the circuit on the operational amplifier, including a quad in the circuit of its negative feedback.

Таким образом, за счет применения в предлагаемой полезной модели формирователя квадратурных сигналов обеспечивается расширение рабочего диапазона частот преобразователя.Thus, due to the use of a quadrature signal driver in the proposed utility model, the operating frequency range of the converter is expanded.

Claims (1)

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первый и второй квадраторы, сумматор и блок извлечения квадратного корня, причем выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом преобразователя, отличающийся тем, что в него дополнительно введен формирователь квадратурных сигналов, вход которого соединен с входом преобразователя, а первый и второй выходы формирователя квадратурных сигналов соединены с входами соответственно первого и второго квадраторов.

A measuring transducer of alternating voltage to DC, containing the first and second quadrators, the adder and the square root extraction unit, the outputs of the first and second quadrators connected respectively to the first and second inputs of the adder, the output of which is connected through the square root extraction unit to the output of the converter, characterized in that it additionally includes a quadrature signal driver, whose input is connected to the converter input, and the first and second outputs of the quadrature driver s signals are connected to the inputs of the first and second quadrators, respectively.

Images