Цифровой компенсатор

Союз Советских Социалистических РеспубликО П И С А Н И Е)439915ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ависимое от авт. свидетельства 1816127/26(22) Заявлено 01,08.72присоединением заявкиГосударственный комитетСовета Министров СССРна делам изооретеннйи открытии 2) Приоритет -юллетснь30аиия 21.03.75 2) Авторы маилов и И. Н. Коджабащ изооретения нииградский ордена Ленина электротехнический институ имени В, И. Ульянова (Ленина)(54) ЦИ ф РО 2 11 зобретеиие относится к области цифровой электроизмерительной техники п предназначено для компенсационного измерения переменных сииусоидальиых э.д.с. с представлением измеряемых величин в цифровой форме.Известен цифровой компеисатор, содервсащий цифровой делитель напряжения, подклоченный к выходу источника опорного напряжения, формирующие устройства. через которые выходы источников опорного и измеряемого напряжений подключены к измерителю фазового сдвига с блоком цифровой индикации на выходе, блок цифровой индикации модуля измеряемого напряжения.Недостатком известного устройства является необходимость сдвига по двум параметрам, ограничивающие их частотный диапазон и быстродействие,С целью расширения частотного диапазона и повьппения быстродействия в него введены времяимпульсные преобразователи, первый из которых непосредственно, а второй через элемет задерж 1 си подключены ко входам реверсивного счетчика, и арифметическое устройство, входы которого подключены к выходу реверсивного счетчика, выходу цифрового делителя напряжения и через экстремум-детектор - к источнику измеряемого напряжения, а выходы соединены с входом блока цифровой индикации модуля измеряемого напряжения,входом цифрового делителя напряжения и входом сброс нуля реверсивного счетчгпса; вход первого времяимпульсного преобразователя подключен к выходу цифрового делителя напряжения, а вход второго - к выходу источника измеряемого напряжения, одни управляющие входы времяимпульсиых преобразователей подключены к выходам формирующих устройств, а другие управляющие входы через 10 умножитель частоты - к источнику преобразуемого напряжения.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого цифрового компенсатора; на фиг. 2 - то же, функциональная схема.15 Цифровой комиенсатор (фиг. 1) содержитблок управления 1, измеритель 2 фазового сдвига измеряемого напряжения, блок 3 цифровой индикации фазового сдвига, цифровой делитель 4 напряжения, времяимиульсиые пре образователп 5 и б, элемент задержки 7, реверспвный счетчик импульсов 8, арифметическое устройство 9, блок 10 цифровой индикации модуля измеряемого напряжения.Блок управления 1 (фиг. 2) содержит фор мирующие устройства 11 и 12, источник 13эталонного напряжения Е 0, экстремум-детектор 14,. умножитель частоты 15, причем опорное напряжениея с/О= Ь 0 япсо =сопз 1ЗО поступает иа цифровой делитель 4 иапряжеии(в качестве эталонного) и на вход формирующего устройства 11, а измеряемое напряжение У =У, яп(со 1 - со) поступает на второй в:сод схемы совпадения 16, на вход формирующего устройства 12, экстремум-детектора 14 и умно- житель частоты 15. Выходы формирующих устройств 11 и 12 подключены к опрокидывающему входу триггеров 17 и 18 соответственно и к обоим входам измерителя 2 фазового сдвига, а выход экстремум-детектора 14 - к элементу задержки 19 арифметического устройства 9. Источник 13 эталонного постоянного напряжения Ео с величиной Ео=Ох ш, где У хио - значение озоой минимальной амплитуды измеряемого напряжения, подключен к первому входу схем совпадения 20 и 16, Входным сигналом умножителя частоты 15 является частота измеряемого напряжения О.;, а его выход подключен к информационному входу электронных ключей 21 и 22.Времяимпульсные преобразователи 5 и 6 идентичны и преобразуют время достижения заданного уровня опорным и измеряемым напряжениями в пропорциональное число импульсов и каждый из них содержит следующие узлы: для времяимпульсцого преобразователя 5 - схема совпадения 20, триггер с разделенным управлением 17 и электронный ключ 21; для времяимпульсного преобразователя 6 - схему совпадения 16, триггер 18 и электронный ключ 22, причем первые входы схем совпадения 20 и 16 подключены и выходу источника 13, а второй вход схемы совпадения 20 - к выходу цифрового делителя напряжения 4, иа второй вход схемы совпадения 16 поступает измеряемое напрякение О,. Выходы схем совпадения 20 и 16 соединены со сбрасывающим входом триггеров 17 и 18, а и:с опрокидывающий вход - с выходом формирующих устройств 11 и 12 соответственно.