Преобразователь величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код

Преобразователь величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники . Цель изобретения - увеличение точности при уменьшении динамической погрешности измерения. Преобразователь содержит элементы И1, 10, 16, 18и 25,генератор 2 тактовых импульсов, переключатели 3, 5 и 14, блок 6 умножения , источник 7 напряжения смещения, преобразователь 8 напряжения в интервал времени, триггеры 9, 15, 21, формирователи 11 и 12, элементы ИЛИ 17, 26,блок 19 перезаписи, вычитающие счетчики 20 и 29, фазовращатель 22 и блок 27 линеаризации. Для достижения цели в преобразователь введены переключатель 23, фазоинвертор 4 и образованы новые функциональные связи . 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИ.Н

„„SU„„1 30572

Ai (51) 4 С 01 R 21/00 РГГУ т1-, y

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3885232/24-21 (22) 19.04 ° 85 (46). 15.08.87. Бюл. ¹ 30 (71) Золочевский радиозавод и Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) .Н.И. Грибок, С.Г. Романюк, С.А. Савенко, Ю.В. Сасини Б.И.Стаднык (53) 621.317.087.7(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 468159, кл. С 01 R 13/02, .1973.

Пасынков Ю.А. Об одном способе построения преобразователя интегральньтх характеристик переменных напряжений и мощности в интервал времени.

Контрольно-измерительная техника, 1969,. №- 7, с.23-27. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЕЛИЧИНЫ МОЩНОСТИ И ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

В ЦИФРОВОЙ KOlI (57) Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники. Цель изобретения — увеличение точности при уменьшении динамической погрешности измерения. Преобразователь содержит элементы И 1, 10, 16, 18 и

25, генератор 2 тактовых импульсов, переключатели 3 5 и 14, блок 6 умножения, источник 7 напряжения смещения, преобразователь 8 напряжения в интервал времени, триггеры 9, 15, 21, формирователи 11 и 12., элементы ИЛИ 17, 26, блок 19 перезаписи, вычитающие счетчики 20 и 29, фазовращатель 22 и блок 27 линеаризации. Для достижения цели в преобразователь введены переключатель 23, фазоинвертор 4 и образованы новые функциональные связи. 2 ил.

1330572 вал времени, а второй выход соединен с первым зажимом источника 7 напряжения смещения, второй зажим которого соединен с вторым сигнальным входом преобразователя 8 напряжения в интервал времени, третий вход которого подключен к выкоду генератора 2 и первому входу первого элемента И 1 и первому входу третьего элемента И 16, второй вход которого соединен с третьим сигнальным выходом преобразователя .

8 напряжения в интервал времени и счетным входом второго триггера 15, единичный выход которого связан с входом управления второго переключателя

5, первый выход преобразователя 8 напряжения в интервал времени подключен к входу установки первого триг-. гера 9 и второму входу первого элемента И 1, третий вход которого соединен с единичным выходом первого триггера 9 и выходом второго элемента И 10, первым входом четвертого элемента И 18 и вторым входом первого элемента ИЛИ 17, первый вход которого связан с выходом третьего элемента И 16 и входом счетчика 13, вто- рой вход первого элемента ИЛИ 17 соединен с выходом первого элемента И 1 и вторым входом второго элемента ИЛИ

26„ выход первого элемента ИЛИ 17 подключен к второму входу четвертого элемента И 18, выход которого соединен со счетным входом первого вычитающего счетчика 20 и вторым входом пятого элемента И 25, первый вход которого соединен с единичным выходом третьего триггера 21, нулевой выход которого подключен к четвертому входу первого элемента И 1, информационные выходы счетчика 13 подключены к входам блока 19 перезаписи, информационные выходы которого соединены с входами записи числа первого вычитающего счетчика 20, выход нуля которого связан с входом установки в единичное состояние третьего триггера

21, выход второго элемента ИЛИ 26 соединен с входом блока 27 линеаризации, первым входом четвертого переключателя 23, выход второго элемента И 10 подключен к входу отсчетного блока

24 и входу первого формирователя 11, выход которого соединен с входом управления блока 19 перезаписи и входом .второго формирователя 12, выход которого соединен с входами. установки нуля счетчика 13 и третьего триггера

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может найти применение при измерении интегральных характеристик переменного

5 напряжения.

Цель изобретения — увеличение точ" ности при уменьшении динамической по грешности.

