Частотно-цифровой ваттметр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 203777 (21) 2508873/18-21 6 01 й 21/00 с присоединением заявки йо(23 Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.С. Гутников, В,В, Лопатин и С,Г. Шипулин Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им, И.И. Калинина(71) Заявитель 54) ЧАСТО ФРОВОЙ ВАТТИЕТР ся к измерит быть испольцифровых измеенного тока, овыХ преобразначения наИзобретение относительной технике и можезовано для построениярителей мощности перема также в аналого-цифрэователях действующегпряжения,Известно устройство для измерения действующего значения напряжения, а также для преобразования мощности, которое содержит преобразователь частота-код, преобразователь напряжение-частота и преобразователь напряжения в длительностьимпульса, входы которого объединены, а выходы через схему совпадения подключены ко входу преобразователя частота-код 1) . Недостатком такого устройства является его низкое бЫстродействие. Для получения результата измерения, независящего от частоты входного напряжения, в таких преобразователя необходимо производить усреднение выходной частоты за интервал времени, во много раз превышающий максимально возможный период входного напряжения. Из из ве ст ных у строй ст в наи болееблйзко по технической сущности кизобретению частотно-цифровой ваттметр, содержащий суммирующее устройство, ко входам которого присое-.динены источник опорного напряженияи первый истбчник входного сигнала,а выход которого соединен со входом 1 О первого преобразователя напряжениечастота, выход которого связан свремязадающим входом второго преобразователя напряжение-частота, основной вход которого соединен черезпереключатель с первым и вторымисточниками входного сигнала, а выход через элемент И - с выходомблока управления, вход которогоподсоединен к первому источникувходного сигнала (2) . Цель изобретения - повышениебыстродействия частотно-цифровоговаттметра,Указанная цель достигается тем,25 в частотно-цифровой ваттметр, содержащий суммирующее устройство, ковходам которого присоединены источник опорного напряжения и первыйисточник входного сигнала, а выход30 которого соединен со входом первогопреобразователя напряжение-частота,выход которого связан с времяэадающим входОм второго преобразователянапряжение-частота, основной входкоторого соединен через переключатель с первым и вторым источникамивходного сигнала, а выход через элемейт И - со счетчиком импульсов,причем второй вход элемента И соединен с. выходом блока управления, входкоторого подсоединен к первому источнику входного сигнала,введен умножитель частоты, выход которогосвязан 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 3напряжение-частота, переключатель4 рода работы, умножитель 5 частоты,блок б управления, элемент И 7, счетчик 8 импульсов, источник опорногонапряжения и источники входных сигналов, к выходным зажимам которыхприсоединены параллельно входы суммирующего устройства 1, переключателя 4, блока б управления. На второйвход суммирующего устройства 1, подается опорное напряжение Ор .отисточника, а его выходы присоедИненко входу йреобразователя 2 напряже-ния-частота, выход которого присое динен к времязадающему входувторогопреобразователя 3 напряжение-частота,а,его вход подключен к напряжениюнагрузки Бн (1) Выход переключателя4 соединен со входом умножнтеля 5частоты, который своим выходом присоединен времязадающему входу преобразователя 3, выход которого черезэлемент И 7 соединен счетчиком 8импульсов.Частотно-цифровой ваттметр работает следующим образом.Пусть ко входу суммирующего устройства приложено напряжение, амплитуда котс(рого пропорциональна токунагрузки, которые имеет следующийОИ=О Мнв 1,Тогда на вйходе суммирующего устройства, напряжение определяется как:О =О Мвю+О, (1)где Ор - опоРное напрнжениЕ постоЯнного тока.Преобразователи 2 и 3 и построены на осйове принципа уравновешивающего преобразования с импульсной обратной связью, В цепи обратнойсвязи таких преобразователей формируется импульс стабильной вольт-секуйдйой площади (Ордер), т.е. нормированныйпо амплитуде Ор и длительностиАмплитуда импульса задается от источника опорного напряжения Ор, а длительность - времязадающим устройством,в состав которого должен входитьгенератор опорной частоты,Выходная частота преобразователей 2 и 3 с импульсной обратнойсвязью равнаО, (2)10 оо В преобразователе 2 длительность1 р определяется периодом выходногонапряжения умножителя 5 частоты,т,е,т (3)о м мв 15 Выходная частота преобразователяинтегрируется в счетчике импульсов8 в течение времени, равного ойному45периоду входного напряжения, т,е,юВремя интегрирования задает блокуправления, который управляет работой элемента И 7,Величина кода, записанного в цифровом счетчике 8 импульсов, определяется следующим образом:1(Фв О ОИ 1 Х Юд:в д-д-дов 955 Окончательно получим величину выходного кода, пропорциональную мощности, выделяемой на нагрузке, т.е.Х х6 О дК Я 2 Р)=О О ась,Таким образом, предложенный частотно-цифровой вольтметр позволяетизмерять мощность в цепи переменноготока, обладает высоким быстродей 45 ствием и имеет высокие метрологиче: -где щ - коэффициент умножения умножителя.Тогда выражение для выходной час тоты преобразователя 2 с учетом выражения (3) можно записать.ОИ,)1.,Ж= О =10 за(.2 ху )+оь, (4) 2 где в=ыЮВыходная частота преобразователя2 поступает на времязадающие входыпреобразователя 3. На вход преобразователя 3 подается напряжение,пропорциональное напряжению на нагрузке, которое можно записатьО (О=Оцми(,афЧ),(5)/где Ф - сдвиг фаз между напряженияС учетом выражений (4) и (5) выражение для выходной частоты преобразователя 3 можно записатьОИРвфЧфчп 2 ЩО Ор 1 40Ор737854 Формула изобретения Составитель М. Назаров Караулова Техред И.Асталош Корректор М, Пожк Тираж 1019ПИ Государственного ко о делам изобретений и Москва, Ж, Раушска 54/25 одмитткрна своеа СССРытийд, 4/ Заказ 1303 ул, Проектная, 4 Филиал ППП Пате Уж кне характеристики, Практически погрешность его определяется нестабильностью опорного напряжения Б ,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 расширитьфункциональные воэможности и границы области применения частотно-цифрового прибора. Частотно-цифровой ваттметр, со;держащий суммирующее устройство, ковходам которого присоединены источникопорного напряжения и первый источниквходного сигнала, а выход которогосоединен со входом первого преобразователя напряжение-частота, выходкоторого соединен с времязадающимвходом второго преобразователя напряжение-частота, осйовной вход которого соединен через переключательс первым и вторым источниками входного сигнала, а выход через элементИ соединей со счетчиком импульсов,причем второй вход элемента И соединен с выходом блока управления, входкоторого подсоединен к первому источнику входного сигнала, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия, в неговведен умножитель" частоты,выход которого соединен с времязадающим входом15 первого преобразователя напряжение 1частота, а вход подключен к первомуисточнику входного сигнала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЯ 1. Мартяшин А,И, и др, Преобразователи электрических параметров для-систем кбнтроля"ийзмерения," М.,фЭнергия, 1976, с. 195-196,2, Авторское свидетельство СССРР 337725, кл. 6 01 В,1969