Цифровой универсальный измерительный прибор

Цифровой универсальный измерительный прибор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения электрических величин в цепях синусоидального тока. Прибор содержит шунт 1, блок 5.задания режимов, электронный ключ 7 и аналого-цифровой преобразователь 13. Введение блока 2 умножения, фильтра 3 нижних частот, коммутаторов 4 и 12, формирователя 6 временных интервалов, электронного ключа 8, интеграторов 9 и 10 и блока 11 деления повышает т. помехоустойчивость устройства, Кроме того, прибор осуществляет следующие режимы измерения: измерение напряжения и тока, измерение активной и ре активной составляющих комплексного сопротивления, измерение активной и реактивной мощности и измерение коэффициента мощности. В описании приве ден пример реализации формирователя 6 временных интервалов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 G 01 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4168106/24-21 (22) 25 ° 12.86 (46) 30.06.88. Бюл. У 24 (72) В.Н.Чинков, В.Г.Войтенков, С.А,Кравченко и В.Н.Лисьев (53) 621.317.791(088.8) (56) Справочник по электроизмерительным приборам,/Под ред. Илюнина К.К, Л.: Энергоиздат, 1983, с.90.

Авторское свидетельство СССР

У 517853, кл. G 01 R 13/02, 1970. (54) ЦИФРОВОЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР (57) Изобретение может быть использовано для измерения электрических величин в цепях синусоидального тока.

Прибор содержит шунт 1, блок 5,зада„.80„„1406491 A 1 ния режимов, электронный ключ 7 и аналого-цифровой преобразователь 13, Введение блока 2 умнбжения, фильтра

3 нижних частот, коммутаторов 4 и 12, формирователя 6 временных интервалов, электронного ключа 8, интеграторов

9 и 10 и блока ll деления повьппает ;. помехоустойчивость устройства, Кроме того, прибор осуществляет следующие режимы измерения; измерение напряжения и тока, измерение активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, измерение активной и реактивной мощности и измерение коэффициента мощности. В описании приведен пример реализации формирователя

6 временных интервалов. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

1406491

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электрических величин в цепях синусоидаль5 .ного тока, Цель изобретения — повышение поме.хоустойчивости и расширение функцио.нальных возможностей прибора.

На фиг.1 изображена функциональ;ная схема предлагаемого прибора;

;на фиг.2 — функциональная схема фор мирователя временных интервалов.

Прибор содержит шунт 1, блок 2 умножения, фильтр 3 нижних частот, первый коммутатор 4, блок 5 задания ежимов, формирователь 6 временных нтервалов, первый 7 и второй 8 электронные ключи, первый 9 и второй 10 интеграторы, блок 11 деления, второй 2р аоммутатор 12 и аналого-цирроаой раобрааоаа галь (АБП) 13.

Формирователь 6 временных интералов содержит первый 14, второй 15 третий 16 усилители-ограничители, 25 ервый анализатор 17 максимума, одовибратор 18, второй анализатор l9 аксимума, первый 20 и второй 21

1 риггеры, элементы И-ИЛИ 22 и 23, четчик 24 и элемент 25 задержки. 30

Вход прибора подключен к первым ходам блока 2 умножения и коммутатоа 4, а также к первому входу формиователя 6 временных интервалов и к входу шунта 1 ° Выход шунта 1, включен 35 ого в токовую цепь, соединен со вто° ° фыми входами блока 2 умножения, комтатора 4 и формирователя 6 временых интервалов. Выход блока 2 умножея подключен к третьим входам комму- 40 татора 4 и формирователя 6 временных интервалов и через фильтр 3 нижних частот — к четвертому входу коммутатора 4. Управляющий вход коммутатора 4 подключен к первому выходу блока 5 45 задания режимов измерения, второй выход которого связан с входом управленИя формирователя 6 временных интервалов. Первый и второй выходы формирователя 6 временных интервалов соедИнены с управляющими входами соответствующих электронных ключей 7 и 8, информационные входы которых подклн чены к соответствующим выходам коммутатора 4, К выходам электронных ключей 7 и 8 подключены интеграторы 9 и

1фр выходы KoTopbfx соединены с соответствующими входами коммутатора 12 и блока 11 деления. Выход блока 11 деления подключен к третьему входу коммутатора 12, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока 5 задания режимов измерения, а выход подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя 13, вход запуска которого соединен с третьим выходом формирователя

6 временных интервалов. Четвертый выход формирователя 6 временных интервалов. подключен к входам сброса обоих интеграторов 9 и 10 °

Формирователь 6. временных интервалов предназначен для формирования импульсов, управляющих работой электронных ключей 7 и 8, сигналов запуска аналого-цифрового преобразователя !3 и сигналов сброса интеграторов 9 и 10; Длительность импульсов, используемых для управления ключами

7 и 8, и их временное положение относительно входных сигналов определяются режимом работы прибора, задаваемым блоком 5 задания режимов измере-, ния.

