Цифровой ваттметр

Союз Советских Социалистических Республик,(22) Заявлено 22. 08. 79 (21) 2654822/18-21 Ц 1)м К 3 с присоединением заявки Ио С 01 й 21/06 ГоеудвРстеенный комитет СССР оо делам нзобретеннй н откРитнй(5 Э) УДК 621. 317. .784(088.8) Дата опубликования описания 0904,81 1(72) Автор изобретения А. Филиппов енский политехнический и 71 Заявитель Ф тут РОВОЙ ВАТТЬ 1 Е метрсо преобр енной и ульсов,ирующие множитазо- нтер,подсчет. ельИзобретение относится к цифровойизмерительной технике в частностик устройствам для измерения мощностиэлектрического тока.Известен цифровой ваттдержащий блок управления,вателй напряжения во времвал и токов в частоту импключенные к ключу, интегрчики, задатчики функций иное устройство 111.Малое быстродействие этого ваттметра обусловлено наличием счетчикав узле перемножения, производящемумножение (в унитарном коде) последовательным счетом, а также вотносительно низкой точности, вызванной дополнительными аналоговыми преобразованиями одного сомножителя в частоту, другого - в длительность временного интервала и неравномерностью измерения мощности по всему диапазону, являющейся следствиемравношагового измерения частоты.Известен также цифровой ваттметр,содержащий источники напряжения и тока, КС-цепочку, компаратор, генератор стабильной частоты и счетчик Г 21.Относительно низкое быстродействиеэтого устрой:тва вызвано тем, что преобразование тока и напряжения призводится в последовательно проходящие интервалы времени, являющимисяих логарифмами. Аналогичность этихпреобразований снижает точность, аих последовательность и временныйхарактер замедляют процесс измерения,Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений,Достигается .это за счет того, чтов цифровой ваттметр, содержйций датчики напряжения и тока и блок управления, подключенный первым выходомк управляющему входу сумматора кодов, введены два аналого-цифровыхпреобразователя напряжения и тока вих целочисленные логарифмы, и антилогарифматор, прячем входы аналогоцифровых преобразователей соединенысоответственно с датчиками напряжении тока, а выходы - с входами сумматора кодов, который выходом подключен к входу антилогаРифматора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, приэтом аналого-цифровые преобразователи состоят из "щ" последовательносоединенных декад, каждая из которыхсодержит "п" последовательно соединенных резисторов, причем выводы ппервых старших резисторов каждой декады,кроме последнеи соединены с ключами, выходы которых подключены к выходу данной декады, а выводы итарших первых резисторов соединены с первыми входами сравнивающих устойств, вторые входы которых подключены к делителю образцового напряжения, при этом выход предшествующей декады через повторитель напряжения соединен с внешним выводом первого старшего резистора очередной декады, а обобщенные входы сравнивающих устройств последней декады соединены с выходом предшествующей декады, причем 1 антилогарифматор состоит из последовательно соединенных дешифратора и многоразрядного кода в одноразрядный и постоянного запоминающего устройства 2 ОНа фиг, 1 показана функциональная схема цифрового ваттметра; на Фиг, 2 диаграмма напряжений, поясняющая работу аналого-цифровых преобразователей. 25Цифровой ваттметр содержит датчики напряжения 1 и тока 2, соединенные с входами аналого-цифровых преобразователей 3 и 4 соответственно, сумматор кодов 5, соединенный выходами с входами антилогарифматора б, входами с аналого-циФровыми преобразователями, а управляющим входом - с первым выходом блока управления 7, второй выход которого подключен к управляющему входу антилогарифматора, состоя- З 5 щего из последовательно соединенных дешифратора 8 и постоянного запоминающего устройства 9.