Выходы триггеров 17 и 18 соединены с управляющим входом электронных ключей 21 и 22 соответственно, а их информационные входы - с выходом умножителя частоты 15. Выход электронного ключа 21 подключен к прямому входу реверсивного счетчика импульсов 8, а его инверсный вход через элемент задержки 7 - к выходу электронного ключа 22.Выходным сигналом реверсивного счетчика импульсов 8 является двоичный код, пропорциональный разности серии импульсов У, и Л поступившие на его входы с времяимпульсных преобразователей 5 и 6 соответственно. Этот код является прямым при положительной разности У, - Ю и дополнительным при отрицательной разности. Вход сброс нуля реверсивного счетчика импульсов 8 подключен к выходу элемента задержки 23, а его выходы подключены ко входам многоканального коммутатора 24 арифметического устройства 9.Арифметическое устройство 9 вырабатывает код управления цифрового делителя 4 напряжения, управляет счетчиком 8 и блоком 10 цифровой индикации модуля измеряемого напряжения и содержит элементы задержки 19 5 10 15 20 2,5 30 35 40 45 50 55 60 55 4и 23, многоканальные коммутаторы 24 и 25, сумматор 26 с регистром и элемент НЕ 27, причем выходной сигнал экстремум-детектора 14 поступает на вход элемента задержки 19, элементу НЕ 27 и управляющему входу многоканального коммутатора 24. Выходной сиг. иал элемента задержки 19 ца время импульса переключает многоканальный коммутатор 24 и подключает выходы реверсивного счетчика импульсов 8 к первому входу сумматора 26 с регистром, ца второй вход которого подключены выходы регистра цифрового делителя 4 напряжения. Выходной сигнал элемента задержки 19 через элемент НЕ 27 управляет блоком 10 цифровой индикации модуля измеряемого напряжения, а выходной сигнал элемента задеркки 23 сбрасывает на ноль реверснвный счетчик импульсов 8 и переключает многоканальный коммутатор 25, подключая иа время импульса выходы сумматора 26 ко входам регистра цифрового делителя 4 напряжения, который вырабатывает опорное напряжение Уо, причем регистр делителя 4 управляет коммутирующими бесконтактными элементами сумматора 26, последним вырабатывается по записанному коду в регистре величина опорного напряжения,Цифровая индикация модуля блока 10 измеряемого напряженияУ, = У, зп (о 1 - р)полкпочепа к выходам сумматора 26 и индицирует значение величины модуля К, по записанному коду в его регистре, являющемуся числовым эквивалентом модуля измеряемого напряжения У; и однозначно связанным с значением модуля опорного напряжения Уо по окончании отработки результата сравнения.Часть схемы цифрового компенсатора, состоящая из преобразователя 5, элементов 4 9 и управляемая блоком 1, работает в следящем режиме, обеспечивая тем самым автоматическое сравнение, слекение и измерение неизвестного напряжения У, по величине опорного напряжения Уо.Измерение и индикация фазового сдвига со между опорным Уо и неизвестным У напряжениями осуществляется с помощью измерителя 2 фазового сдвига и измеряемого напряжения по известному принципу цифровых фазометров, причем временной интервал, пропорциональный фазовому сдвигу о, формируется выходными сигналами формирующих устройств 11 и 12. Предлагаемое устройство работает следующим образом,В исходном состоянии на первые входы блоков 20 и 16 подано эталонное напряжение Ео= Ухмиц, В регистре делителя 4 и В регистре сумматора 26 записан код М; с предыдущего измерительного цикла, счетчик 8 очищен.При подаче опорного цапрякения Уоиоу и измеряемого напряжения У., на вход формирующего устройства 11 поступает напряжениес о поц = о иоч 51 псог=сопз 1, 439915ОО 65 а ца второй вход блока 20 - напряжениеО = МУОо Ыпй 1где М; - значение кода регистра делителя 4;бо, - номинальное значение опорного напряжения, являющееся эталонным для делителя 4 и поддерживающееся УОо =сопз 1, пропорциональное только записанному коду М;в регистре делителя 4 в предыдущем измерительном цикле, а на устройство 12, экстремумдетектор 14 и на второй вход схемы 1 б поступает напряжениеУ, = У., яп (о 1 - ),где- фазовый сдвиг между опорным и измеряемым напряжениями. На вход умножителя частоты 15 поступает сигнал с частотой измеряемого напряжения х, а с его выхода кэлектронным ключам 21 и 22 поступают импульсы с частотой следования=т 1;, гдечи = сопз 1.20В момент перехода положительного полупериода опорного напряжения У, через нольустройство 11 вырабатывает импульс, которыйопрокидывает триггер 17, тем самым открываяэлектронный ключ 21 и пропуская к прямомувходу счетчика 8 серию импульсов с выходаумножителя 15. Импульс с формирующегоустройства 11 поступает и на первый вход измерителя 2, фиксируя начало временного интервала, пропорционального фазовому сдвигу к.