Выходы элементов И-ИЛИ 22 и 23 . являются соответственно первым и вторым выходами формирователя 6 временных интервалов. Выход счетчика 24 соединен с третьим выходом формирователя 6 временных интервалов и с входом элемента 25 задержки, выход которого является четвертым выходом формирователя 6 временных интервалов.

Прибор работает в одном из следующих режимов: 1 — измерение напряжения; ХХ вЂ” измерение тока; III — измерение активной составляющей комплексного сопротивления Z ЕЧ вЂ” измерение реактивной составляющей комплексного сопротивления Е; Ч вЂ” измерение активной мощности; VI — измерение реактивной мощности; VII — измерение коэффициента мощности.

Прибор работает следующим образом.

1. Режим измерения напряжения.

В данном режиме по сигналу блока

5 задания режимов измерения коммутатор 4 подключает вход прибора к информационному входу электронного ключа 7, а коммутатор 12 подключает выход интегратора 9 к входу аналогоцифрового преобразователя 13. Кроме этого, блок 5 задания режимов измерения обеспечивает подачу разрешающего потенциала на первый управляющий вход элемента И-ИЛИ 22 формирователя

1406491

6 временных интервалов, в результате чего выход усилителя-ограничителя 14 через элемент И-ИЛИ 22 подключается к первому выходу формирователя 6 и, следовательно, к управляющему входу электронного ключа 7.

Усилители-ограничители 14-16 форt мирователя 6 временных интервалов предназначены для формирования из 10 входных переменных сигналов прямоугольных импульсов.

Таким образЬм, на выходах усилителей-ограничителей 14-16 формирователя

6 временных интервалов формируются 15 прямоугольные импульсы, длительность которых равна интервалу времени, в течение которого входной сигнал усилителей положителен.

В рассматриваемом режиме работы 20 прибора на выходе усилителя-ограничителя 14 формируются импульсы с длительностью, равной длительности положительного полупериода измеряемого напряжения. Эти импульсы поступают через открытый по первому входу элемент И-ИЛИ 22 формирователя 6 на управляющий вход электронного ключа

7, на информационный вход которого через коммутатор 4 поступает входное 30 напряжение.

Выходной сигнал электронного ключа 7 интегрируется интегратором 9, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное амплитуде измеряемого синусоидального напряжения, которое через коммутатор 12 передается на информационный вход аналогоцифрового преобразователя 13. АЦП 13

1 по сигналу, формируемому на третьем выходе формирователя 6 временных интервалов, осуществляет его преобра зование в цифровой код. Цикл работы прибора заканчивается сбросом инте- 45 граторов 9 и 10, который производится по сигналу формирователя 6 временных интервалов, поступающему с его четвертого выхода на входы сброса интеграторов. При этом частота сигна- 50 ла сброса интеграторов и сигнала запуска АЦП 13 задается коэффициентом пересчета счетчика 24, который выбирается, исходя из требуемой точности измерения, II. Измерение тока.

В этом режиме блок 5 задания режимов измерения формирует управляющие сигналы, по которым выход шунта 1 подключается коммутаторам 4 к инфор.мационному входу электронного ключа

8, а выход интегратора 10 коммутатором 12 соединяется с информационным входом аналого-цифрового преобразователя 13. Кроме этого, блок 5 задания режимов измерения обеспечивает выдачу разрешающего потенциала на первый управляющий вход элемента И-ИЛИ 23 формирователя 6 временных интервалов, При этом на втором выходе последнего, подкл1..ченном к управляющему входу электронного ключа 8, аналогично режиму 1, формируются импульсы, определяющие открытое состояние электронного ключа 8. Напряжение шунта 1, пропорциональное измеряемому току, через коммутатор 4 и электронный ключ

8 поступает на вход интегратора 9, с выхода которого сигнал, пропорциональный амплитуде измеряемого тока, преобразуется АЦП 13 в выходной цифровой код.

Ш. Измерение активной составляющей комплексного сопротивления Z

В данном режиме блок 5 задания режимов измерения формирует на своих выходах управляющие сигналы, по которым вход прибора и выход шунта 1 подключаются к информационным входам электронных ключей 7 и 8 соответст-. венно, выход блока 11 деления подключается коммутатором 12 к выходу аналого-цифрового преобразователя 13 а на вторые управляющие входы элементов И-ИЛИ 22 и 23 формирователя 6 временных интервалов подаются разреъ шающие потенциалы.

