RU205166U1 - AC / DC MEASURING CONVERTER - Google Patents
AC / DC MEASURING CONVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU205166U1 RU205166U1 RU2021109970U RU2021109970U RU205166U1 RU 205166 U1 RU205166 U1 RU 205166U1 RU 2021109970 U RU2021109970 U RU 2021109970U RU 2021109970 U RU2021109970 U RU 2021109970U RU 205166 U1 RU205166 U1 RU 205166U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- differentiator
- converter
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 241000218657 Picea Species 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/22—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of AC into DC
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, и может быть использована для измерения переменного напряжения путем преобразования его в постоянное в широком диапазоне частот. Преобразователь содержит дифференциатор, блок деления, два амплитудных детектора, аналоговый перемножитель, два квадратора, сумматор и блок извлечения квадратного корня, причем вход измерительного преобразователя соединен с входами первого квадратора и дифференциатора, выход которого соединен с первым входом блока деления, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом измерительного преобразователя, первый вход аналогового перемножителя подключен к выходу блока деления, причем вход преобразователя соединен с входом первого амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом аналогового перемножителя, выход которого соединен с входом второго квадратора, а выход дифференциатора через второй амплитудный детектор соединен со вторым входом блока деления.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия преобразователя. 2 ил.The utility model relates to electrical measuring equipment, and can be used to measure alternating voltage by converting it into direct voltage in a wide frequency range. The converter contains a differentiator, a division unit, two amplitude detectors, an analog multiplier, two quadrators, an adder and a square root extraction unit, and the input of the measuring transducer is connected to the inputs of the first quadrator and a differentiator, the output of which is connected to the first input of the division unit, and the outputs of the first and second quadrators are 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 measuring transducer, the first input of the analog multiplier is connected to the output of the division unit, and the input of the converter is connected to the input of the first amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the analog multiplier, the output of which is connected to the input of the second quadrator, and the output of the differentiator through the second amplitude detector is connected to the second input of the division unit. The technical result of the claimed utility model is to increase the speed of the converter spruce. 2 ill.
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 measuring equipment, and can be used to measure alternating voltage by converting it into direct voltage in a wide frequency range.
Известен 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.Known measuring converter of AC voltage to DC [Patent for PM No. 163230 RF, IPC G01R 19/22, publ. 07/10/2016], containing a phase shifter, the first and second quadrators, an adder and a square root extraction unit, and the input of the converter is connected to the inputs of the first quadrator and a 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 adder, the output of which is connected to the output of the converter through the square root extraction unit.
Недостатком данного преобразователя является то, что наряду с высоким быстродействием и точностью его область применения ограничивается только измерением напряжения промышленной частоты, так как фазосмешатель 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 scope is limited only by measuring the power frequency voltage, since the phase mixer provides a phase shift of 90 ° only at this frequency. At other frequencies, the converter does not perform its function, since its output voltage will have a significant variable component, comparable to a constant one.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное [Патент на ПМ №168459 РФ, МПК G01R 19/22, опубл. 5.08.2016 г.], содержащий дифференциатор, блок деления, первый и второй квадраторы, сумматор, блок извлечения квадратного корня, компаратор и преобразователь частота-напряжение, причем вход измерительного преобразователя соединен с входами дифференциатора, первого квадратора и компаратора, выход которого соединен с входом преобразователя частота-напряжение, выход которого соединен со вторым входом блока деления, первый вход которого соединен с выходом дифференциатора, выход блока деления соединен с входом второго квадратора, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом измерительного преобразователя.The closest analogue to the proposed utility model is an AC-to-DC measuring converter [Patent for PM No. 168459 RF, IPC G01R 19/22, publ. 08/05/2016], containing a differentiator, a division unit, the first and second quadrators, an adder, a square root extractor, a comparator and a frequency-to-voltage converter, and the input of the measuring transducer is connected to the inputs of the differentiator, the first quadrator and a comparator, the output of which is connected to the input of the frequency-voltage converter, the output of which is connected to the second input of the division unit, the first input of which is connected to the output of the differentiator, the output of the division unit 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 adder, the output of which is through the square root extraction unit is connected to the output of the measuring transducer.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution was chosen as a prototype.