На фиг. 1 представлена функциональ-10 ная схема преобразователя,.величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код; на фиг. 2— временные диаграммы работы основных узлов, 15

Преобразователь содержит первый элемент И 1, генератор 2 тактовых импульсов, первый переключатель 3, фазоинвертор 4, второй переключатель

5, блок 6 умножения, источник 7 напряжения смещения, преобразователь 8 напряжения в интервал времени, первый триггер 9, второй элемент И 10,.первый 11 и .второй 12 формирователи,, счетчик 13, третий переключатель 14, второй триггер 15, третий элемент И

16, первый элемент ИЛИ 17, четвертый ! элемент И 18, блок 19 перезаписи, первый вычитающий счетчик 20, третий триггер 21, фазовращатель 22, четвер- о тый.переключатель 23, отсчетный блок

24, пятый элемент И 25, второй элемент ИЛИ 26, блок 27 линеаризации, состоящий из преобразователя 28 код— частота, второго вычитающего .счетчика

29,.блока 30 памяти и счетчика 31 но35 мера участка аппроксимации, причем первым входом преобразователя является вход генератора 2 тактовых импульсов, который подключен также к первому40 входу блока 6 умножения и первому неподвижному контакту первого переключателя 3, второй вход преобразователя соединен с первым н еподвижным контактом третьего переключателя 1 4 с входом фазовращателя 22„ выход которого соединен с вторым входом третьего переключателя 14, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом первого переключателя 3, выход которого соединен с первым неподвижным контактом второго переключателя 5 и входом фазоинвертора 4, выход которого подключен к второму неподвижному контакту второго переключателя 5,„ вы55 ход которого подключен к второму вхо ду блока 6 умножения, первый выход блока 6 умножения подключен к входу преобразователя 8 напряжения в интер(5) =ао+av

35 (Ц +а„-П р)

3 13305

21, второй вход четвертого,переключателя 23 соединен с выходом блока 27 линеаризации, выход переключателя 23 подключен к второму сигнальному входу отсчетного блока 24, первый вход .5 второго элемента ИЛИ 26 соединен с выходом пятого элемента И 25 в блоке 27 линеаризации выход второго вычитающего счетчика 29 подключен к счетному входу счетчика 31 номера участка аппроксимации, информационные выходы которого соединены с входами управления блока 30 памяти, информационные выходы которого соединены с входами преобразователя 28 код — частота и входами записи числа второго вычитающего счетчика 29, В исходном состоянии при измерении действующего значения напряжения

20 т

U = — .U2t(It первый переключатель

4 Т (2

3 находится в правом положении, а второй переключатель 5 — в верхнем. При этом на оба входа блока 6 умножения 25 поступает напряжение U(t)=U„(t) ° TÐHÃгеры 9, 15 и 21 находятся в нулевом состоянии. Счетчики 13, 20, 29 и 31, блок 24 сброшены в состояние нуля.Напряжение на выходе блока 6 умножения (фиг.2,()() U (Г) = а + à„v (t) (1) и содержит постоянную составляющую напряжения и колебания двойной частоты. При синусоидальном V(t)

= U sin((ot+(() (U2

U„(t) =а +a, (— с па q-cat (2ct+V)J. (2) На вход преобразователя 8 напряжения в интервал времени поступает напряжение

U>„(t) =U „,+а,„+а „U2 (t), (3)

45 где U — напряжение смещения источсм ника; а(), — дрейф нуля на выходе блока

6 умножения; а„ вЂ” коэффициент передачи блока 6 умножения.

Функция преобразования преобразова- 5 теля 8 напряжения в интервал времени описывается выражением С = а,+ а„ U, где ад. — адцитивная составляющая; а„ мультипликативная составляющая.

72

4 — При использовании двухтактного ин-. тегрирования усиленное напряжение U,„ преобразуетс в интервал времени а, Пс "

t-T

1 U

v.",-UÄT, к н т, ()

Ue Нв

Uct Us) T1 . К ° Т, при " — а,; = а, имеем о

13 о в случае Т, = const, где U — порог срабатывания сравнивающего устройства;

U,К вЂ . дрейф нуля и коэффициент усиления входного усилителя;

U — значение образцового pasрядного напряжения.

Значение U« выбирается таким;

U,„, > а„+ aÄ V2(t), чтобы V„(t) 0 при любых значениях а „., а„.

Преобразователь 8 напряжения в интервал времени формирует временной интервал Т = t — t = U T где Т—

1 2 2 период следования колебаний.