В момент перехода положительного полупериода измеряемого напряжения У; черезноль формирующее устройство 12 вырабатывает импульс, поступающий на триггер 18 ина второй вход измерителя 2, фиксируя такимобразом временной интервал, пропорциональный фазовому сдвигу ср. Импульс с формирующего устройства 12 опрокидывает триггер 18,последний открывает электронный ключ 22 и 1 Опропускает через элемент задержки 7 к инверсному входу счетчика 8 серию импульсов свыхода умножителя 15, задержанных эле 1 зментом задержки 7 на время з 1 = -- , гдеТ = -- период следования импульсов вт хсерии. Этим обеспечивается параллельная подача двух серий импульсов, но сдвинутых вовремени один относительно другого на Т 2, наоба входа счетчика 8.В момент достижения заданного уровняУх опорным цапряжением Уо и измеряемымнапряжением (Уо Ухи и Ух = Ухикгде Ур и Ух - мгновенные значения опорного и измеряемого напряжений), схемы совпадения 20 и 16 вырабатывают импульс, сбрасывающий соответственно триггер 17 и 18, таким образом заканчивается формирование серпй импульсов У, и Уь пропорциональные времени достижения уровня Ух, обоими напряжениями соответственно.В момент максимума положительного полу- периода измеряемого напряжения экстремум.детектор 14 вырабатывает импульс, который через элемент, 19, обеспечивающий некоторую минимальную его задержку 1. (для четкости работы счетчика 8 в случае минимального значения опорного или измеряемого цапрякеций), переключает коммутатор 24, подающий на первый вход сумматора 26 код разности Л, - Ж и складывающий его с кодом регистра делителя 4, который находится на втором входе сумматора. Полученный результат записывается и сохраняется в регистре сумматора до следующего измерительного цикла. Выходной сигнал элемента задержки 19 через элемент 23, имеющий время задержки 1, - 1, где 1 ч - длительность выходного импульса элемента задержки 19, сбрасывает ца ноль счетчик 8, подготавливая его для следующего измерительного цикла, ц переключает коммутатор 25, записывающий в регистр делителя 4 напряжения. Элемент НЕ 26 за время переключения коммутатора 24 (время складывания обоих кодов в сумматоре) выключает блок 10. Число разрядов делителя 4, сумматора 26, счетчика 8 выбраны таким образом, что обеспечивается изменение амплитуды опорного напряжения 1/о в пределах изменения измеряемого напряжеци У; от нуля до максимального значения с необходимой точностью. Предмет изобретения Цифровой компецсатор, содержащий цифровой делитель напряжения, подключенный к выходу источника опорного напряжения, формирующие устройства, через которые выходы источников опорного и измеряемого напряжений подключены к измерителю фазового сдвига с блоком цифровой индикации ца выходе, блок цифровой индикации модуля измеряемого напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения быстродействия, в него введены времяимпульсные преобразователи, первый цз которых непосредственно, а второй через элемент задержки подключены ко входам реверсивного счетчика, и арифметическое устройство, входы которого подключены к выходу реверсивного счетчика, выходу цифрового делителя напряжения и через экстремум-детектор к источнику измеряемого напряжения, а выходы соединены с входом блока цифровой индикации модуля измеряемого напряжения, входом цифрового делителя напряжения и входом сброс нуля реверсивного счетчика; вход первого времяимпульсного преобразователя подключен к выходу цифрового делителя напряжения, а вход второго - к выходу источника измеряемого напряжения, одни управляющие входы времяимпульсных преобразователей подключены к выходам формируюгццх устройств, а другие управляющие входы через умцожитель частоты - к источнику преобразуемого напряжения.4:399 5 ц иг. ставитель Л. КузнецовТекред Т, Миронова Корректор Л. Котова дактор А, Мороз Заказ 5539ЦНИИП сн Обл. тип. Костромского управления издательств, полиграфии и книнаюй торговли Изд, М 1900Государственного по делам пзо Чосква ЖТираж 811 1комнгета Совета Министров СССРбрстснпй и открытийРаушская наб д. 4/5