Формирователь 6 временных интервалов в рассматриваемом режиме работает следующим образом. Прямоугольный импульс с выхода усилителя-ограничителя 15 поступает на вход одновибратора 18, который формирует короткий импульс, совпадающий по времени с передним фронтом входного импульса, а следовательно, с моментом перехода напряжения выхода шунта 1 через нулевое значение из области отрицательных значений в область положительных. Выходной импульс одновибратора

18 поступает на S-вход триггера 20 и устанавливает его в единичное состояние. В момент равенства входного напряжения, поступающего на первый вход формирователя 6 временных интервалов, положительному амплитудному значению на выходе анализатора 17

1406491 максимумов формируется короткий импульс, по которому триггер 20 устанавливается в нулевое состояние. Таким образом, на единичном выходе триггера 20 формируется последовательность импульсов, длительность которых равна интервалу между моментами времени, соответствующими нулевому значению напряжения с выхода шунта l и максимальному положительному значению входного напряжения, Эти импульсы, подаваемые через открытый по второму входу элемент И-ИЛИ 22 на первый выход формирователя 6 вре- 15 менных интервалов, используются для включения электронного ключа 7.

Управление работой электронного ! ключа 8 осуществляется импульсами со ! второго выхода формирователя 6. Фор- 20 мирование этих импульсов осуществляется аналогично режиму II.

Таким образом, в результате включения электронных ключей 7 и 8, напряжения с выходов последних интегри- 2В руются интеграторами 9 и 10 и поступают на входы блока 11 деления. Сигнал с выхода блока ll деления, пропорциональный активной составляющей комплексного сопротивления Z, через ЗО коммутатор 12 поступает на информационный вход АЦП 13, преобразуемый последним в выходной цифровой код.

IV. Режим измерения реактивной составляющей комплексного сопротивле- З5 ния Z. .В данном режиме состояние коммутаторов 4 и 12 сохраняется таким же, как в режиме III.. Блок 5 задания ре жимов измерения подает разрешающий 40 потенциал на третьи управляющие входы элементов И-ИЛИ 22 и 23 формирователя б временных интервалов, Отличие работы прибора в IV режиме от предыдущего состоит в том, что на первом выходе формирователя 6 временных интервалов формируется импульс, длительность которого равна интервалу времени между переходами сигналов с входа прибора и с выхода шунта 1 через положительные максимумы. При этом формирователь 6 времен-! ных интервалов работает следующим образом. Максимальное значение входного сигнала определяется анализатором 17 максимумов, а формируемый в этот момент íà его выходе импульс устанавливает триггер 21 в единичное состояние. Аналогично происходит формирование импульса на выходе анализатора 19 максимумов, на вход которого поступает напряжение с выхода шунта

1. По этому импульсу триггер 21 устанавливается в нулевое состояние. Последовательность импульсов, получаемая на выходе триггера 21, через открытый по третьему управляющему входу элемент И-ИЛИ 22 подается через первый выход формирователя 6 временных интервалов на вход управления электронного ключа 7.

Напряжения с выходов электронных ключей 7 и 8 через интеграторы 9 и

10 поступают на входы блока 11 деления, напряжение с выхода которого, пропорциональное реактивной состав.— ляющей комплексного сопротивления, преобразуется АЦП 13 в цифровой код.

V. Измерение активной мощности.

В данном режиме блок 5 задания режимов измерения формирует управляющие сигналы, по которым коммутатор 4 подключает выход блока 2 умножения к информационному входу электронного ключа 7, коммутатор 12 подключает выход интегратора 9 к информационному входу аналого-цифрового преобразователя 13, а на четвертый управляющий вход элемента И-ИЛИ 22 формирователя

6 временных интервалов подается разрешающий потенциал, На четвертый информационный вход элемента И-ИЛИ 22 формирователя б временных интервалов подается сигнал, соответствующий уровню логической единицы, вследствие чего на выходе элемента И-ИЛИ 22 также формируется высокий потенциал и, следовательно, электронный ключ 7 в течение всего времени измерения будет открыт. Выходной сигнал блока 2 умножения, пропорциональный мгновенной мощности, через включенный электронный ключ 7 и интегратор 9 и компаратор 12 поступает на информационный вход АЦП 13, который преобразует его в цифровой код.

VI ° Измерение реактивной мощности.

В этом режиме блок 5 задания режимов измерения формирует на своих выходах управляющие сигналы, по которым коммутатор 4 подключает выход блока 2 умножения через фильтр 3 нижних частот к информационному входу электронного ключа 7, выход интегратора 9 коммутатором 12 соединяется с

1406491

Формула изобретения

1.Цифровой универсальный измерительный прибор, содержащий шунт в входом аналого-цифрового преобразователя 13, а на пятый управляющий вход элемента И-ИЛИ 22 формирователя 6 временных интервалов подается разре- 5 шающий потенциал.