Напряжение U„ (t) (3) интегрируется до момента времени t, а дальше до нулевого уровня U

1 —. (((U,„+а„+а„и (t)J ((+UÄ } ааа (+„) v,at=v, 1

Ся

Отсюда (Uc +a ot ) -К.Т, +UgJ Т, 2- 1 Н

Т, а„К (Ut (t) U,t-(V,„+à„-U ).Т

U0 т Ua а()К. Т„ (6)

Но

На время t — Т открывается элемент И 16, и импульсы с частотой

КГ следования — =

T„„

КУ" (йЕ ) Т Н

1 о

К„ К а„ (7) поступают на вход счетчика 13 и фиксируются в нем (К вЂ” коэффициент переГ дачи тактовых импульсов с фазовой автонастройкой частоты). Импульсы числа N, не проходят на вход первого вычитающего счетчика 20, так как эле мент И 18 закрыт нулевым сигналом с единичного выхода первого триггера 9, (8) U,к a„-a„U (t) 9

К, Uet По

)K Kã,. .K. an

N2 = f(t o -t ) (Un +a n(-U (9) „

1 а во втором цикле

42 () 01 ((((5 13305 который к моменту t находится в ну= левом состоянии (фиг.2,g). В момент положительным фронтом импульса (фиг.2, 9) первый триггер 9 опрокидывается в единичное состояние (фиг.29) 5 и находится в нем в последующих циклах измарения. В момент t2 (фиг.2, 2) окончания первого такта передним

:фронтом импульса длительности t„ — Т второй триггер 15 переходит в единич- 1О ное состояние. Второй переключатель 5 переходит в нижнее состояние. При этом на второй вход блока 6 умножения подается сигнал с выхода фазоинвертора 4, в котором сдвиг фазы осуществляется на 180 . Для синусоидальных напряжений выражение (2) имеет следующий вид:

Ц2 п()=ао +а" 2 — соз(2() + 180 ) 20

На вход преобразователя 8 напряжения в интервал времени поступит напряжение

25 которое в процессе двухтактного интегрирования за время — t 4 = Т„ преобразуется в число имйульсов

При этом за время t4...t первого такта интегрирования (фиг. 2, b) в момент t на выходе элемента И 10 появится импульс длительностью с -t =-Т, 1 равной длительности Т„ первого такта интегрирования. В момент t4 запускఠ— 1 ется первый формирователь 11, который выдает импульс длительностью

С который запускает второй

С .5 формирователь 12 и переписывает код числа N в первый вычитающий счетчик

1 %

20 путем подачи сигнала на вход управления блока 19 перезаписи. В момент t появляется импульс на выходе t второго формирователя 12 длительно72 6 с тью t t, 2 который пер еводИЧ в нулевое состояние счетчик 13 и подтверждает нулевое состояние третьего триггера 21. С момента t число им.9 пульсов N (фиг.2,c) поступает на вход счетчика 13 и на вычитающий вход второго вычитающего счетчика 20. По" скольку Н < N,, то к моменту 1„, во втором вычитающем счетчике 20 зафиксируется код числа

По пропорциональный квадрату действующего значения напряжения U(t) . Если необходимо получить действующее значение напряжения, .то переключатель

23 по сигналу оператора переводится в нижнее положение, -и начинает работать блок 27 линеаризации.

При измерении активной мощности предлагаемое. устройство работает слеследующим образом.

По сигналу оператора переключатели

3 и 14 переводятся в левое положение.

Первый сомножитель Б„(t) = K- i(t), пропорциональный значению тока i(t) .в нагрузке, поступает, на первый вход . блока 6 умножения, а второй сомножи тель Б (Е) = К „ U(t), пропорциональный значению напряжения U(t) на нагрузке, поступает в первом цикле непосредственно на второй вход блока 6 умножения, а во втором цикле - через фазоинвертор 4. На выходе получается .напряжение в первом цикле (интервал

О...t фиг.2,а) U„(t)=a„+a„° К -К;.U(t) . i(t), Знак "-" появился за счет включения фазоинвертора 4, коэффициент передачи которого равен единице. В про цессе двухтактного преобразования напряжений U ÄÄ (t), U„ (t) вместе с напряжением U Äполучим число импульсов ((- f(t -c ) = (" кс- к(пв

9 2

U к к, т, f,u(c) ((r.)àñ ) и. т, K

Т1 По

Kp Kr

U ° У

1330572 8 Q (14)

d я а(с ) "Ц.-(К{У.-+а.)+Б.) Т1К

2 1е Е

Т.U ) г

+ Я

Кр Кг (1S) Аналогично

В вычитающем счетчике 20 эафиксируется кбд числа

d (12) В вычитающем счетчике 20 зафикси-. руется код числа пропорциональный значению реактивной мощности Q °