Аналого-цифровые преобразователи 3 и 4 аналогичны и состоят мз входного повторителя напряжения 10 с большим входным и низким выхбдным сопротивлением, резисторов 11, 12 и 13, составляющих делитель измеряемого напряжения О по геометрической прогрессии со знаменателем С ф (С1), при этом резистор 11 формирует старший (больший) квант, а резистор 13 Формирует младшийи все последующие до нулевого значения кванты 14 15 - срав- зо нивающие устройства следящего действия, первыми входами, связанные с полюсами ппервых старших резисторов 11, другие входы их объединены и соединены с источником образцового напряжения ОЗ, а их выходы связаны с сумматором кодов 5; бесконтактные ключи 16, 17, 18 одними полюсами связанные с полюсами истарших резисторов 11, 12, а вторыми - с повторителем напряжения 19, имеющим боль- О шое входное и малое выходное сопротивления. Вторая цепочка резисторов 20, 21 и 22 составляет делитель, подключенный со стороны резистора 22 к отрицательному полюсу источника об разцового напряжения О а внешним полюсом резистора 20 - к выходу повторителя 19, причем данные резисторы составляют по своим сопротивлениям геометрическую прогрессию со знаменаэтелем С . 20-й резистор делителя Формирует старший квант, а 22-й - младший со всеми меньшими. Сравнивающие устройства следящего действия 23 и 24 одними полюсами связаны с полюсами ппервых старших резисторов другими с резисторным делителем 25 и 26 образцового напряжения О после первого его резистора 25, а выходами - с сумиатором кодов 5. Бескон-, тактиые ключи 27, 28, 29 одними полюсами,соединены с полюсами,пстарших резисторов (20, 21) второго делителя, а другие полюса соединены с обобщенными входами сравнивающих уст. ройств следящего действия 30, 31, вторые входы которых связаны с полюсами ивнутренних резисторов, 32, 33, 34 цепочки делителя, делящего образцовое напряжение Оо по геометрической прогрессии со знаменателем "С", причем резистор 34 составляет сумму сопротивлений, Формирующий младший квант со всеми предшествующими младшими, а резистор 32 формирует старший квант (эаканчивающийся на уровне образцового напряжения О выделяемого на внешнем полюсе резистора 25) и включает всю остальную часть образцового напряжения.Диаграмма напряжений поясняет работу аналого-цифровых преобразователей 3 и 4. Здесь на оси ординат Охвходное преобразующее напряжение, выдаваемое с датчика напряжения 1 действует лишь.в диапазоне 0-10, иначе - на отрезке о - в 1 Оо- образцовые напряжения; Оо - значение напряжения источника образцового напряже-. ния; О 2 - напряжение на внешнем полюсе резистора 26, О- минимальное образцовое напряжение (практически его нет - оно "внутри" резисторов 13, 22, 34) - определяет минимальное измеряемое напряжение: на оси абсцисс О - измеряемое напряжение, снимаемое с выхода датчика напряжения 1 (см. Фиг, 1); Оэ, - эталонные напряжения 1,2,3,19, образующие геометрическую прогрессию со знаменателем С ) 1, формируемые делителями на резисторах 11, 12, 13 20, 21, 22, 32, 33, 34; О, - результаты измерения (показан только младший О ). Они также составляют ту же геометрическую прогрессию, При.о -1 номера этих результатов являются целочисленными логарифмами; "о-в" - линия напряжения. О, наблюдаемого на внешнем полюсе резистора (см, фиг, 1); "д-е" - линия напряжения, наблюдаемого на внешнем полюсе резистора 121линия напряжения, наблюдаемого на внешнем полюсе резистора 13;Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ 515997, кл. С 01 К К 21/06,опубл. 30.05.76.2, Сб. "Информационно-измерительная техника", ст. Измайлова Т.ЮАбдулаева М.М. -Л.ЛГУ; 1973 (прототип)."о" - линия напряжения, наблюдаемо"го на внешнем полюсе резистора 11 ина внешнем полюсе резистора 20 призамкнутом ключе 16; "Ь-ц" - линия напряжения, наблюдаемого на внешнем(верхнем) полюсе резистора 21 призамкнутом ключе 16; "в-и" -линиянапряжения, наблюдаемого на внешнемполюсе резистора 22 при замкнутомключе 16; "д-р", д -ь", "с-" " напряжения, наблюдаемые на внешних(верхних) полюсах соответственно резисторов 20, 21, 22 при замкнутомключе 17; фц" - напряжение в точкесвязи резисторов 32, 33 (на внешнемполюсе резистора 33); "с" - напряжение в точке связи резисторов 33, 34; 15напряжение, наблюдаемое "внутриф резистора 32, а Г = Ор- напряжение, наблюдаемое "внутри" резистора 34,Данный преобразователь построен 20по троичной системе кодирования ипотому при четверичнсй системе кодирования количество резисторов, сравнивающих устройств и ключей в каждойдекаде будет увеличиваться на единицу,при пятиричной - на два и т,д.