Частотно-цифровой ваттметр

Частотно-цифровой ваттметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик оц737854 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.2 (22) Заявлено 203777 (21) 2508873/18-21

G 0l R 21/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликоваио300580, Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 3005.80 (53) УДК 621.374 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.С. Гутников, В.В. Лопатин и С.Г. Шипулин

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И. Калинина (71) Заявитель (5 4 ) ЧАСТОТНО-ЦИФРОВОЙ ВАТТМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения цифровых измерителей мощности переменного тока, а также в аналого-цифровыХ преобразователях действующего значения напряжения.

Известно устройство для измерения действующего значения напряжения, а также для преобразования мощности, которое содержит преобразователь частота-код, преобразователь напряжение-частота и преобразователь напряжения в длительность импульса, входы которого объединены, а выходы через схему совпадения подключены ко входу преобразователя частота-код f 1) .

Недостатком такого устройства является его низкое бЫстродействие.

Для получения результата измерения, независящего от частоты входного напряжения, в таких преобразователях необходимо производить усреднение выходной частоты за интервал времени, во много раз превышающий максимально возможный период входного напряжения.

Из из ве ст них устройст в наиболее блйзко по технической сущности к изобретению часготно- цифровой ваттметр, содержащий суммирующее устройство, ко входам которого присоединены источник опорного напряжения и первый истбчник входного сигнала, а выход которого соединен со входом

1О .первого преобразователя напряжениечастота, выход которого связ ан с времязадающим входом второго преобразователя напряжение-частота, основной вход которого соединен через переключатель с первым и вторым источниками входного сигнала, а выход через элемент И вЂ” с выходом блока управления, вход которого подсоединен к первому источнику входного сигнала (2) .

Цель изобретения - повышение быстродействия частотно-цифрового ваттметра.

Указанная цель достигается тем, 25 в частотно-цифровой ваттметр, содержащий суммирующее устройство, ко входам которого присоединены источник опорного напряжения и первый источник входного сигнала, а выход

30 которого соединен со входом первого

737854! преобразователя напряжение-частота, выход которого связан с времяэадающим .входом второго преобразователя напряжение-частота, основной вход которого соединен через переключатель с первым и вторым источниками входного сигнала, а выход через эле мейт И вЂ” со счетчиком импульсов, причем второй вход элемента И соединен с. выходом блока управления, вход которого подсоединен к первому источнику входного сигнала, введен умножитель частоты, выход которого связан с времязадакнцим входом пеРвого преобразователя напряжение-частота, а вход подключен к первому источнику входного сигнала.

На чертеже представлена структур" ная схема предлагаемого частотноцифрового ваттметра.

ЧастотнО-цифровой ваттметр содержит. суммирующее устройство 1, первый преобразователь 2 напряжениечастота, второй преобразователь 3 напряжение-частота, переключатель

4 рода работы, умножитель 5 частоты, блок б управления, элемент И 7, счетчик 8 импульсов, источник опорного напряжения и источники входных сигналов, к выходным зажимам которых присоединены параллельно входы суммирующего устройства 1, переключателя 4, блока б управления. На второй вход суммирующего устройства 1, подается опорное напряжение U .от источника, а его выходы присоединен ко входу йреобразователя 2 напряже- ния-частота, выход которого присое-1 динен к времязадающему входу второго прес бразователя 3 напряжение-частота, а,его вход подключен к напряжению нагрузки Uu (1) Выход переключателя

4 соединен со входом умножнтеля 5 частоты, который своим выходом присоединен времязадающему входу преобразователя 3, выход которого через элемент И 7 соединен счетчиком 8 импул ь со в.

Частотно-цифровой ваттметр работает следующим образом.