Недостатком данного преобразователя является низкое его быстродействие особенно в области низких частот, обусловленное применением в устройстве преобразователя частота-напряжение, в схеме которого на выходе используется фильтр нижних частот. При этом постоянная времени фильтра нижних частот выбирается достаточно большой исходя из обеспечения заданных пульсаций выходного напряжения управления на самой нижней частоте рабочего диапазона, что предопределяет низкое быстродействие устройства во всем рабочем диапазоне частот.The disadvantage of this converter is its low speed, especially in the low-frequency region, due to the use of a frequency-to-voltage converter in the device, in the circuit of which a low-pass filter is used at the output. In this case, the time constant of the low-pass filter is selected sufficiently large based on the provision of the specified pulsations of the output control voltage at the lowest frequency of the operating range, which predetermines the low speed of the device in the entire operating frequency range.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение быстродействия преобразователя.The technical result of the claimed utility model is to increase the speed of the converter.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий дифференциатор, блок деления, первый и второй квадраторы, сумматор и блок извлечения квадратного корня, причем вход измерительного преобразователя соединен с входами первого квадратора и дифференциатора, выход которого соединен с первым входом блока деления, а выходы первого и второго квадраторов подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через блок извлечения квадратного корня соединен с выходом измерительного преобразователя, дополнительно введены первый и второй амплитудные детекторы и аналоговый перемножитель, первый вход которого подключен к выходу блока деления, причем вход преобразователя соединен с входом первого амплитудного детектора, выход которого соединен со вторым входом аналогового перемножителя, выход которого соединен с входом второго квадратора, а выход дифференциатора через второй амплитудный детектор соединен со вторым входом блока деления.The specified technical result is achieved by the fact that the known AC-to-DC measuring converter containing a differentiator, a dividing unit, the first and second quadrators, an adder and a square root extraction unit, and the input of the measuring transducer is connected to the inputs of the first quadrator and a differentiator, the output of which is connected to the first input of the division unit, and the outputs of the first and second quadrators are connected, respectively, to the first and second inputs of the adder, the output of which through the square root extraction unit is connected to the output of the measuring transducer, the first and second amplitude detectors and an analog multiplier are additionally introduced, the first input of which is connected to the output division unit, and the input of the converter is connected to the input of the first amplitude detector, the output of which is connected to the second input of the analog multiplier, the output of which is connected to the input of the second quadrator, and the output of the differentiator through the second amplitude The th detector is connected to the second input of the division unit.
Существенными отличиями предлагаемого преобразователя являются введение первого и второго амплитудных детектора и аналогового перемножителя, а также новая организация связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение быстродействия преобразователя.Significant differences of the proposed converter are the introduction of the first and second amplitude detectors and an analog multiplier, as well as a new organization of connections between the elements of the device. The combination of elements and connections between them ensure the achievement of a positive effect - increasing the speed of the converter.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. The essence of the utility model is illustrated by drawings.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений uвх, u1-u5 и uвых.FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 - timing diagrams of voltages u in , u 1 -u 5 and u out .