В рассматриваемом режиме формирователь 6 временных интервалов формирует на своем первым выходе прямоугольный импульс с длительностью, 10 равной интервалу времени, в течение которого сигнал, подаваемый с выхода блока 2 умножения на третий вход формирователя 6, положителен. Это осуществляется путем использования уси- 15 лителя-ограничителя 16, выход которого подключен к пятому информационному входу элемента И-ИЛИ 22.

Таким образом, выходное напряжение фильтра 3 нижних частот через элек- 20 тронный ключ 7, управляемый сигналом с первого выхода формирователя Ь временных интервалов, подается на вход интегратора 9, с выхода которого сигнал, пропорциональный реактивной

25 мощности, поступает на информационный вход АЦП 13, преобразуемый последним в цифровой код, VII, Измерение коэффициента мощности, В данном режиме блок 5 задания режимов измерения формирует на своих выходах управляющие сигналы, по которым вход напряжения прибора подключа- . ется коммутатором 4 к информационным входам электронных ключей 7 и 8, выход блока ll деления подключается коммутатором 12 к аналого-цифровому преобразователю 13, а на шестой и четвертый управляющие входы элемен- 40 тов И-ИЛИ-22 и 23 формирователя 6 временных интервалов подаются разрешающие потенциалы. Последний формирует управляющие электронными ключами 7 и 8 импульсы по первому выходу - 45 аналогично режиму III, а по второму— аналогично режиму I.

В результате деления выходных напряжений интеграторов 9 и 10 на выходе блока 11 деления формируется 50 сигнал, пропорциональный коэффициенту мощности, поступающий на информационный вход АЦП 13, который преобразует его в цифровой код. цепи тока, блок задания режим:-. измерения, первый электронный ключ, аналого-цифровой преобразователь, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей прибора, B него дополнительно введены блок умножения, фильтр нижних частот, цва коммутатора, .формирователь временных интервалов, два интегратора, второй электронный ключ и блок деления, при этом вход прибора соединен с объединенными первыми входами блока умножения, первого коммутатора, формирователя временных интервалов и первым выводом шунта, второй вывод которого соединен с объединенными вторыми входами первого коммутатора, формирователя временных интервалов и блока умножения, выход которого подключен к третьим . входам первого коммутатора, формиро-. вателя временных интервалов и через фильтр нижних частот — к четвертому входу первого коммутатора, соединенному по управляющему входу с первым выходом блока задания режимов измере-. ния, второй выход которого подключен к входу управления формирователя временных интервалов, первый и второй выходы первого коммутатора соединены соответственно с информационными входами первого и второго электронных ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя временных интервалов, а выходы — к входам одноименных интеграторов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго коммутатора и блока деления, выход которого соединен с третьим входом второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к третьему выходу блока задания режимов измерения, а выход — к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого соединен с третьим выходом формирователя временных интервалов, четвертый выход которого подключен к входам сброса обоих интеграторов.

2.Прибор по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что формирователь временных интервалов содержит три усилителя-ограничителя, два анализатора максимума, одновибратор, два триггера, два элемента И-ИЛИ, счет)406491

10 1Ь а

1 Выход

2 РЬООд дх

ИЬц Од

4 й/АМ

Вод упр:

<Риг. 2

Составитель В.Крючков

Техред M. Ходанич Корректор II,Ïèëèïåíêo

Редактор А.Ренин .Заказ 3186/39

Подписное

Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производстненно-полиграфическое предприятие, F ° Ужгород, ул. Проектная, 4 чик, элемент задержки, при этом первый вход формирователя временных интервалов подключен к входам первого усилителя-ограничителя и первого анализатора максимума, выход последнего из которых соединен с R-вхоцом

nepsoro триггера и с $-входом второго триггера, а выход первого усилите,ля-ограничителя - с первым и четвер- 10 тым информационными входами первого

:и второго элементов И-ИЛИ соответственно, второй вход формирователя, временных интервалон соединен с вхо . дами второго усилителя-ограничителя 15 и анализатора максимума, выходы кото1 рых. соответственно подключены к вхо,ду одновибратора и к R-входу второго

, триггера, а выход одновибратора сое,дииен с $-входом первого триггера и 20 ,входом счетчика, кроме этого, выход второго усилителя-ограничителя под,ключен к первым трем информационным входам второго элемента И-ИЛИ, а единичные выходы первого и второго триггера соединены соответственно с вторым и третьим информационными входами первого элемента И-ИЛИ, на четвертый информационный вход которого подан уровень логической единицы, третий вход формирователя временных интервалон подключен к нходу третьего усилителя-ограничителя, соединенного по выходу с пятым информационным входом первого элемента И-ИЛИ, входы управления первого и второго элементов И-ИЛИ объединены и подключены к входу управления формирователя, а их выходы — соответственно к первому и второму его ныходам, выход счетчика соединен с третьим выходом формирователя временных интервалов и с входом элемента задержки, выход которого подключен к четвертому выходу формирователя временных интервалов.