Пусть ко входу суммирующего устройства приложено напряжение, амплитуда котс рого пропорциональна току нагрузки, которые имеет следующий

0„(О=О Мн + е

Тогда на вйходе суммирующего устройства, напряжение . определяет ся как:

Q (+) =U Z8Wu>t+ U, (1) где U0 — опорное напряжение постоянаого тока, Преобразователи 2 и 3 и построены на основе принципа уравновешивающего преобразования с импульсной обратной связью. В цепи обратной сВязи таких преобразователей формируется импульс стабильной вольт-секДндйой площади (U to), т.е. нормированный по амплитуде U и длительности

Амплитуда импул ь са задает ся от н сточника опорного напряжения U, а длительность — времязадающим устройством, в состав которого должен входить

5 генератор опорной частоты, Выходная частота преобразователей 2 и 3 с импульсной обратной связью равна

"в» () (2)

1=— о о

В преобразователе 2 длительность

t определяется периодом выходного напряжения умножителя 5 частоты,т.е. т (3) о м м в

Выходная частота преобразователя интегрируется в счетчике импульсов

8 в течение времени, равного о ному

45 периоду входного напряжения, т.е.

1 — —. м

Время интегрирования задает блок управления, который управляет работой элемента И 7.

Величина кода, записанного в цифровом счетчике 8 импульсов, определяется следующим образом:

"(в» ц 0

N<= J Х Фд =т д — у-

Окончательно получим величину выходного кода, пропорциональную мощности, выделяемой на. нагрузке, т.е.

N = KP м

QQ " 2u Х и

Х -= .х где. = — 2 p =u u алоэ, Таким образом, предложенный частотно-цифРовой вольтметр позволяет измерять мощность в цепи переменного тока, обладает высоким быстродействием и имеет высокие метрологиче где m — коэффициент умножения умножителя.

Тогда выражение для выходной час20 тоты преобразователя 2 с учетом выражения (3) можно записать.

О„И,)

1„Ж= (=(О эщ (2ху „t)+up ®», (4)

25 >Ае ц = 2 ь»

Выходная частота преобразователя

2 поступает на времязадающие входы преобразователя 3. На вход преобразователя 3 подается напряжение, пропорциональное напряжению на нагрузке, которое можно записать () ()%„ 4(wt+8), (5)

/ где Ф вЂ” сдвиг фаз между напряжения35

С учетом выражений (4) и (5) выражение для выходной частоты преобразователя 3 можно записать

Ц„эм(2%% +V)(u щ2щ

О2

737854

Формула изобретения

Составитель М. Назаров

Техред И. Асталош Корректор М. Пожо

Редактор Е, Караулова

Тираж 1019 Подпи свое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2654/25

Филиал ППП Патент, г, ужгород, ул. Проектная, 4 кне характеристики. Практически погрешность его определяется нестабильностью опорного напряжения U,которое имеет величину порядка сотых долей процента.

Предложенный частотно-цифровой прибор может быть использоваи в режиме измерения действующего значения напряжения. Для этого переключатель

4 (см.пунктир на чертеже) устанавливается в положение 2, При этом выходная частота преобразователя 3 пропорциональна квадрату действующего значения. Это позволяет расширить функциональные воэможности и границы области применения частотно-цифрового прибора.

Частотно-цифровой ваттметр, со.— держащий суммирующее устройство, ко входам которого присоединены источник опорного напряжения и первый источник входного сигнала, а выход которого соединен со входом первого преобразователя напряжение-частота, выход которого соединен с времязадающим входом второго преобразователя напряжение- частота, осйовной вход которого соединен через переключатель с первым и вторым источниками входного сигнала, а выход через элемент

И соединей со счетчиком импульсов, причем второй вход элемента И соединен с выходом блока управления, вход которого подсоединен к первому источнику входного сигнала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен умножитель" частоты, выход которого соединен с времязадающим входом первого преобразователя напряжение1 частота, а вход подключен к первому источнику входного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

gQ 1. Мартяшин A.И, и др. Преобразователи электрических параметров для

-систем кбнтроля" и йзмерения." М., Энергия, 1976, с. 195-196, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 337725, кл. G 01 R,1969.