Количество пик на Фиг, 2. будет соответственно по 4, 5 и т.д.Работа цифрового ваттметра протекает следующим образом. При подачена него О и х и его запуске пробегает волна установления дискретногоравновесия от старшего разряда (элементы 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17,18) к младшему (30, 31, 32, 33, 34);срабатывают все сравнивающие устройства одновременно, но окончательнотолько 14, 15. От их взаимного состояния замыкается один из ключей 16,17 или 18. Ключ 16 замыкается, еслиОи ( О когда оба сравнивающие устройства старшего разряда занимаютположение "меньше". Ключ 17 замыкается при изменении положения сравнивающего устройства 14 на "большеф иключ 17 замыкается, если 14 и 15 будут в положении "больше". Подаваемая1через повторитель 19 часть или все Она цепочку 20, 21, 22 заставляетокончательно сработать сравнивающиеустройства 23 и 24, которые аналогично старшей декаде заставят сработатьодин из ключей 27, 28 и 29, Это всвою очередь заставит окончательно,сработать сравнивающие устройствамладшей декады.Подача от блока управления 7 сиг-55нала на сумматор кодов 5 заставляет последний произвести. сложение целочисленного логарифма О , подаваемого на него сравнивающими устройствами аналого-цифрового преобразовате- Яля 3 с целочисленным логарифмом 1 х,поступающих на сумматор кодов 5 от.сравнивающих устройств аналого-цифрового преобразователя 4. Дешифратор 8 производит преобразование мно" горазрядного кода полученной сумкоюлогарифмов в одноразрядный код, который и возбуждает соответствующийвход постоянного запоминающего устройства 9. При подаче на него сигналаот блока управления 7 им производится потенцирование суммы целочисленных логарифмов, в результатечего и выдаетея искомое значение мощности. 1, Цифровой ваттметр, содержащий датчики напряжения и тока и блок управления, подключенный первым выходом к управляющему входу сумматора кодов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, в него введены два аналого-цифровых преобразователя напряжения и тока в их целочисленные логарифмы и антилогарифматор, причем входы аналого-циФровых преобразователей. соединены соответственно с датчиками напряжения и тока, а выходы - с входами сумматора кодов, который выходом подключен к входу антилогарифматора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления.2. Ваттметр по и; 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что аналого-цифровые преобразователи состоят из "в" последовательно соединенных декад, каждая иэ которых содержит "и" последовательно соединенных резисторов, причем выводы ппервых старших резисторов каждой декады, кроме последней соединены с ключами, выходы которых подключены к выходу данной декады, а выводы истарших первых резисторов соединены с первыми входами сравнивающих устройств, вторые входы которых подключены к делителю образцового напряжения, при этом выход предшествующей декады через повторитель напряжения соединен с внеш" нкм выводом первого старшего резистора очередной декады, а обобщенные входы сравнивающих устройств последней декады соединены с выходом предшествующей декады.3. Цифровой ваттметр по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что антилогарифматор состоит из последовательно соединенных дешифратора многоразрядного кода в одноразрядный и постоянного запоминающего устройства.819732 иг та Составитель Д Техред А. Ач ыре Редакто ектор М. 1 о н писное каз 4/ Проектная, 4 372/24 НИИПИ Госуд по делам 35 Москва, 1 Тираж 505В арственного коизобретений и1130 Ж, Раушскаилиал ППП "Патент", г, Ужгоро итет ткрыт наб