Преобразователь (фиг. 1) содержит дифференциатор 1, блок деления 2, два амплитудных детектора 3 и 4, аналоговый перемножитель 5, два квадратора 6 и 7, сумматор 8 и блок извлечения квадратного корня 9.The converter (Fig. 1) contains a
Преобразователь работает следующим образом. Входное синусоидальное напряжение переменного тока uвх=Um вхsinωt подается на входы дифференциатора 1 и амплитудного детектора 3.The converter works as follows. The input sinusoidal AC voltage u in = U m in sinωt is fed to the inputs of the
На выходе дифференциатора 1 формируется напряжение u1, сдвинутое по фазе относительно uвх на угол 90° в сторону опережения, амплитуда которого пропорциональна частоте ω входного сигнала uвх (фиг. 2):At the output of the
где Um вх - амплитуда входного напряжения;where U m in - the amplitude of the input voltage;
U1m - амплитуда выходного напряжения дифференциатора;U 1m - the amplitude of the output voltage of the differentiator;
ω - круговая частота входного напряжения;ω is the circular frequency of the input voltage;
R - сопротивление резистора дифференциатора;R is the resistance of the differentiator resistor;
С - емкость конденсатора дифференциатора.C is the capacitance of the differentiator capacitor.
После деления выходного напряжения дифференциатора на его амплитуду U1m, формируемую амплитудным детектором 4, в блоке деления 2, на его выходе формируется напряжение u2=cosωt с единичной амплитудой, которое поступает на первый вход аналогового перемножителя 5.After dividing the output voltage of the differentiator by its amplitude U 1m , formed by the
В аналоговом перемножителе 5 производится перемножение напряжения u2 с амплитудным значением входного напряжения Um вх, поступающим с амплитудного детектора 4, в результате на его выходе формируется напряжение uвых=Um вхcosωt, тем самым происходит восстановление амплитуды входного напряжения Um вх.In the
Напряжения uвх=Um вхsinωt и u3=Um вхcosωt подаются на входы соответственно квадраторов 6 и 7.The voltages u in = U m in sinωt and u 3 = U m in cosωt are fed to the inputs of
На выходах квадраторов 6 и 7 формируются противофазные напряжения u4 и u5, полученные после возведения в квадрат напряжений uвх и u3, которые пульсируют с двухкратной частотой входного сигнала 2ω и имеют постоянную составляющую:At the outputs of the
После суммирования напряжений u4 и u5 в сумматоре 8 и преобразований, на его выходе имеем напряжение u6, не содержащее переменной составляющей:After summing up the voltages u 4 and u 5 in the
После операции извлечения квадратного корня в блоке извлечения квадратного корня 9 на его выходе и на выходе устройства формируется напряжение uвых.After the operation of extracting the square root in the block for extracting the
Выходное постоянное напряжение uвых устройства не содержит переменной составляющей, а его величина равна амплитуде измеряемого входного напряжения Um вх, то есть пропорционально действующему значению Uвх.The output constant voltage u out of the device does not contain an 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 .
Таким образом, исключение из устройства преобразователя частота-напряжение позволило избавиться от фильтра нижних частот на его выходе, тем самым достигнут технический результат - повышение быстродействия преобразователя.Thus, the elimination of the frequency-voltage converter from the device made it possible to get rid of the low-pass filter at its output, thereby achieving the technical result - an increase in the speed of the converter.