15 о

Преобразователь величины мощности и действующего значения напряжения в цифровой код, содержащий генератор тактовых импульсов, фазовращатель, блок умножения, источник напряжения смещения, преобразователь напряжения в интервал времени и три переключателя, в которых первый вход подключен к входу генератора тактовых импульсов, первому неподвижному контакту первого переключателя и первому входу блока умножения, первый выход которого непосредственно, а второй через источник напряжения смещения соединены с сигнальными входами преобразователя напряжения в интервал врег мени, второй вход преобразователя подключен к первому неподвижному контакту второго переключателя и входу фазовращателя, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом второго переключателя, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом первого переключателя, выход третьего переключателя подключен к входу отсчетного блока, выход генератора тактовых импульсов подключен к. третьему входу преобразователя напряжения в интервал времени, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности эа счет уменьшения динамической погрешности измерений, в него дополнительно введены фазоинвертор и четвертый переключатель, первый неподвижный контакт которого соединен с входом фазоинвертора, выход которого соединен с вторым неподвижным контактом. четвертого переключателя, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, а также пять элементов И, два элемента ИЛИ, три триггера, два формиропропорциональный значению активной мощности P.

При измерении реактивной мощности 20 посредством оператора переключатель

14 переводится в правое положение, переключатель 3 — в левое положение, а переключатель 23 — в верхнее. Фаза напряжения U (t) сдвинута по.отноше- 25 нию к колебаниям V(t) на угол р .При введении фазовращателя 22 с углом сдвига 90 колебания на выходе фазовращателя 22 с коэффициентом передачи амплитудного значения равным еди. нице будут сдвинуты по отношению к колебаниям U (t) на угол 90 +ч. Поскольку при синусоидальных u, (t), Б (t); cos(90 +q} = sin q то, используя это положение, в первом цикле

35 при измерении реактивной мощности переключатель 5 по сигналу с выхода триггера 15 находится в верхнем по ложении, а во втором цикле — в .нижнем положении. При этом напряжения на 4р выходе блока 6 умножения соответственно равны:

U„„(t) = s„+а. Кт K,. U.,(t) .U><(t);

45 .U q(t) = а,„-а, K„K; П„(t) U>„(t), где V (t) — напряжение на выходе фазовращателя 22, сдвинутое,по отношению к u, (t) на угол ц., v,(t)u, (с}ас

Поэтому

Т

Я вЂ” реактивная мощность. В процессе двухтактного преобразования напряжений

5U,(t) + П „1,(U,(с) + U )имеем соот-, ветственно числа импульсов:

N ° f (tç 2 ) Кr.

П(с) -i(t)dt . ° где Р—

Т1

Кр ап Ки К

P U-ГК(Угу+а,„)+Бур).Т,1 (Т,U. К +

+ К . Kp Кг

Формула изобретения

133057 вателя, счетчик, блок перезаписи, первый вычитающий счетчик, преобразователь код — частота, второй вычи т ПЬщий.счетчик, счетчик номера участка аппроксимации, блок памяти, причем

5 первый выход преобразователя напряжения в .интервал времени соединен с входом установки в единичное состояние первого триггера и первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом преоб- 1 разователя напряжения в интервал времени и счетным входом второго триггера, единичный выход которого соединен с входом управления четвертого переключателя, а третий выход преобразователя напряжения в интервал времени подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, единичным выходом рб первого триггера и третьим входом первого элемента И, а выход третьего элемента И подключен к входу отсчетного блока и входу первого формирователя, выход которого соединен с вхо-. дом управления блока перезаписи и входом второго формирователя, выход которого подсоединен к входу установки в нулевое состояние третьего триггера и счетчика, счетный вход котог о рого соединен с выходом второго элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу пятого элемента И и счетному входу первого вычитающего .счетчика, входы записи числа которого связаны с информационными выходами блока перезаписи, а его выход подключен к входу установки в единичное состояние третьего триггера, единичный выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, а нулевой вы- ход связан с четвертым входом первого элемента И,.выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого. соединен с выходом пятого элемента

И, а выход соединен с неподвижным контактом третьего переключателя и входом преобразователя кода в час0 тоту, выход которого соединен с вторым контактом третьего переключателя и счетным входом второго вычитаю-. щего счетчика, выход которого соединен с входом счетчика номера участка аппроксимации, информационные выходы которого подключены к входам управления блока памяти, информационные выходы которого подключены к входам преобразователя кода в частрту и второго вычитающего счетчика.

1330572

Составитель С. Сафохин

Техред М.Ходанич Корректор В. Бутяга

Редактор А, Лежнина

Заказ 3578/47 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4