При практической реализации предлагаемого устройства дифференциатор 1 можно выполнить по известной схеме на операционном усилителе (ОУ) с времязадающей RC-цепью. Блок деления 2 можно выполнить на ОУ, включив перемножитель напряжений на микросхеме КР525ПС3 в цепь его отрицательной обратной связи. При этом вход x перемножителя необходимо подключить к выходу ОУ, выход через резистор - к инвертирующему входу, а на вход y подать напряжение U1m с выхода амплитудного детектора 4. Амплитудные детекторы 3 и 4 можно выполнить по одной из известных схем (А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. - М.: БИНОМ, 1994, стр. 292, рис. 11.17; стр. 304, рис. 11.29). Аналоговый перемножитель 5 можно выполнить на микросхеме КР525ПС3. При построении квадраторов 6 и 7 можно использовать перемножители напряжений на микросхеме КР525ПС3, объединив входы x и y. Сумматор 8 представляет собой обычный сумматор на ОУ. В качестве блока извлечения квадратного корня 9 можно использовать схему на ОУ, включив квадратор в цепь его отрицательной обратной связи.In the practical implementation of the proposed device, the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109970U RU205166U1 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | AC / DC MEASURING CONVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109970U RU205166U1 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | AC / DC MEASURING CONVERTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU205166U1 true RU205166U1 (en) | 2021-06-29 |
Family
ID=76756198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021109970U RU205166U1 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | AC / DC MEASURING CONVERTER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU205166U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU211214U1 (en) * | 2022-03-22 | 2022-05-25 | Евгений Борисович Колесников | AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1307359A1 (en) * | 1985-07-12 | 1987-04-30 | Предприятие П/Я Г-4149 | Meter of a.c.voltage ratio |
RU2231797C1 (en) * | 2002-11-25 | 2004-06-27 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Instrument alternating-to-constant voltage converter |
US7015597B2 (en) * | 2003-09-11 | 2006-03-21 | Square D Company | Power regulator for power inverter |
RU162209U1 (en) * | 2016-02-02 | 2016-05-27 | Евгений Борисович Колесников | THREE-PHASE AC VOLTAGE MEASURING TRANSMITTER |
RU167006U1 (en) * | 2016-07-25 | 2016-12-20 | Евгений Борисович Колесников | AC VOLTAGE TRANSMITTER |
RU168459U1 (en) * | 2016-08-05 | 2017-02-03 | Евгений Борисович Колесников | AC VOLTAGE TRANSMITTER |
-
2021
- 2021-04-09 RU RU2021109970U patent/RU205166U1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1307359A1 (en) * | 1985-07-12 | 1987-04-30 | Предприятие П/Я Г-4149 | Meter of a.c.voltage ratio |
RU2231797C1 (en) * | 2002-11-25 | 2004-06-27 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Instrument alternating-to-constant voltage converter |
US7015597B2 (en) * | 2003-09-11 | 2006-03-21 | Square D Company | Power regulator for power inverter |
RU162209U1 (en) * | 2016-02-02 | 2016-05-27 | Евгений Борисович Колесников | THREE-PHASE AC VOLTAGE MEASURING TRANSMITTER |
RU167006U1 (en) * | 2016-07-25 | 2016-12-20 | Евгений Борисович Колесников | AC VOLTAGE TRANSMITTER |
RU168459U1 (en) * | 2016-08-05 | 2017-02-03 | Евгений Борисович Колесников | AC VOLTAGE TRANSMITTER |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU211214U1 (en) * | 2022-03-22 | 2022-05-25 | Евгений Борисович Колесников | AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU104402U1 (en) | FUNCTIONAL GENERATOR | |
RU205166U1 (en) | AC / DC MEASURING CONVERTER | |
RU168459U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU206669U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ACTUAL VALUE OF AC VOLTAGE | |
RU167006U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU187664U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU168431U1 (en) | 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE | |
RU2644612C1 (en) | Measuring transducer of variable voltage into constant one | |
RU215007U1 (en) | ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER | |
RU204713U1 (en) | ADDITIVE TRIANGULAR SIGNAL FORMER | |
RU222700U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER | |
RU223943U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY METER | |
RU226073U1 (en) | MEASURING CONVERTER OF AC TO DC VOLTAGE | |
RU214610U1 (en) | ACTIVE POWER TO DC VOLTAGE CONVERTER | |
RU196044U1 (en) | 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE | |
RU163230U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU206322U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY DIVIDER | |
RU205068U1 (en) | 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE | |
RU206074U1 (en) | 90 DEGREES PHASE SHIFT DEVICE | |
RU168701U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU163765U1 (en) | AC VOLTAGE TRANSMITTER | |
RU196115U1 (en) | HARMONIC FREQUENCY METER | |
RU226232U1 (en) | MEASURING CONVERTER OF AC TO DC VOLTAGE | |
RU211821U1 (en) | AC/DC VOLTAGE MEASURING CONVERTER | |
RU206323U1 (en) | HARMONIC SIGNAL FREQUENCY DIVIDER |